- Рік заснування, історія створення
Кафедра теоретичних основ електротехніки (ТОЕ) була заснована у 1931 р. Започаткуванню окремої загальної кафедри в Харківському електротехнічному інституті (ХЕТІ) сприяла діяльність видатного українського ученого П. П. Копняєва. Стрімкий розвиток електротехніки як науки та промислової галузі спонукав професора до розширення обсягів курсу цієї важливої дисципліни для студентів. П. П. Копняєв прагнув удосконалити та поглибити саме теоретичну підготовку майбутніх інженерів-електриків. Розвиток теоретичної електротехніки в комплексі різних питань електротехнічного напряму завжди мав дві форми: наукову та навчальну. Формування теоретичних знань та їх передача в процесі навчання насамперед відбувалися в ході комплексного рішення вченими прикладних науково-дослідних задач на певних історичних етапах розвитку промислового комплексу країни.
Початковий курс «Теоретичні основи електротехніки» (ТОЕ) складався з базових розділів, що дозволяли повною мірою підготувати студента до розуміння основ електричних та магнітних явищ, законів їх протікання, методів їх дослідження та розрахунку.
- Всі завідувачі кафедри
Копняєв Павло Петрович (1931-1932). Видатний вчений, педагог, новатор, один із організаторів вищої технічної освіти, засновник наукової школи електротехніки в Україні.
Копняєв Павло Петрович
Сукачов Олександр Павлович (1932-1966).
Сукачов Олександр Павлович
Один із засновників кафедри, автор першої монографії з ТОЕ, активний учасник розробки технічної термінології з електротехніки. Вчений брав участь у плідному обговоренні та розробці проєкту технічної термінології теоретичної електротехніки, розпочату Комітетом технічної термінології Академії наук СРСР. Проєкт, розроблений О. П. Сукачовим, охоплював усю систему термінів з теоретичної електротехніки та складався з 233 спеціалізованих визначень. Значною мірою він став основою для збірника рекомендованих термінів «Термінологія теоретичної електротехніки», який вийшов у кінцевій редакції в 1958 р.
О. П. Сукачов у лабораторії кафедри ТОЕ, 1960 р.
Дрикер Юлій Григорович (1966-1969).
Дрикер Юлій Григорович
Єгоров Павло Михайлович (1969-1974)
Усередині 1960-х рр. учені кафедри ТОЕ під керівництвом П.М. Єгорова удосконалювали методи розрахунку радіального розподілу струму у проводі внутрішнього одношарового циліндричного індуктора із визначенням електричних параметрів цієї складної системи.
Також наукова робота кафедри була скоординована технічними завданнями проблемної науково-дослідної лабораторії техніки високих напруг і перетворювачів струму (ТВН і ПС) ХПІ. Найважливішим напрямом дослідної роботи кафедри у ці роки були дослідження з розроблення теоретичних основ процесу магнітно-імпульсного оброблення металів (МІОМ).
Бенін Володимир Львович (1974-1983). Під його керівництвом були розроблені методичні матеріали по змісту окремих розділів курсу ТОЕ, проводилися семінари та відкриті лекції з обов’язковим широким обговоренням для викладачів профільних Харківських вузів. У цей період В. Л. Бенін також став членом науково-методичної комісії Мінвузу, приймав участь у розробці рекомендацій по новим навчальним планам курсу «Теоретичних основ електротехніки», складанні завдань дня контрольних робіт та організації республіканських олімпіад.
У травні 1978 р. на базі кафедри ТОЕ ХПІ була організована та проведена республіканська нарада з «Теоретичних основ електротехніки», де під керівництвом В. Л. Беніна викладачі кафедри, засновуючись на класичних розділах курсів вищої математики та фізики представили учасникам наради свій підхід до комплексного формування навчальної програми курсу ТОЕ, який був розділений на три основні частини, тісно переплітався з практичними та лабораторними заняттями, мав обов’язковий набір розрахунково-графічних завдань для студентів. Теоретична електротехніка ‑ базовий фундамент для подальшого розуміння фізичної картини в електричних установках та пристроях. Вивчення дисципліни є першим і дуже важливим кроком на шляху до глибокого розуміння фізики електричних явищ, дослідження напрямку їх протікання та вміння управляти ними виходячи з інженерно-технічних потреб.
