Search

The results of theexperimental investigations of supercapacitors as means for smoothing the voltage deviations and fluctuations are presented.PSCAD software (Canada) simulation models for equivalent circuits of the supercapacitor and experimental setup with photovoltaic panel are considered. Technique.To obtain the charge and discharge curves of supercapacitors, an experimental setup with photovoltaic panel was developed and tested under actual operatingconditions. It includes a 10 W photovoltaic panel, 100 Fsupercapacitors with 2.7 V rated voltage, voltage converters, and 4 W incandescent lamp with 12 V rated voltage used as a load. To measure and register voltages in different nodes of theexperimental setup, a Sanwa PC 510a digital multimeter altogether with PC Link software (Japan) were used. Besides the experimental investigations with Sanwa PC 510a digital multimeter and PC Link software, simulation by using of PSCAD software was executed in order to obtain the charge curve of supercapacitors. Results.An experimental setup to monitor and analyze the electromagnetictransientsin the electrical networks with photovoltaic panels is demonstrated. So-called "single-diode model" (equivalent circuit for photovoltaic panel) and equation describing a current-voltage characteristic of the practical photovoltaic module with several connected cells are given. Analytical expressions have been derived to obtain the parameters of the equivalent circuit for photovoltaic panel which are not typically available from manufacturer's data. Scientific novelty.Efficiency of supercapacitors as means for smoothing the voltage deviations and fluctuations arising from operation of photovoltaic panels was approved by means of experimental investigations. Practical value.The presented in paper experimental setup is used in training purposes of the State Higher Education Institution «Pryazovskyi State Technical University» during laboratory works on the subject«Alternative sources of electrical energy»., Представлены результаты экспериментальных исследований суперконденсаторовкак средств сглаживания отклонений и колебаний напряжения. Рассмотрены имитационные модели эквивалентных схем замещения суперконденсатора и экспериментальной установки с солнечной панелью, разработанные в среде PSCAD (Канада). Методика.Чтобы получить кривые заряда и разряда суперконденсаторов, была разработана и испытана в реальных условиях эксплуатации экспериментальная установка с солнечной панелью. Она состоит из солнечной панели мощностью 10 Вт, суперконденсаторовс номинальным напряжением 2,7В и ёмкостью 100 Ф каждый, преобразователей напряжения и нагрузки в виде лампы накаливания мощностью 4 Вт напряжением 12В. Для измерения и регистрации напряжений в разных точках экспериментальной установки были использованы цифровой мультиметрSanwa типа PC 510a и программа PC Link (Япония). Помимо экспериментальных исследований с использованием цифрового мультиметраSanwa и программы PC Link, было выполнено имитационное моделирование в среде PSCAD с целью получения кривой заряда суперконденсаторов. Результаты. Продемонстрирована экспериментальная установка для мониторинга и анализа электромагнитных переходных процессов в электрических сетях с солнечными панелями. Приведены так называемая «однодиодная модель» (эквивалентная схема замещения солнечной панели) и уравнение, описывающее вольт-амперную характеристику реальной фотоэлектрической установки, состоящей из ряда соединённых ячеек. Получены аналитические выражения, позволяющие определить параметры эквивалентной схемы замещения солнечной панели, которые, как правило, в паспортных данных производителями не приводятся.Научная новизна.С помощью экспериментальных исследований подтверждена эффективность применения суперконденсаторов как средств сглаживания отклонений и колебаний напряжения, возникающих при работе солнечных панелей.Практическая значимость.Представленная в работе экспериментальная установка используется в учебном процессе ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет» при проведении лабораторных работ по дисциплине «Альтернативные источники электроэнергии»., Наведено результати експериментальних досліджень суперконденсаторів як засобів згладжування відхилень та коливань напруги. Розглянуто імітаційні моделі еквівалентних схем заміщення суперконденсатору та експериментальної установки із сонячною панеллю, розроблені у середовищі PSCAD (Канада). Методика.Щоби отримати криві заряду та розряду суперконденсаторів, було розроблена та випробувана в реальних умовах експлуатації експериментальна установка із сонячною панеллю. Вона складається з сонячної панелі потужністю 10 Вт, суперконденсаторів з номінальною напругою 2,7 В та ємністю 100 Ф кожний, перетворювачів напруги та навантаження у вигляді лампи розжарювання потужністю 4 Вт напругою 12 В. Для вимірювання і реєстрації напруг в різних точках експериментальної установки були використані цифровий мультиметрSanwa типа PC510a та програма PC Link (Японія). Окрім експериментальних досліджень з використанням цифрового мультиметруSanwa та програми PC Link, було виконано імітаційне моделювання у середовищі PSCAD з метою отримання кривої заряду суперконденсаторів. Результати.Продемонстрована експериментальна установка для моніторингу і аналізу електромагнітних перехідних процесів в електричних мережах із сонячними панелями. Наведені так звана «однодіодна модель» (еквівалентна схема заміщення сонячної панелі) та рівняння, що описує вольт-амперну характеристику реальної фотоелектричної установки, яка складається з низки з'єднаних комірок. Отримані аналітичні вирази, які дозволяють визначити параметри еквівалентної схеми заміщення сонячної панелі, що, як правило, в паспортних даних виробниками не наводяться.Наукова новизна.За допомогою експериментальних досліджень підтверджена ефективність застосування суперконденсаторівяк засобів згладжування відхилень та коливань напруги, що виникають під час роботи сонячних панелей.Практична значимість.Представлена у роботі експериментальна установка використовується у навчальному процесі ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет» під час проведення лабораторних робіт з дисципліни «Альтернативні джерела електроенергії».

