Описано числовий розрахунок розподілу електричного поля дефектних структур - дендритів, які створюються в твердих полімерних діелектриках під впливом високої напруги в системі з різко вираженою неоднорідністю. Досліджено вплив параметрів дендритів на характеристики електричного поля.

Описано математичне моделювання розподілу електричного поля поблизу вертикального заземлювача, а також кількох заземлювачів у випадку однорідних та неоднорідних грунтів. Розраховано імпульсний опір системи заземлювачів. Розрахунки виконано методом скінченних різниць.

Реалізовано методику розрахунку розподілу напруженості електричного поля у шаруватій ізоляції закраїни імпульсного конденсатора. Чисельне рішення одержано за допомогою методу кінцевих різниць. Розроблено програму для ІВМ РС та проведене її тестування. Виконано розрахунок розподілу напруженості електричного поля при роботі у режимі заряду та розряду закраїни конденсаторної секції, що містить у собі паперово-масляну ізоляцію, а також зони під обкладинками при наявності провідних включень.

Предложен новый подход к моделированию и исследованию трехмерных электрических полей (ЭП) в неоднородных средах с включениями сложной и изменяющейся во времени конфигурации, в частности, в высоковольтной твердой полимерной изоляции, системах заземления, теле человека. Предложены методы конечных объемов и поглощающих граничных слоев, изложена разностная схема решения систем трехмерных эллиптических уравнений для моделирования полей в открытых областях энергетических объектов. Рассмотрен комбинированный подход к математическому моделированию и анализу воздействия низкочастотных ЭП на тело человека.

С помощью модели Ходжкинса - Хаксли рассчитан уровень электрических потенциалов в нейронах коры головного мозга человека при влиянии внешних низкочастотных электромагнитных полей. Расчеты показали, что протекание через мембрану низкочастотных токов даже допустимых уровней может приводить к изменению уровней потенциалов нейронов по сравнению с отсутствием внешнего электромагнитного поля.

Обоснована целесообразность применения метода поглощающих граничных условий для трехмерного моделирования и численного расчета конечно-разностными методами трехмерных низкочастотных электрических полей в открытых областях. Рассмотрен случай расположения источника поля внутри расчетной области, соответствующий традиционному использованию метода хорошо согласованных слоев. Предложен способ применения поглощающих граничных условий в случае расположения источника поля вне расчетной области - когда исследуемый объект сложной формы находится во внешнем однородном электрическом поле, а внутри и вне объекта образуется неоднородное электрическое поле сложной конфигурации.

Предложена методика численного расчета параметров трехмерного низкочастотного магнитного поля в средствах экранирования. Задача сформулирована и решена методом конечного интегрирования относительно векторного магнитного потенциала. Проведено тестирование численных решений путем сравнения с известными аналитическими решениями. Выполнен пример расчета распределения трехмерного магнитного поля в системе прямой и обратный токопроводы - тонкий проводящий экран конечных размеров.

Приведены методы математического моделирования электромагнитных процессов (ЭМП) применительно к задачам электротехники и электроэнергетики. Описаны методы расчета ЭМП в разномерных системах, один или два размера которых существенно (на порядок и более) отличаются от его остальных размеров. Предложены методы расчета ЭМП систем с тонкими проводящими экранами, а также каналами неполных пробоев диэлектриков и молнии. Проведено моделирование ЭМП при их воздействии на человека. Внимание уделено методу поглощающих граничных условий для решения проблем, связанных с расчетом ЭМП в открытых областях.

Описана методика численного расчета магнитного поля и магнитного момента ферромагнитных объектов сложной пространственной формы с помощью метода конечных объемов и поглощающих граничных условий. Выполнены расчеты магнитного поля и магнитного момента ряда ферромагнитных объектов с помощью разработанной методики. Проанализирована зависимость магнитных моментов ферромагнитных конструкций от их геометрической формы.

Рассмотрены системы, содержащие электромагнитные экраны сложной пространственной конфигурации. Получены численные зависимости, позволяющие выбирать параметры электромагнитных экранов в зависимости от требуемой величины эффективности экранирования. Показано, как за счет изменения конфигурации и числа слоев экрана можно добиться эффективного экранирования различных зон в зависимости от их расположения относительно токовых источников.