Професор В.Л. Бенін з аспірантами кафедри ТОЕ, 1980 р.
Самсонов Володимир Петрович (1983-2010). У 1993 р. В. П. Самсонов розпочав методичну апробацію нового курсу, призначеного для електротехнічної підготовки бакалаврів за спеціальностями, що пов’язані із системами керування, комунікації та обробки інформації обчислювальними та вимірювальним комплексами. У 1997 р. для студентів, що навчаються за фахом «Інженерна електрофізика», було розроблено спеціалізований курс ТОЕ із поглибленим вивченням фізичних основ електротехніки та методів аналізу й моделювання процесів у електричних та магнітних колах, курс «Теорія електричних сигналів і кіл» для студентів спеціальності «Інформаційно-вимірювальна техніка» та курс «Технічна електродинаміка» для студентів біомедичного профілю навчання.
В. П. Самсонов та А. М. Борисенко в навчальній лабораторії кафедри ТОЕ, 1980 р.
Резинкін Олег Лук’янович (2010-2017). Під його керівництвом розпочалося поступове відновлення науково-дослідної роботи кафедри та матеріально-технічне відродження Високовольтної зали НТУ «ХПІ».
Основні напрями роботи кафедри з 2011 р. це – дослідження в галузі електромагнітної сумісності та стійкості технічних об’єктів до дії електромагнітних полів природного й штучного походження, експериментальні й теоретичні дослідження формування ударних електромагнітних хвиль, поширення електромагнітних хвиль в шаруватих сегнето-магнітних композитах, у нелінійних метаматеріалах та інших нелінійних середовищах.
Професор О.Л. Резинкін, 2011 р.
Резинкіна Марина Михайлівна (2017-2022) ‑ фахівець у галузі математичного моделювання електрофізичних процесів у неоднорідних середовищах з нелінійними електричними параметрами під впливом електромагнітних полів.
Резинкіна Марина Михайлівна
Костюков Іван Олександрович (з 2022). Молодий науковець, стипендіат Кабінету Міністрів України, фахівець у галузі цифрової обробки сигналів та розвитку методів контролю технічного стану ізоляції силових кабелів.
Костюков Іван Олександрович
- Наукові школи
Розробка методів розрахунку перехідних процесів в електротехнічних системах (О. М. Ефрос, О. М. Данилевський (у 1930-ті рр.). Наукові праці вчених були присвячені теоретичній електротехніці та математичній фізиці, питанням нестаціонарних режимів роботи електричних машин та перехідних процесів в електромеханічних системах. Вони розвинули ідеї англійського вченого О. Хевісайда, який запропонував використовувати основні положення операційного числення та теорему розкладання для розрахунку перехідних процесів. Безперервне зростання складності досліджуваних електричних кіл різного класу, посилення вимог до точності та швидкості їх розрахунку, а також складний характер протікання перехідних процесів зумовлювали необхідність вдосконалення математичних методів їх аналізу. Фундаментальні результати наукової роботи молодих учених над пошуком універсального методу розв’язання задач розрахунку перехідних процесів в колах енергосистем різного класу були викладені О. М. Ефросом та О. М. Данилевським у спільній монографії «Операційні обчислення і контурні інтеграли» у 1937 р.
Олександр Михайлович Ефрос, 1940 р.
