|


|
Научные направления
Создание перспективных композиционных наноструктурированных систем
электроизоляции с повышенными
теплофизическими и электрофизическими свойствами для мощных
турбогенераторов с воздушной и водородной системой охлаждения |
Увеличение коэффициента теплопроводности
изоляции позволит создавать новые генераторы, отличающиеся повышенной
надежностью и простотой эксплуатации, в частности отказаться от сложной
системы гидравлического охлаждения обмоток, перейти к использованию
воздушного охлаждения, позволит в значительной степени увеличить
энергоэффективность электрических машин, без изменения их
массогабаритных параметров.
Создание модифицированных изоляционных
материалов с применением мелкодисперсных порошков оксида алюминия
(Al2O3) и нитрида бора (BN) с высоким значением коэффициента
теплопроводности теоретически позволяет его увеличить более чем в три
раза по сравнению со стандартными материалами. В этом направлении
работает целый ряд зарубежных фирм: VonRoll, Alstom, Toshiba, ABB Drives
AG, Hitachi, и др.
По результатам предварительных экспериментов
c использованием различных типов наномодификаторов нами было показано,
что преимуществом наномодифицированной слюдосодержащей изоляции (НИ),
наряду с достаточно высокой технологичностью, является высокий
коэффициент теплопроводности (увеличение примерно в 2 раза по сравнению
с его значением, используемым в настоящее время).. Продолжение
исследований по совершенствованию НИ и проведению ресурсных испытаний
реальных элементов статорной обмотки с такой изоляцией, представляет
практический интерес при создании современных мощных турбо- и
гидрогенераторов, конкурентоспособных на мировом рынке.
Исследования в данном направлении
представляют интерес для отечественных производителей, таких как ОАО
«Силовые машины», ООО «Электротяжмаш-Привод», ОАО «Уралэлектротяжмаш,
НПО «Элсиб», ОАО «ХК Элинар», ФГУП СКТБ «Технолог» и др.
Ведущие специалисты: д.т.н. Андреев А.М., к.т.н. Шикова Т.М., асс. Безбородов А.А.
|
 |
Разработка и исследование наномодифицированной целлюлозной бумаги с
повышенными электрофизическими свойствами и
нагревостойкостью |
На кафедре реализуется программа развития
исследований, направленных на создание современных технологий
целлюлозных бумажных (ЦБ) диэлектриков и поиск путей совершенствования
электрофизических свойств бумажно-пропитанной изоляции. Одним из таких
перспективных направлений является наномодификация целлюлозной основы
природными растительными полимерами и биополимером хитозан.
К результатам работ по создание
диэлектрических бумаг нового поколения проявляют интерес предприятия
целлюлозно-бумажного комплекса и электротехнической промышленности
(выпускающие высоковольтные устройства, надежность и
технико-экономические показатели которых во многом обеспечивают
энергобезопасность энергетических объектов). Необходимо также
отметить, что работы по изучению свойств и перспектив применения
хитозана (полного структурного аналога целлюлозы) интересны специалистам
широкого профиля, а такие ведущие страны мира, как США и Япония, придают
им статус стратегического направления. Важным является также отсутствие
вреда экологии при утилизации ЦБ, что является общепризнанным и
несомненным преимуществом природного полимерного диэлектрика над
синтетическими материалами (которые практически не разлагаются
естественным путем).
Ведущие специалисты: к.т.н. Журавлёва Н.М.
|
 |
Разработка новых типов конденсаторов с высокими удельными
характеристиками |

 |
Металлопленочные конденсаторы применяются в силовых блоках
аппаратуры, в преобразовательной технике, для создания мощных
импульсных накопителей энергии. Область применения емкостных
накопителей энергии широка и продолжает развиваться: от накачки лазерных
систем до мощных импульсных установок, применяемых в электроимпульсной
технике, включая специальные аппараты для формирования плазменных
пучков. При этом значение одного из важных показателей – удельной
плотности энергии Wуд, доведено до
уровня 2-4 кДж/см3 для серийных образцов, а также 5-6 кДж/см3
для лабораторных. Приведенные цифры касаются зарубежных производителей
(Германия, США, Япония, Швейцария). Что касается отечественных
конденсаторов, Wуд для
экспериментальных образцов находится в пределах 0,8-1 кДж/см3.
В настоящее время совместно с ОАО НИИ «Гириконд», основным разработчиком
и производителем металлопленочных конденсаторов в РФ, ведутся
исследования, направленные на оптимизацию конструкции и технологии
получения наноструктурированных электродов с целью доведения показателя
энергоэффективности конденсаторов до уровня лучших
зарубежных конструкций. Актуальность работы подтверждается тем, что
аналогичные исследования в течение последних 5 лет проводятся учеными
ряда зарубежных стран – Германии, Швейцарии, Франции, США. Однако в
последнее время количество публикаций в открытой печати сведено к
минимуму, что, по понятным причинам, может являться результатом политики
компаний-производителей конденсаторов. Это обстоятельство усиливает
необходимость проведения собственных исследований в данном направлении.
Ведущие специалисты: к.т.н. Емельянов О.А., к.т.н. Бондаренко П.Н.,
к.т.н. Белько В.О. |
 |
Разработка систем теплового мониторинга кабельных сетей |
В качестве температурного датчика в таких
системах используются волоконные световоды, конструктивно совмещенные с
силовыми электрическими кабелями, что дает возможность определить
температуру токоведущей жилы и изоляции кабеля в любой точке трассы.
Применение подобных систем позволяет в целом повысить
энергобезопасность и эффективность кабельных сетей. Это особенно
актуально для Санкт-Петербурга, так как распределительная кабельная
сеть, особенно в центральной части города, работает на пределе своих
возможностей, а также имеют место многократные пересечения кабельных
сетей с теплотрассами.
В настоящее время в Санкт-Петербурге введены
в эксплуатацию только две система теплового мониторинга кабельной сети.
Широкое внедрение таких систем невозможно из-за их высокой стоимости.
Существенной проблемой является также определение температуры изоляции
кабеля в различных точках на основании температуры, измеренной
волоконно-оптическим датчиком.
Заинтересованные организации: ОАО «Ленэнерго»,
ЗАО «Севкабель», ГУП «Петербургский метрополитен» и др.
Ведущие специалисты: д.ф.-м.н. Кизеветтер Д.В., к.т.н. Грешняков Г.В. |
 |
Создание композиционных материалов с регулируемыми электрическими и
механическими свойствами на основе полимерных матриц и углеродных
нанонаполнителей |