Рассмотрена задача снижения уровня индукции магнитного поля на расположенных вблизи токопроводов рабочих местах персонала объектов энергетики. Проведено сравнение металлоемкости экранов при экранировании токопровода и защищаемой области. Путем компьютерного моделирования рассчитано распределение индукции магнитного поля в системе трехфазный токопровод - электромагнитный экран. Предложены конфигурации электромагнитных экранов, позволяющие снизить величину индукции магнитного поля промышленной частоты до санитарно обоснованного уровня.

Предложены методики расчета распределения магнитного поля (МП) в окрестности одиночных, а также нескольких рядом стоящих магнитных стержней. Для нахождения распределения магнитного поля вблизи одиночного магнитного стержня использована информация о спадании МП в окрестности вытянутого магнитного эллипсоида. В случае нескольких рядом стоящих стержней предложено использовать конформальную схему, что позволяет заменить их одним эквивалентным стержнем, наличие которого вызывает те же изменения уровней напряженности МП, что и реальная конструкция. При расчетах использован метод конечных объемов. Выполнены примеры расчета распределений магнитного поля при различных параметрах стержней.

Описан расчет максимальной напряженности электрического поля (ЭП) в окрестности вершин проводящих стержней с длиной (L) на 2 - 3 порядка превышающей их радиус (R), состоящий из двух этапов. Вначале ЭП определяется при разбиении всей расчетной области с крупным шагом по пространству и использовании при замене производных их разностными аналогами логарифмического закона спадания потенциалов в направлении, перпендикулярном оси стержня. Затем с помощью полученного решения производится перерасчет ЭП с мелким шагом по пространству в непосредственной близости от вершины стержня. Данная методика использована для получения зависимости максимальных уровней напряженности ЭП на вершинах цилиндрических стержней от соотношения L и R.

Предложена статистическая модель, описывающая электрофизические процессы на последнем этапе продвижения лидерного канала молнии к земле с учетом возможности распространения встречной искры от наземных объектов. В основу данной модели положены экспериментальные данные о скорости движения лидерного канала молнии, напряженностях электрического поля, необходимых для развития лидерных каналов отрицательной и положительной полярностей, погонной проводимости лидерного и стримерного каналов и др. Соответствие данной модели рассматриваемым процессам подтверждено с помощью сравнения результатов расчета вероятностей мест поражения высоковольтным разрядом земли и находящихся на ней объектов с известными экспериментальными данными.

Описан алгоритм комплексного автоматизированного мониторинга объектов энергетической системы Украины, направленного на обеспечение безопасности функционирования ее оборудования и персонала. Данный мониторинг предполагает использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для плановой и внеплановой регистрации состояния линий электропередачи (ЛЭП) и высоковольтных подстанций (ВП). Предположено, что внеплановые облеты будут производиться при аварийных ситуациях на ЛЭП. С помощью БПЛА будут записываться с воздуха картины ЛЭП и ВП в оптическом и инфракрасном диапазонах, а также измеряться напряженности их электрического (ЭП) и магнитного (МП) полей вдоль трассы пролета. Использование специально разработанного программного обеспечения позволит сравнить регистрируемые БПЛА картины с предварительно созданными эталонными картинами, соответствующих штатным режимам работы контролируемых ЛЭП и ВП. Такие эталонные картины в совокупности с экспериментально полученными картами защитных заземлений ВП будут сведены в единый документ - паспорт ВП и ЛЭП. Данный паспорт должен содержать также измеренные и рассчитанные значения уровней напряженностей ЭП и МП в местах пребывания персонала энергетических объектов и расположения оборудования, наиболее уязвимого к воздействию электромагнитных помех. При необходимости в рамках выполнения проводимого мониторинга будут даны рекомендации по конструкции и расположению электромагнитных экранов, снижающих уровни электромагнитных воздействий, и молниеотводов, уменьшающих вероятность поражения молнией исследуемых объектов. Приведены аналитические выражения, которые легли в основу разработанного программного обеспечения для расчета напряженности ЭП в окрестности ЛЭП. Данное программное обеспечение будет использовано в качестве базового при навигации БПЛА вдоль ЛЭП, а также для распознавания нарушений в работе ЛЭП. Приведено также сравнение зависимостей напряженности ЭП, рассчитанных с помощью данного программного обеспечения, с данными, известными из литературы. Отличие предлагаемой методики мониторинга от существующих состоит в том, что комплексный контроль ряда параметров, характеризующих внешнее состояние объектов энергосистемы, а также ее основных электрических параметров будут полностью автоматизированы. Это станет возможным в результате использования специально разработанного программного обеспечения по распознаванию оптических и инфракрасных изображений, а также картин линий равной напряженности ЭП и МП.