Розробка теоретичних основ процесу магнітно-імпульсного оброблення металів (МІОМ) Г. В. Остроумов (у 1960-ті рр.). Цей науковий напрям кафедри було скоординовано технічними завданнями проблемної науково-дослідної лабораторії техніки високих напруг і перетворювачів струму (ТВН і ПС) ХПІ. Започаткована ще В. М. Хрущовим наукова школа високих напруг у другій половині ХХ ст. була відновлена колективом кафедри передавання електричної енергії на чолі з С. М. Фертиком. Завдяки плідній діяльності вчених відбулося відновлення високовольтного залу ХПІ та дослідної лабораторії для вивчення хвильових процесів у польових умовах, розпочалися роботи з будівництва генераторів імпульсної напруги та генераторів імпульсного струму високих і надвисоких напруг. Найважливішим напрямом дослідної роботи наукової школи С. М. Фертика були перспективні дослідження з розроблення теоретичних основ процесу МІОМ. Цей науковий напрям на кафедрі ТОЕ розвивав доцент Г. В. Остроумов.
У 1968 р. Г. В. Остроумовим було проведено два етапи запланованої НДР. На першому етапі роботи за допомогою методів теорії поля було отримано рішення для нескінченно довгого індуктора та заготовки без урахування виткових неоднорідностей розподілення струму в індукторі. Було показано, що товщина провідного шару індуктора в декілька разів більше глибини проникнення плоскої хвилі поля в метал проводу та доказано існування двох поверхневих токових шарів, зовнішнього та внутрішнього. Приведені формули для їх розрахунку. На основі отриманих результатів на другому етапі було розроблено метод розрахунку системи «Індуктор – заготівка» вже кінцевої довжини. Сутність методу полягала у заміні кожного поверхневого шару соленоїдом з нескінченно малою товщиною дроту. Розрахунок усієї системи із трьох таких соленоїдів при синусоїдальних токах дозволяє визначити еквівалентний індуктивний та активний опір системи. Результати НДР застосовувались при розробці та конструюванні індукторних систем для МІОМ.
Розробка і дослідження елементів систем управління, регулювання та діагностики енергетичних блоків В. Л. Бенін (з 1974 р.). Наукова робота кафедри ТОЕ під керівництвом В. Л. Беніна піднялася на високий рівень та була спрямована на такі тематичні напрямки: автоматичне регулювання частоти електричних станцій в енергосистемах, розробка і дослідження елементів систем управління і регулювання енергетичних блоків, розробка і дослідження джерел живлення для електроерозійних верстатів,
Плідна робота наукового сектору кафедри з Харківським заводом транспортного машинобудування ім. В. О. Малишева приносила свої позитивні результати у впровадженні нових високотехнологічних розробок у виробничий процес. В рамках наукової школи теми науково-дослідного сектору кафедри ТОЕ на початку 80-х років: розробка та дослідження елементів та пристроїв управління перспективних дизель-генераторів, розробка та дослідження пристроїв розподілення навантажень при паралельній роботі дизель-генераторів, розробка та дослідження пристроїв управляння паливоподачою та повітропостачанням дизель-генераторів, розробка принципів, датчиків та схем безрозбірної діагностики дизель-генераторів. Все це давало можливість кафедрі ТОЕ декілька років поспіль займати призові місця у змаганні за результатами науково-дослідної роботи серед усіх кафедр ХПІ. Проводили наукові дослідження в цьому напрямі В. П. Самсонов, А. М. Борисенко, Г. М. Кисельова.
Дослідженням впливу електромагнітних полів на технічні та біологічні об’єкти з урахуванням їх неоднорідних електричних та магнітних властивостей і складної просторової конфігурації, вдосконалення методів математичного моделювання електромагнітних полів (О. Л. Резинкін, М. М. Резинкіна (з 2011 р.).
