Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». – Київ, 2018.Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі підвищення ефективності інформаційного забезпечення систем керування РЕМ 0,4…10 кВ в умовах впровадження технологій SmartGrid шляхом використання електричних мереж для передачі широкополосних сигналів з покращеними характеристиками.В роботі обґрунтовано зростання вимог до систем інформаційної взаємодії СК РЕМ в умовах впровадження технологій SmartGrid.Запропоновано метод вдосконалення ШПС шляхом додаткового перетворення сигналу за допомогою Wave-вейвлет функції, що дало змогу підвищити ефективність використання частотного діапазону РЕМ для передачі ШПС. Запропоновано метод експериментального вимірювання ФЧХ РЕМ під напругою на основі передачі зфазованих сигналів по РЕМ та вимірювання розбіжності фаз між ними на стороні прийому. Проведено експериментальне дослідження частотних характеристик типових РЕМ 0,4…10 кВ України. Запропоновано використання чисельного розв'язку методом скінчених елементів рівнянь Максвела для просторових моделей елементів РЕМ та перевірено правильність отриманих результатів.Розроблено елементи засобів передачі інформаційних сигналів по РЕМ 0,4…10 кВ як складові системи інформаційного забезпечення СК РЕМ із використанням запропонованих методів та підходів, які випробувано в умовах РЕМ 0,4…10 кВ, що дозволило вирішити нові задачі інформаційного забезпечення СК РЕМ в умовах впровадження технологій SmartGrid.^UThe thesis submitted in fulfilment of the Candidate of Engineering Science (PhD) degree in technical sciences on specialty 05.14.02 – «Power stations, networks and systems» (141 Power engineering, electrical engineering and electromechanics). – National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, 2019.The dissertation is devoted to the solution of the scientific and practical task of information provision efficiency increasing for distributive electrical networks (DEN) 0,4...10 kV control systems (CS) in conditions of SmartGrid technologies introduction by using electric networks for broadband signals with improved characteristics transmission.In dissertation was analyzes distributive electrical networks of Ukraine as a control object. It is established that the current trends in the development of DEN CS in conditions of increasing the number of RES and other objects of distributed generation, as well as increasing the requirements to the quality of electricity supply to consumers, necessitates the solution of new management tasks that require the appropriate information provision of the CS.The analysis showed that due to the coincidence of the topology of the DEN with the topology of the DEN CS information flows, as well as on the technical and economic indicators, it is expedient to construct information support systems using of the DEN 0.4...10 kV as a medium for information signals transmission.On the basis of the analysis of existing methods and means of signals transmission by DEN, it was found that it is expedient to use of spread spectrum (SS) signals as information signals for transmitting by DEN 0.4...10kV, which, in contrast to the existing signals, allows multichannel signal transmission, increase speed and noise immunity. But the limited frequency bandwidth that is suitable for transmitting signals by DEN requires the further development of the approaches to the formation of SS signals to the transmission conditions of the DEN 0.4...10kV.The analysis of the signals used for the transmission of DEN in the DEN CS information systems, including classical narrowband signals and modern wideband signals, was conducted.In the spectra of signals for transmission by DEN, obtained by classical methods, 90% of the signal energy lies within the first spectrum tab. The rest of the energy is lost, which leads to distortion of the signal.In order to reduce the part of the energy that goes beyond the first tab, a new method is proposed, which is to further signal transform using a Wave-wavelet function, which allowed to focus power of the signal in the band of transmission and to increase the efficiency of using frequency band when transmitting SS signals by DEN.A new method was proposed for the investigation of the phase-frequency characteristics that allows to research phase-frequency characteristics of DEN in the remoteness of transmission and reception points. The developed method is based on the principle of measuring the relative phase shift between signals transmitted at different frequencies, which are phased at the transmission side. It allows to determine the phase shift for discrete values of frequencies between frequencies that differ in two from each other in relation to the selected initial frequency and allows to obtain a relative phase-frequency characteristics of DEN.An analysis of the approximate methods of DEN calculating as a medium of signal transmission has shown that they are based on the presented HF paths by DEN by two characteristics: the signal damping and the characteristic resistance of the path, which is not enough to evaluate the SS signal propagation process by DEN.The exact method of calculating DEN as a medium for transmitting signals is a method based on DEN elements representation as lines with distributed parameters, but the use of this method is hindered by DEN elements parameters lack.To solve the problem of DEN elements parameters determining is proposed to use the numerical solution of Maxwell equations by finite element method for DEN elements spatial models and verify the correctness of obtained results.

