Конференция «Россия молодая» продолжение: стабильная энергия – надежный результат

Кузбасском политехе продолжается XVII Всероссийская научно-практическая конференция «Россия молодая». Результаты своих научных работ студенты презентовали на секции «Энергетика и энергосбережение».

Четверокурсник института энергетики Даниил Бударин разработал универсальное многофункциональное интеллектуальное зарядно-разрядное устройство, которое способно заряжать, контролировать разряд и измерять параметры, обеспечивая безопасность и стабильность режимов.

Развитие портативной электроники и автономных систем привело к широкому использованию аккумуляторов разных типов – Li-ion, NiMH и свинцово-кислотных. Каждый из них требует соблюдения индивидуальных режимов заряда и разряда, что усложняет эксплуатацию и повышает риск преждевременного износа батарей, – говорит Даниил.

Устройство построено по модульному принципу. Силовая часть включает импульсный понижающий преобразователь для заряда и управляемую электронную нагрузку для разряда, а также измерительные каналы и систему управления на базе микроконтроллера.

Студент экспериментально подтвердил стабильность работы своего универсального устройства, корректность срабатывания защитных механизмов и точность расчёта ёмкости аккумуляторов. Разработку Даниил презентовал на подсекции «Промышленная электроника», научный руководитель – Ирина Лобур, доцент кафедры электропривода и автоматизации.

Вопрос безопасной и надежной работы изоляторов решал Максим Ляхов, аспирант института энергетики. Научный руководитель – доцент кафедры электроснабжения горных и промышленных предприятий Иван Егоров.

Изоляторы являются ключевым элементом электрооборудования и должны удовлетворять широкому списку требований, которые определяются функциональными задачами и условиями его эксплуатации. Традиционно они изготавливаются из диэлектрических материалов: закалённого стекла, фарфора полимеров и их сочетаний, которые обеспечивают достаточную электрическую прочность, но обладают рядом индивидуальных ограничений: хрупкость, сложность изготовления нестандартных профилей и высокая стоимость оснастки. Кроме того, традиционные технологии ограничивают возможность создания структур, востребованных в современных инженерных решениях – градиентных или многослойных диэлектриков с пространственно-изменяющейся проницаемостью.

3D-печать позволяет создавать изделия сложной формы, быстро изготавливать прототипы и гибко настраивать свойства материалов. Послойное формирование даёт возможность проектировать изоляторы с оптимизированной геометрией, включая ребра, внутренние каналы для отвода влаги и структуры с изменяемой диэлектрической проницаемостью, - объясняет Максим Ляхов возможности применения аддитивных технологий в создании изоляторов.

Однако широкому внедрению печатных изоляторов препятствуют технологические особенности: микропоры, межслойные зазоры, шероховатость поверхности и пр. Эти дефекты могут приводить к концентрации электрического поля и возникновению частичных разрядов даже при номинальных напряжениях.

Аспирант провел численное моделирование распределения электрического поля в дефектах диэлектрика. Результаты показали, что в зонах с типичными дефектами напряжённость поля может превышать электрическую прочность воздуха, что повышает риск пробоя изолятора. В качестве решения он предложил изменить среду нахождения дефекта на газ с более высокой электрической прочностью – элегаз, а также дополнительную обработку поверхности изделия. Что технологически реализуемо и повышает надежность изоляторов, изготовленных методом 3D-печати.