У 2014 р. на кафедрі розпочалась науково-дослідна робота за фундаментальною темою: «Розробка фізичних та математичних моделей електрофізичних процесів у термостійких радіопоглинаючих покриттях» (ДР№0114U003724). У процесі виконання роботи здійснено обґрунтування технічних вимог до електрофізичних характеристик поглинаючих композитних покриттів та їх складових. Розроблено математичні та фізичні моделі поглинаючого покриття, узгоджені з теоретичними висновками щодо процесів розповсюдження електромагнітних хвиль у нелінійному середовищі. Створено дослідницький стенд для вимірювання характеристик нелінійних радіопоглинаючих покриттів та визначення ступеню поглинання під час різних частотних упливів.
Практична цінність роботи полягла у визначенні за результатами математичного та фізичного моделювання вимог щодо вибору параметрів радіопоглинаючих покриттів. Згодом на базі високовольтної зали були проведені й перші лабораторні випробування в рамках дослідної роботи молодих учених кафедри О. Є. Світличної, О. В. Сосіної та В. І. Ревуцького.
У березні 2016 р. науковим колективом кафедри ТОЕ розпочато роботу з ініціативної теми «Математичне та фізичне моделювання процесів виникнення корони при роботі електроенергетичних об’єктів» (ДР№0116U000882). На етапах якої вченими під керівництвом О. Л. Резинкіна були розглянуті методи розрахунку електричного поля, зроблено огляд методів чисельного моделювання електричного поля поблизу вершин тонких провідних стрижнів з великим співвідношенням висоти до радіусу, розроблено ескізний проєкт експериментального стенду з фізичного моделювання процесів коронування на вершинах провідних заземлених стрижнів, зроблено літературний огляд методів оцінки величини струму корони за допомогою фізичного та математичного моделювання електромагнітних процесів під час виникнення корони та зроблено огляд методики розрахунку максимальних рівнів напруженості електричного поля поблизу вершин провідних стрижнів з точки зору співвідношення висоти до радіусу. У рамках цієї наукової тематики молодими вченими кафедри були захищені кандидатські дисертації О. Є. Світличною за темою «Вибір параметрів ефективних засобів блискавкозахисту електроенергетичних об’єктів за допомогою моделювання електрофізичних процесів» та О. В. Сосіною за темою «Визначення співвідношень параметрів елементів конструкцій об’єктів систем для зниження коронування».
У січні 2017 р. на кафедрі ТОЕ НТУ «ХПІ» було розпочато фундаментальну НДР «Математичні моделі процесів розповсюдження високочастотних електромагнітних хвиль у сегнето-магнітних середовищах» (ДР№0117U004892) . Роботу науковців кафедри було спрямовано на вирішення важливої науково-технічної проблеми обґрунтування вибору параметрів перспективних матеріалів, що складаються з сегнетоелектриків та феромагнетиків. Такий вибір базувався на розробці та використанні математичних і фізичних моделей, що дозволяють проводити дослідження електромагнітних процесів у середовищах з нелінійними електричними параметрами. Вирішення цієї проблеми актуальне для таких галузей науки, як електродинаміка, матеріалознавство, радіофізика, розробка авіаційної та ракетної техніки.
Сучасні напрями наукових досліджень кафедри ТОЕ:
- діагностика технічного стану ізоляції силових кабелів (зав. каф. д.т.н., І. О. Костюков);
- розробка принципів визначення безпечних зон прольоту БПЛА при моніторингу електроенергетичних об’єктів (проф. д.т.н. М. М. Резинкіна, доц. PhD С. А. Литвиненко);
- розробка методів математичного моделювання умов розвитку високовольтних розрядів у довгих повітряних проміжках (проф. д.т.н. М. М. Резинкіна, доц. к.т.н. Б. І. Кубрик, доц. PhD С. А. Литвиненко);
- розробка методів математичного моделювання електромагнітних процесів у різних електронних та електротехнічних пристроях (проф. д.т.н. М. М. Резинкіна, доц. PhD С. А. Литвиненко);
- розробка апаратурного, алгоритмічного та програмного забезпечення систем контролю та діагностики стану складного промислового обладнання (проф. д.т.н., О. Ю. Кропачек);
- розробка технічних об’єктів із заданим просторовим розподілом магнітного поля (проф. д.т.н. А. В. Гетьман);
- розробка методів дослідження систем автоматичного управління та діагностування енергоустановок на базі дизельних двигунів (проф. д.т.н. А. М. Борисенко, доц. к.т.н. Кубрик, доц. к.і.н. О. В. Лавріненко, доц. PhD С. А. Литвиненко).