Дисертаційна робота присвячена вивченню спрямовано закристалізованих сплавів систем B4C-NbB2-SiC і B4C-TaB2-SiC, зокрема дослідженню їх структури, фазового складу, фізико-механічних і високотемпературних властивостей, а також закономірностей структуроутворення квазіпотрійних евтектичних сплавів.Автором проаналізовано властивості компонентів досліджуваних систем, розглянуто методи отримання спрямовано закристалізованих евтектичних сплавів, проведено огляд подвійних евтектичних систем типу B4C-MeB2, SiC-B4C і SiC-MeB2 та потрійних евтектичних систем B4C-MedB2-SiC. Розглянуто особливості структуроутворення в евтектичних системах і проаналізовано механічні властивості спрямовано закристалізованих сплавів.За допомогою металографічного аналізу визначено евтектичний склад сплавів систем B4C-NbB2-SiC і B4C-TaB2-SiC: B4C-(15-20)NbB2-(33-40)SiC та B4C-(8-12)TaB2-(38-42)SiC (мол. %) відповідно.Уперше експериментально отримано трифазові евтектичні композити B4C-NbB2-SiC і B4C-TaB2-SiC із рівномірною структурою вздовж усього зразка.Установлено, що евтектична структура сплавів системи B4C-NbB2-SiC містить три фази: B4C, NbB2, SiC. Трифазова евтектика (B4C-15NbB2-35SiC мол. %) має ламелярну структуру, в якій карбід бору виступає як матриця з рівномірно розподіленими по всьому об'єму включеннями карбіду кремнію та дибориду ніобію. Для композитів у поперечному до вирощування напрямку спрямованою є текстура фаз NbB2 у напрямку (100), SiC – у напрямку (111) та B4C – у напрямку (104). Найбільш направленою є фаза SiC у напрямку (111), як у поздовжньому, так і в поперечному до вирощування напрямках, для якої розрахований фактор Лотгеринга лежить у межах 0,8–0,9. Структурні складові у трифазовій евтектиці мають такий розмір: B4C – 4–6 мкм, NbB2 – 1–3 мкм, SiC – 2–3 мкм. Визначені такі механічні властивості евтектичного композиту B4C-15NbB2-35SiC: твердість за Віккерсом (35,8 ГПа), тріщиностійкість за навантаження 9,8 Н (6,4 МПа∙м1/2), модуль Юнга за імпульсним методом (462 ГПа), питома електропровідність (2,85–5,36×104 См/м); досліджено коефіцієнт термічного розширення у проміжку температур 22–1600 °С, міцність на згин за кімнатної температури (220 МПа) та за 1600 °С (395 МПа). Структура трифазового евтектичного композита B4C-8TaB2-40SiC (мол. %) являє собою рівномірну трифазову евтектику системи B4C-TaB2-SiC ламелярного типу по всьому об'єму зразка, в якій матрицею виступає карбід бору, а SiС та TaB2 є армуючими фазами. Загалом сплави систем B4C-TaB2-SiC та B4C-NbB2-SiC мають подібну евтектичну структуру. Рентгенофазовий аналіз показав наявність лише таких фаз: карбіду кремнію (SiC), карбіду бору та дибориду танталу; жодних інших фаз не виявлено. Встановлено взаємозв'язок між швидкістю кристалізації та лінійним параметром евтектичної структури відповідно до рівняння Джексона – Ханта.Визначено такі механічні властивості евтектичного композита B4C-8TaB2-40SiC: твердість за Віккерсом (33–34 ГПа), тріщиностійкість за навантаження 9,8 Н (3,9 МПа∙м1/2), досліджено коефіцієнт термічного розширення у проміжку 22–1600 °С.Показано, що зі збільшенням швидкості кристалізації від 1 до 10 мм/хв. відбувається зменшення розмірів структурних складових від 5,2 - 9,5 мкм до 1 - 3 мкм. Експериментальні дослідження мікромеханічних властивостей показали, що твердість за Віккерсом і тріщиностійкість зростають зі збільшенням швидкості кристалізації як у поздовжньому, так і в поперечному до вирощування напрямках. Збільшення твердості з підвищенням швидкості кристалізації спрямовано закристалізованих сплавів систем B4C-NbB2-SiC і B4C-TaB2-SiC відбувається подібно до правила Холла–Петча. Що стосується тріщиностійкості, то зменшення розмірів структурних складових сприяє зменшенню критичного розміру зародкової тріщини, яка може утворитися при навантаженні. Це також є характерним для спрямовано закристалізованих керамічних евтектик і сприяє підвищенню їх механічних властивостей. Результати аналізу поширення тріщини після індентування свідчать, що найбільш легко тріщина проходить по ділянках матричної фази карбіду бору або включень карбіду кремнію. Водночас наявність у структурі включень карбіду кремнію і диборидів приводить, як правило, або до зміни напрямку поширення тріщини, тобто до її відхилення, або взагалі до її зупинки, що своєю чергою сприяє підвищенню енергії руйнування і, отже, тріщиностійкості композита.Проаналізовано особливості структуроутворення та встановлено механізм росту трифазової чотирикомпонентної евтектики в системі B4C-NbB2-SiC, відповідно до якого кристалізація трифазової евтектики (В4С+NbB2+SiC) відбувається як безперервний сумісний ріст дендритних фаз, коли двофазова структурна складова (SiC+NbB2) росте в кооперативному режимі, а третя фаза В4С синхронно росте в автономному.Побудовано просторову модель евтектичної комірки для системи В4С-NbB2-SiC.