Наукові напрямки

Основні напрями наукової діяльності кафедри ТОЕ пов'язані з дослідженнями впливу електромагнітних полів на технічні та біологічні об’єкти з урахуванням їх неоднорідних електричних та магнітних властивостей та складної просторової конфігурації. Проведені роботи з вдосконалення методів математичного моделювання електромагнітних полів, зокрема, методу скінченних об’ємів. Розроблені математичні моделі для чисельного розрахунку електромагнітних полів в діелектричних, магнітних і слабко-провідних середовищах, які містять неоднорідні електропровідні включення зі складною конфігурацією, що може змінюватися у просторі та часі.
Роботи кафедри ТОЕ пов’язані з використанням та вдосконаленням методів чисельного розрахунку, а саме метод поглинаючих граничних шарів, щодо вирішення задач впливу однорідного електричного та магнітного полів на об’єкти, що розташовані в середовищах з відкритими межами. Використання аналітичних виразів для потенціалів електричних та магнітних полів, які враховують характер їх спадання в околиці тонких провідних структур (наприклад каналів електричних розрядів або магнітних дротів) дало змогу розраховувати розподіли електричних та магнітних квазістатичних полів в системах з такими елементами. При цьому використаний метод скінченних об’ємів з кроком розрахункової сітки на кілька порядків більшим, ніж діаметр структур, що розглядаються.
Розроблені методи розрахунку електромагнітних процесів при розтіканні електричного струму в розгалужених системах заземлення таких енергетичних об’єктів, як високовольтні підстанції, з урахуванням змінення електричного опору середовищ розтіканню струму. В результаті проведених досліджень розроблені методи та програмні засоби розрахунку параметрів електрофізичних процесів, які відбуваються у елементах складних систем заземлення енергетичних об'єктів в таких аварійних режимах, як удар блискавки та коротке замкнення. При цьому забезпечується дослідження розподілу потенціалів, визначення опорів розтіканню струму, рівнів напруг дотику і крокових напруг на досліджуваних енергетичних об’єктах. Таким чином стає можливим визначення зон, в яких перевищуються допустимі рівні напруг та опорів, що дозволяє розробити заходи з модернізації захисних систем енергетичних об’єктів. Результати даних робіт використані при визначенні надійності систем захисного заземлення електроенергетичних об'єктів Міненерго України.
Роботи кафедри ТОЕ пов’язані також з моделюванням впливів електромагнітних полів на біологічні об’єкти. Розроблені методи розрахунку та засноване на них програмне забезпечення для аналізу розподілу напруженості електричного та магнітного полів в околиці та всередині моделі тіла людини з урахуванням його реальної тривимірної геометрії та електричних властивостей біологічних тканин. Розроблені чисельні засоби розрахунку електромагнітних полів в тілі людини, зокрема у нейронах головного мозку, з урахуванням реальної конфігурації та неоднорідних електричних параметрів, дозволили науково обґрунтувати небезпечні для людини рівні напруженості електричних полів та визначати зони, які є безпечними для роботи персоналу та життєдіяльності людей. Результати проведених робіт використані в Харківському науково-дослідному інституті гігієни праці та професійних захворювань при розробці нормативів для рівнів безпечних для людей електричних та магнітних полів.
Для моделювання процесів електричного старіння та деградації полімерних діелектриків високовольтних кабелів використана теорія фракталів. Розроблені методи статистичного моделювання для опису електрофізичних процесів в твердих полімерних середовищах навколо новостворюваних під дією сильних електричних полів дефектів - дендритів, конфігурація яких змінюється у просторі і часі. Розроблена методика визначення стадії росту дендритів у полімерній ізоляції високовольтних кабелів у сильних електричних полях по виміряним розподілам частості фаз появи часткових розрядів та їх отриманим фрактальним характеристикам. Це дозволило встановити кореляцію між формою дендритів та стадією деградації ізоляції, а, значить, імовірністю її пробою.
Розроблено методику чисельного розрахунку тривимірних електричних полів у системах екранування складних просторових конфігурацій, які забезпечують мінімальне проникнення в них магнітних та електричних статичних та низькочастотних полів, а також відсутність корони. Ці результати використані при розробці систем протикоронних екранів електростатичного прискорювача іонів, який експлуатується у м. Мадрид. За розробленими математичними моделями отримані розподіли електричних полів у металевих корпусах під дією зовнішнього високовольтного електричного поля та оцінена відповідність досліджуваного електротехнічного обладнання вимогам з ядерної та радіаційної безпеки до інформаційних і керуючих систем, що важливі для безпеки атомних станцій.
Проводяться роботи по фізичному та математичному моделюванню імовірності влучення високовольтних розрядів у заземлені стрижньові електроди, що моделюють засоби блискавкозахисту, в залежності від наявності або відсутності коронних розрядів на їх вершинах, а також їх інтенсивності. Такі роботи спрямовані на розробку вдосконалених засобів захисту від блискавки, а також на розробку методів зниження втрат на корону.
Проводяться дослідження в області електромагнітної сумісності і стійкості технічних об'єктів до дії електромагнітних полів природного і штучного походження. Проводяться також експериментальні і теоретичні дослідження формування ударних електромагнітних хвиль, поширення електромагнітних хвиль в шаруватих сегнето - магнітних композитах та інших нелінійних середовищах.
Були виконані науково-дослідні роботи за госпдоговірною тематикою: «Розробка і виготовлення стенду випробувань номінальними струмами», «Проведення повірки омічного дільника напруги ОДН-1,2 і ємнісного дільника напруги ЄДН-1,2, які входять до складу пристрою для вимірювання імпульсів високої напруги типу УИВН».
Виконувалися роботи за бюджетною фундаментальною темою “Розробка фізичних та математичних моделей електрофізичних процесів у термостійких радіопоглинаючих покриттях” (2014 - 2016). Виконуються роботи за бюджетною фундаментальною темою “Математичні і фізичні моделі процесів розповсюдження високочастотних електромагнітних хвиль у сегнето-магнітних середовищах” (2017 - 2019).
На кафедрі працює семінар Наукової ради НАН України з комплексної проблеми «Наукові проблеми енергетики».