Дисертація направлена на вирішення актуального наукового завдання збереження енергетичних і матеріальних ресурсів при виробництві однофазних індукційних статичних пристроїв малої і середньої потужності загального призначення, а також спеціальних компактних трансформаторів, що застосовуються для вбудовування в циліндричні і сферичні оболонки обмеженого діаметру.
Виконано аналіз відомих конструкції електромагнітних систем індукційних статичних пристроїв та запропоновані технічні рішення їх удосконалення заміною традиційних прямокутних утворюючих контурів стрижнів та обмоткових котушок на шестигранні, а також використанням просторової тристрижневої структури магнітопроводу.
Для вирішення завдань практичного використання нових технічних рішень однофазних індукційних статичних пристроїв розроблені математичні моделі, що дозволяють виконати порівняльний аналіз електромагнітних систем при дотриманні принципу електромагнітної еквівалентності. Вказаний аналіз виконується узагальненим методом безрозмірних показників технічного рівня і відносних (безрозмірних) керованих змінних.
Набули подальшого розвитку методи структурного синтезу однофазних електромагнітних систем з прямокутними перерізами стрижневих частин магнітопроводів. Вперше розроблені проектні моделі показників технічного рівня стрижневої, броньової і тороїдної однофазних електромагнітних систем з шестигранними перерізами стрижневих частин магнітопроводів. Вперше розроблені проектні моделі показників технічного рівня різновидів однофазних просторових електромагнітних систем з чотириконтурним і трисекційним магнітопроводами відповідно з розташуванням ярем та стрижнів ортогонально і під кутами 60°. Також вперше отримані узагальнені значення змін показників технічного рівня варіантів однофазних статичних електромагнітних систем при структурно-геометричних перетвореннях витих магнітопроводів в відомих діапазонах співвідношень вартості електротехнічної сталі і обмоткової міді та проектних електромагнітних навантажень.
Визначено, що при застосуванні шестигранних перерізів стрижнів зміна значення маси, вартості і втрат активної потужності в традиційних структурах магнітопроводів електромагнітних систем відповідних аналогів з прямокутними перерізами стрижнів покращується в межах декількох відсотків. Застосування варіантів радіальної тристрижневої структури з прямокутними і шестигранними перерізами стрижнів покращує вказані показники відносно базового стрижневого аналогу відповідно на (7,6…8,1) %, (6,2…6,9) % і (5,5…7)% та (13,9…14,9)%, (10,3…12,0)% і (8,2…12,2)%.
Розроблено методику визначення оптимальних геометричних співвідношень електромагнітних систем за окремими критеріями та характеристик однофазних трансформаторів і реакторів з витими магнітопроводами.
Адекватність розроблених математичних моделей і методики підтверджена порівнянням розрахункових і фактичних характеристик трансформатора "ТС 90 – 1" з витим стрижневим магнітопроводом, що перебуває у виробництві та результатами розрахунку, виготовлення і випробувань його аналога нетрадиційної конструкції з просторовим магнітопроводом, який містить три стрижні з прямокутними перерізами, що розташовані під кутом 60°. Встановлено, що маса та втрати активної потужності дослідного зразка знижуються відповідно на 8,8 % і 4,3 % що співпадає з розрахунками.
Ключові слова: однофазний трансформатор, реактор, прямокутні і шестигранні перерізи стрижнів, витий магнітопровід, цільові функції, оптимізація, порівняльний аналіз.