^UThe dissertation is devoted to the study of directionally crystallized alloys of the B4C-NbB2-SiC and B4C-TaB2-SiC systems, in particular to the study of their structure, phase composition, physical-mechanical and high-temperature properties, as well as regularities of structure formation of quasi-triple eutectic alloys. The author analyzes the properties of studied systems' components, considers the methods of obtaining directionally crystallized eutectic alloys, reviews double eutectic systems such as B4C-MeB2, SiC-B4C, and SiC-MeB2 and ternary eutectic systems B4C-MedB2-SiCd. Features of structure formation in eutectic systems were considered, mechanical properties of directionally crystallized alloys were analyzed.The eutectic composition of alloys of the B4C-NbB2-SiC and B4C-TaB2-SiC systems was determined by metallographic analysis: B4C-(15-20)NbB2-(33-40)SiC and B4C-(8-12)TaB2-(38-42)SiC (mol.%), respectively.Ternary eutectic composites B4C-NbB2-SiC and B4C-TaB2-SiC with a uniform fine structure along the entire sample were experimentally obtained.It is established that the eutectic structure of the B4C-NbB2-SiC system contains three phases: B4C, NbB2, SiC. The ternary eutectic (B4C-15NbB2-35SiC mol.%) has a lamellar structure in which boron carbide acts as a matrix evenly distributed throughout the volume inclusions of silicon carbide and niobium diboride. For composites in the transverse direction, there is a directed texture of phases of the NbB2 in the direction (100), SiC in the direction (111), and B4C in the direction (104). The most directional phase is the SiC phase in the direction (111), both in the longitudinal and in the transverse directions, for which the calculated Lotgering factor is in the range of 0.8−0.9. The structural components in the ternary eutectic have the following sizes: B4C − 4−6 μm, NbB2 − 1−3 μm, SiC − 2−3 μm. The following mechanical properties of the eutectic composite B4C-15NbB2-35SiC were determined: Vickers hardness (35.8 GPa), fracture toughness under load 9.8 N (6.4 MPa∙m1/2), Young's modulus by the impulse method (462 GPa), electrical conductivity (2.85−5.36×104 Cm/m); the сoefficient of thermal expansion in the range of 22−1600 °С, flexural strength at the room temperature (220 MPa) and 1600 °C (395 MPa) were investigated.The structure of the ternary eutectic composite B4C-8TaB2-40SiC (mol.%) is a uniform ternary eutectic system B4C-TaB2-SiC of a lamellar type throughout the volume of the sample, in which boron carbide is the matrix, and SiC and TaB2 act as reinforcing phases. In general, the systems B4C-TaB2-SiC and B4C-NbB2-SiC have a similar eutectic structure. The X-ray phase analysis showed the presence of only the following phases: silicon carbide, boron carbide, and tantalum diboride; no other phases were detected. The correlation between the crystallization rate and the linear parameter of the eutectic structure was established.The following mechanical properties of the eutectic composite B4C-8TaB2-40SiC were determined: Vickers hardness (33−34 GPa), fracture toughness under a load of 9.8 N (3.9 MPa∙m1/2), the coefficient of thermal expansion in the range of 22−1600 °С was investigated.The influence of crystallization rate on the structure and properties of the obtained composites has been investigated. Increasing the crystallization rate leads to a change in the morphology of inclusions from the plate-like one to more lamellar, as well as to a natural size reduction of the structural components. Experimental studies of micromechanical properties have shown that Vickers hardness and fracture toughness increase with increasing crystallization rate in both the longitudinal and transverse to the growth directions. The increase in hardness with increasing the rate of crystallization of the directionally crystallized alloys B4C-NbB2-SiC and B4C-TaB2-SiC occurs similarly to the Hall−Patch rule. The analysis of crack propagation after indentation showed that the crack most easily passes through the areas of the matrix phase of boron carbide or silicon carbide inclusions.However, the presence of silicon carbide and diborides inclusions in the structure leads either to a change in the direction of motion, ie deviation of the crack, or to its cessation in general, which, in turn, increases the fracture energy and, consequently, fracture toughness of the composite.Peculiarities of structure formation were analyzed and the mechanism of growth of the ternary four-component eutectic in the B4C-NbB2-SiC system was established. According to this mechanism, crystallization of ternary eutectic (В4С-NbB2-SiC) occurs as continuous compatible growth of dendritic phases, while the two-phase structural component (SiC-NbB2) increases in the cooperative mode, and the third phase В4С grows synchronously in the autonomous mode.A spatial model of an eutectic cell for the В4С-NbB2-SiC system was constructed.