- Найбільші здобутки
Науково-методичні досягнення. У 1935 р. О. П. Сукачов опублікував у своїй перший монографії накопичений методичний матеріал з навчальної дисципліни ТОЕ у вигляді спеціалізованого курсу «Теорія змінних струмів».
У 1937 р. молоді вчені кафедри ТОЕ О. М. Ефрос та О. М. Данилевський представили результати своєї наукової роботи над пошуком універсального методу розв’язання задач розрахунку перехідних процесів в колах енергосистем різного класу у спільній монографії «Операційні обчислення і контурні інтеграли».
Освітня діяльність. В 1975 р. кафедра стала опорною для Харківського вузівського центру. Під керівництвом В. Л. Беніна проводилися семінари, відкриті лекції, розроблялися методичні матеріали.
В 1978 р. була організована республіканська нарада з ТОЕ, де представлено нову структуру курсу, що поєднує теорію з практикою. В період 1993-1997 рр. було впроваджено нові курси.
Учасники республіканської наради з ТОЕ на базі ХПІ, 1978 р.
У 2017-2019 рр. кафедра ТОЕ проводила ІІ етап Всеукраїнської студентської олімпіади із дисципліни «Теоретичні основи електротехніки», в якому брали участь представники всіх ВНЗ України з енергетичною та електротехнічною спрямованістю навчання. Студенти, підготовлені викладачами кафедри, завжди ставали призерами олімпіади в особистому та командному заліках.
Професор М. М. Резинкіна з командою ЧНТУ, ІІ тур Всеукраїнської студентської олімпіади з ТОЕ, 2018 р.
Викладачі кафедри ТОЕ, керівники команд, учасники і переможці ІІ туру Всеукраїнської студентської олімпіади з ТОЕ, 2018 р.
Викладачі кафедри ТОЕ: Кропачек О.Ю., Борисенко А.М., Кубрик Б.І., Гетьман А.В. та Литвиненко С.А. з керівником та командою студентів НТУУ КПІ ім. І. Сікорського, ІІ тур Всеукраїнської студентської олімпіади з ТОЕ, 2019 р.
Міжнародна співпраця та нагороди.
Професор кафедри ТОЕ М. М. Резинкіна виступала з доповіддю у тренувальній програмі НАТО (SPS.MD.ATC.G.5613) з сучасних технологій, що забезпечує безпечну та надійну експлуатацію безпілотних летальних апаратів (БПЛА) в міському повітряному просторі, яка проходила в Міжнародному Університеті Агадіра, м. Агадір, Марокко (листопад, 2019 р.).
Професор кафедри ТОЕ О. Ю. Кропачек брала участь у Міжнародному проекті Європейського Союзу Еразмус+ КА2 «dComFra – Digital competence framework for Ukrainian teachers and other citizens» № 598236-ЕРР-1-2018-1-LT-EPPKA2-CBHE-SP (2020 р.)
За вагомий внесок у розвиток вітчизняної освіти і науки, підготовку кадрів вищої кваліфікації, багаторічну плідну науково-педагогічну діяльність і професіоналізм професор кафедри ТОЕ М. М. Резинкіна була нагороджена грамотою Верховної Ради України (травень, 2021 р.).
Молодий науковець НТУ «ХПІ», завідувач кафедри ТОЕ І. О. Костюков став стипендіатом Кабінету міністрів України (листопад, 2022 р.).
Викладачі та співробітники кафедри ТОЕ, 2003 р.