 |
На кафедре развивается научное направление, связанное с созданием и
исследованием полимерных наноструктурных композиционных материалов,
получаемых на основе полимерных матриц и углеродных наночастиц –
нановолокон, нанотрубок, технического углерода. В последнее время
появился ряд новых углеродных наноматериалов (фуллерены, нанотрубки,
нановолокна, наноконусы и др., см. рис.1,2), обладающих уникальными
свойствами. Применение таких наполнителей в композиционных структурах
может способствовать получению материалов с недостижимыми ранее
свойствами. Сотрудники кафедры работают над задачами, связанными с
разработкой технологий варьирования наноструктур композиционных
материалов, методов оценки физических и механических свойств полученных
полимерных нанокомпозитов. Решение этих задач позволяет получать
материалы с заданным комплексом свойств – от изоляционных до проводящих
материалов. Такие материалы крайне востребованы, так как сочетают в себе
эластичность, прочность, лёгкость с требуемой электропроводностью.
Ведущий специалист: д.т.н. Цобкалло Е.С. |
 |
Исследование газоразрядных явлений в системах с диэлектрическим барьером |
За последние 10-15 лет наблюдается рост числа исследований барьерного разряда (БР) вследствие его широкого использования
не только при получении озона, но и для плазмохимической модификации материалов, разрушения летучих органических соединений,
биомедицинских приложений, систем управления воздушными потоками и др. В последние годы имеет место тенденция к миниатюризации
устройств, использующих наносекундные разряды атмосферного давления субмиллиметровых масштабов
(~ 1-1000 мкм), что связано с практическими преимуществами, такими как портативность, уменьшение значения рабочего напряжения,
снижение потребления энергии и пр.
Аналогичные разрядные процессы (локализованные микропробои), известные как частичные разряды (ЧР),
наблюдаются в дефектных областях систем электрической изоляции. Однако для высоковольтных конструкций такие процессы являются крайне
нежелательными, поскольку служат причиной деградации и преждевременного пробоя электрической изоляции. Вместе с тем, на сегодняшний день
так и не сформирован общий подход прогнозирования срока службы электроизоляционной конструкции на основе корреляции с измеренными
характеристиками ЧР, а механизмам развития ЧР уделено значительно меньше внимания по сравнению с альтернативными направлениями исследований
(распознавание ЧР, деградация диэлектриков, разработка систем диагностики и др.).
Таким образом, изучение разрядных явлений в коротких
промежутках при атмосферном давлении имеет, по крайней мере, двусторонний интерес и представляется вполне актуальным.
Ведущие специалисты: к.т.н. Емельянов О.А., к.т.н. Бондаренко П.Н., к.т.н. Шемет М.В.
|
 |
Медико-биологическое применение холодной плазмы |
Плазма давно и широко применяется в медицине для стерилизации медицинских инструментов и коагуляции крови (хирургия).
Получение неравновесной плазмы атмосферного давления (т.н. холодной плазмы) открыло новые горизонты применения плазмы в медицине.
Отличительной особенностью холодной плазмы является низкая температура (энергия) ионов и рабочего газа < 40 °C, что позволяет
использовать плазму для воздействия непосредственно на живые ткани. В настоящее время доказано, что холодная плазма может эффективно
применяться для:
- бесконтактной стерилизации ран,
- ускорения заживления ран,
- лечения рака,
- лечения кариеса и отбеливания зубов,
- дезинфекции биосовместимых материалов (не выдерживающих автоклавирование или химическую стерилизацию).
Данная область знаний является новым направлением на стыке физики и химии плазмы с биологией и медициной.
Интерес к медико-биологическому применению холодной плазмы поддерживается неуклонным ростом числа заболеваний,
вызываемых штаммами резистивными к антибиотикам микроорганизмов.
На кафедре ведутся разработки оборудования для генерации холодной плазмы, а также реализуются исследования ее
биомедицинских приложений совместно с Институтом Высокомолекулярных Соединений РАН и Институтом цитологии РАН.
Ведущие специалисты: к.т.н. Емельянов О.А., к.т.н. Бондаренко П.Н., к.т.н. Шемет М.В.
|
 |
|
|