Аспирантка Томского политехнического университета и Университета Париж-Сакле Вероника Гавриленко разработала испытательный стенд для исследования стойкости изоляционных материалов, изготовленный с использованием полупроводников нового поколения на основе карбида кремния. Результаты исследований девушка «защитит» в рамках PhD-диссертации.​ 
Диссертация «Определение характеристик твердых диэлектриков, применяемых в электрических машинах, питаемых гармоническим модулированным напряжением с высокими значениями dU/dt» (Characterization of winding insulation of electrical machines fed by voltage waves with high dV/dt) посвящена изучению частичных разрядов и связанных с ними механизмов старения и деструкции изоляции при воздействии импульсного напряжения с наносекундными фронтами импульсов высокой частоты, характерными для современной полупроводниковой техники. 

В современных преобразователях для транспортных средств используются полупроводниковые приборы нового поколения на основе материалов с большой шириной запрещенной зоны – например, карбид кремния (SiC). Они обладают рядом преимуществ: высокие рабочие напряжения, температуры, частота, скорость переключений. Это позволяет на 20-30 % снизить потери электроэнергии в преобразователях и расширить возможности силовой электроники. В то же время их применение вызывает повышение электрических и тепловых нагрузок. Это может негативно сказаться на функционировании электрической машины. 

«Высокая рабочая температура в сочетании с ударными электрическими нагрузками запускают химические реакции в электроизоляционных материалах, ускоряют процессы старения и снижают их надежность. Изменение эксплуатационных факторов обуславливает необходимость внесения корректировок в существующие методы и математические модели», — уточняет Вероника Гавриленко. 

Для определения величин перенапряжений в обмотках двигателей, управляемых инверторами на основе карбида кремния, молодой ученый предложила высокочастотную модель электрического привода. С ее помощью выявлено влияние длины питающего кабеля и наносекундных фронтов импульсов напряжения на коммутационные перенапряжения в двигателе, определяющие риск возникновения частичных разрядов и отказа изоляции. 

Для разработки методики определения стойкости электроизоляционных материалов ученые спроектировали и собрали высокочастотную установку для испытаний. 

«Основной модуль установки — генератор импульсов с SiC MOSFET транзисторами. Его разработали в лаборатории SATIE (Франция) и передали в Томский политех. Наша основная задача — выявить влияние факторов, действующих на электроизоляционные материалы. Эксперименты показали резкое ухудшение свойств изоляции и ускоренное разрушение при воздействии импульсного напряжения с наносекундными фронтами высокой частоты. Мы установили тип возникающих частичных разрядов — барьерные разряды с филаментной структурой, приводящие к электроэрозии эмалевой изоляции», — говорит аспирантка. 

Исследование проходит в рамках соглашения о международном совместном научном руководстве между Томским политехом и университетом Париж-Сакле (Франция). Часть работ проводится в лаборатории SATIE (ENS Paris-Saclay) совместно с Национальной консерваторией искусств и ремесел (Cnam). Научное руководство со стороны Университета Париж-Сакле осуществляет профессор Стефан Лефевр, со стороны ТПУ — доцент Инженерной школы энергетики Андрей Леонов. 

«Тема "на стыке наук" позволяет объединить знания и компетенции в силовой электронике и электрических машинах исследователей лаборатории SATIE и ученых ТПУ в области электроизоляционной и кабельной техники», — уверена Вероника Гавриленко. 

Защита PhD-диссертации пройдет 2 декабря во Франции с участием членов аттестационной комиссии из России в режиме видеоконференции. Вероника Гавриленко планирует продолжить исследование в формате постдокторантуры в лаборатории LAPLACE (Université Paul Sabatier) в сотрудничестве с ТПУ. 