Описаны методы математического и физического моделирования электрофизических процессов, возникающих в диэлектрических, проводящих и магнитных средах под действием электромагнитных полей. Рассматриваемые среды в зависимости от параметров приложенного электромагнитного воздействия могут обладать как линейными, так и нелинейными электромагнитными свойствами. Расчеты электромагнитных полей в неоднородных средах, обладающих сложной пространственной структурой, выполнены в терминах векторного магнитного, а также скалярных электрического и магнитного потенциалов. Приведены передовые методы синтеза диэлектрических сред с нелинейными свойствами, а также методы определения их электромагнитных параметров. Дано описание образцов высоковольтных импульсных генераторов, разработанных с помощью математического и физического моделирования.

Методами рентгеновской дифракции и термопрограммированной десорбции исследовано влияние обработки импульсным высокочастотным разрядом в атмосфере водорода на структуру и сорбционные характеристики углеродного синтетического нанопористого сорбента СКН (сферический карбонит насыщенный). Показано, что обработка СКН импульсным газовым разрядом привела к хемосорбции 0,4 мас. % водорода, а также увеличила физическую сорбцию водорода в 1,7 раза. Предполагается, что увеличение сорбционной емкости обусловлено изменениями эквивалентных размеров пор, возникающими в результате химического взаимодействия атомов углерода СКН с ионизированным в процессе разряда водородом.

Описан метод расчета электромагнитных полей в неоднородных средах, выполненный в терминах модифицированного магнитного потенциала при разделении плоской электромагнитной волны на падающую и отраженную. Для уменьшения габаритов расчетной области на ее границах введены дополнительные одноосно идеально поглощающие слои, обеспечивающие быстрое и безотражательное затухание напряженностей электромагнитных полей (ЭМП). Особенностью таких слоев является то, что их электрические параметры выбраны такими, чтобы обеспечить наличие в них не только резистивных, но и магнитных потерь. Математическое моделирование процессов при падении ЭМП на проводящую среду, перед которой помещены покрытия с подобными свойствами, показало возможность эффективного затухания в них ЭМП радиочастотного диапазона. В результате проведенных исследований выбраны параметры покрытий, обеспечивающих минимальное отражение падающих электромагнитных волн.

Методами сканувальної електронної мікроскопії, рентгенівської дифракції та термопрограмованої десорбції досліджено вплив обробки імпульсним високочастотним розрядом в атмосфері водню на морфологію, структуру та сорбційні характеристики термічно відновленого оксиду графена (TRGO). Показано, що обробка TRGO імпульсним газовим розрядом збільшила фізичну сорбцію водню в 1,5 разу. Можна припустити, що збільшення сорбційної ємності обумовлено змінами відстані між сусідніми вуглецевими поверхнями в пакетах графенових площин у разі їх хімічної взаємодії з іонізованим в процесі розряду воднем.

Методами сканувальної електронної мікроскопії, рентгенівської дифракції та термопрограмованої десорбції досліджено вплив обробки імпульсним високочастотним розрядом в атмосфері водню на морфологію, структуру та сорбційні характеристики термічно відновленого оксиду графена (TRGO). Показано, що обробка TRGO імпульсним газовим розрядом збільшила фізичну сорбцію водню в 1,5 разу. Можна припустити, що збільшення сорбційної ємності обумовлено змінами відстані між сусідніми вуглецевими поверхнями в пакетах графенових площин у разі їх хімічної взаємодії з іонізованим в процесі розряду воднем.