Источники

Аспирантка ТПУ разработала стенд для испытаний электроизоляции
Томский политехнический университет, 05/11/2020

Похожие новости

  • 18/12/2017

    Томские команды выступают в Таиланде на RoboCup

    ​Первыми в лигах Первого суперрегионального чемпионата RoboCup Азиатско-Тихоокеанского региона начали соревноваться команды студентов младших курсов и школьников. Чемпионат проходит в Бангкоке с 12 по 18 декабря.
    1492
  • 29/07/2019

    Технология томских ученых по очистке дна водоемов от нефти прошла госэкспертизу

    Технология "Аэрощуп", созданная учеными  Биологического института Томского госуниверситета (БИ ТГУ) для очистки донных отложений нефтезагрязненных водоемов, первой в России получила "знак качества" от экспертов Росприроднадзора, сообщила РИА Томск представительница пресс-службы вуза.
    830
  • 29/01/2018

    3D – принтеры для печати сердца будут стоять в каждой клинике

    ​Аортальный стеноз, коарктация аорты, транспозиция магистральных сосудов, тотальная аномалия впадения легочных вен, тетрада Фалло — в современной медицине насчитываются десятки видов пороков сердца, которые бывают как врожденными, так и приобретенными.
    2469
  • 03/07/2017

    Абитуриенты Томского госуниверситета создали бота для Telegram, сообщающего результаты ЕГЭ

    ​Абитуриенты Владимир Лебедев и Денис Шарапов подали документы в ТГУ одними из первых. Для поступления они выбрали недавно созданный Институт прикладной математики и компьютерных наук. Такой выбор не был спонтанным - ребята давно уже занимаются программированием, а примерно месяц назад они создали бота для Телеграм, который сообщал о результатах ЕГЭ.
    2161
  • 07/09/2016

    На форуме в Томске обсудили 3D-технологии для космоса и ядерную медицину

    ​Участники первого международного форума ресурсоэффективности обсудили в Томском политехническом университете (ТПУ) развитие современных технологий в сфере энергетики, 3D-технологий для космоса, ядерной медицины и добычи трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ).
    2334
  • 15/03/2019

    Единственный в РФ 3D-принтер, меняющий свойства металлов, разработают до конца 2019 года

    ​Устройство предназначено для изготовления крупногабаритных деталей для авиакосмической отрасли.  Разрабатываемый несколькими российскими университетами, в частности учеными из Москвы, Томска и Новосибирска, 3D-принтер по металлу, способный менять свойства металлов в процессе работы, будет завершен до конца 2019 года.
    965
  • 07/05/2017

    Получить свое изображение в 3D и познакомиться с робототехникой можно будет в ТУСУРе в Ночь науки

    В Ночь науки, которая пройдет 19 мая с 18:00 до 22:00 в рамках форума молодых ученых U-NOVUS - 2017, свои двери для всех желающих откроют STEM-центр и Школа цифровых технологий Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.
    1763
  • 09/01/2017

    ТГУ создает 3D-фильм о раскопках курганов в тувинской Долине царей

    ​Сотрудники Томского госуниверситета (ТГУ) планируют в 2017 году выпустить фильм в 3D об археологических раскопках в тувинской Долине царей, сообщила РИА Томск завлабораторией "Артефакт" Ольга Зайцева.
    2092
  • 28/06/2016

    3D-технологии завоевывают мир

    ​Вслед за автомобилями с автопилотом на дороги выходят самоуправляемые маршрутки. Первенцем новой концепции стал микроавтобус "Olli", созданный компанией Local Motors в сотрудничестве с IBM.  Как сообщает 3Dtoday, Local Motors наиболее известна в качестве первого производителя 3D-печатных автомобилей, а IBM предоставила необходимое аппаратное и программное обеспечение для интеграции 3D-печатного транспорта в облачный искусственный интеллект IBM Watson.
    2912
  • 07/08/2017

    Магистрант ТПУ будет разрабатывать алгоритмы для работы с большими данными

    ​Абитуриент Томского политехнического университета Алексей Кульневич - выпускник Северного (Арктического) федерального университета имени имени М. В. Ломоносова (г. Архангельск) - стал победителем олимпиады "Прорыв".
    2022