Моделювання машинного навчання на основі ансамблевого підходу використовується в поточному дослідженні для виявлення впливу різних параметрів електродів на електрохімічні характеристики нановуглеців, легованих гетероатомами. Це досягається за допомогою трьох метакласифікаторів у поєднанні з традиційними моделями багаторівневого персептрона та випадкового лісу. Використані три метакласифікатори, а саме (i) пакетування, (ii) класифікація за допомогою регресії (CVR) і (iii) мультикласовий класифікатор (MCC). Серед цих трьох моделей пакетування та класифікація за допомогою регресії забезпечили більшу точність з точки зору правильно класифікованих екземплярів (%) і площі під значеннями області конвергенції. Розроблені моделі використовуються для прогнозування класів питомих значень ємності. 94,5 % розглянутого набору даних класифіковано правильно, що підтверджує кращу точність розроблених моделей. Найменше середньоквадратичне значення 0,1787 було отримано для радіочастотної моделі. У порівнянні з моделями, визначеними в літературі, запропоновані моделі в цій роботі забезпечують найкращу відповідність експерименту та прогнозованих значень з найвищою точністю та найнижчими значеннями продуктивності похибок. Найменше значення похибки для моделей RF і MLP становить 0,18 і 0,19 відповідно. An ensemble approach-based machine learning modeling is used in the current study for unveiling the effect of various electrode parameters on the electrochemical performance of hetero-atom doped nanocarbons. This is achieved using three meta-classifiers in combination with traditional Multi-Layer Perceptron and Random Forest models. The three meta-classifiers used are namely (i) bagging, (ii) classification via regression (CVR) and (iii) multi class classifier (MCC). Amongst these three models, bagging and classification via regression provided greater accuracy in terms of correctly classified instances (%) and area under region of convergence values. The designed models are used to predict class of specific capacitance values. 94.5 % of the considered dataset is classified correctly proving a better accuracy of the designed models. Lowest root mean square value of 0.1787 was obtained for RF model. Compared to the models defined in the literature, the suggested models in this work provide best fit of the experiment and predicted values with highest accuracy and lowest error performance values. The lowest error value for RF and MLP models are 0.18 and 0.19 respectively.

Дисертація присвячена удосконаленню автоматизованої системи керування самохідною електрод резиною. Розглянуто систему тягового електроприводу самохідної електродрезини на базі синхронного двигуна з постійними магнітами та перетворювачем напруги. Проведено тягові розрахунки руху електродрезини на основних етапах роботи (розгін, гальму-вання, рівномірний рух). Проведено аналізування типів електро-приводів, до складу яких входять тягові двигуни, обрано електродвигун на базі синхронного двигуна з постійними магнітами, розраховано його номінальні параметри. Проведено моделювання в середовищі MATLAB/SIMULINK. Запропоно-вано для забезпечення заданих динамічних характеристик самохідної електродрезини використати комбіноване джерело енергії «літій-іонна батарея –суперконденсатор (іоністор). The dissertation is devoted to the improvement of the automated control system of the self-propelled rubber electrode. The traction electric drive system of a self-propelled electric tire based on a synchronous motor with permanent magnets and a voltage converter is considered. Traction calculations of the movement of the electric tire at the main stages of operation (acceleration, braking, uniform movement) were carried out. The types of electric drives, which include traction motors, were analyzed, an electric motor based on a synchronous motor with permanent magnets was selected, and its nominal parameters were calculated. The simulation was carried out in the MATLAB/SIMULINK environment. It is proposed to use a combined energy source "lithium-ion battery-supercapacitor (ionistor)" to ensure the specified dynamic characteristics of the self-propelled electric tire.received data is carried out. A startup project for the implementation of an intelligent system has been developed, in which an economic analysis of existing solutions is conducted and a list of advantages of the proposed technical solution is given.

Магістерська робота містить сторінок – 153, рисунків – 52, таблиць – 34 і графічну частину на 6 плакатах формату А1. Структура магістерської дисертації має наступні розділи: 1. Аналітичний огляд 2. Розрахунок основних параметрів електромеханічної системи 3. Розробка системи векторного керування 4. Дослідження електромеханічної системи методом математичного моделювання та визначення експлуатаційних характеристик 5. Розробка схеми електричної принципової силової частини та керуючого контролера 6. Розроблення стартап-проекту Метою дослідження є розробка електромеханічної системи електромобіля на базі транспортного засобу з двигуном внутрішнього згорання для впровадження в широкі маси. Результати дослідження можуть бути використані при модернізації існуючих автомобілів, що використовують двигуни внутрішнього згорання. The master's dissertation contains 153 pages, 52 drawings, 34 tables and a graphic part on 6 posters of A1 format. The structure of the master's dissertation has the following sections: 1. Analytical review 2. Calculation of the main parameters of the electromechanical system 3. Development of a vector control system 4. Modeling of the electromechanical system and determination of operational characteristics of the electric vehicle 5. Development power circuit and a controller circuit schemed. 6. Development of a startup project The aim of the work is to develop an electromechanical system of an electric vehicle based on internal combustion engine for introduction into the masses. The results of the research can be used in the modernization of existing cars using internal combustion engines.

Nickel foam is widely used as a current lead/current collector and as the base of nickel hydroxide electrodes for hybrid supercapacitors. An investigation of the influence of activation conditions for a commercial sample of nickel foam produced by Linyi Gelon LIB Co Ltd (China) was carried out using the method of impact nickel plating. The morphology of activated and non-activated nickel foam samples was investigated by scanning electron microscopy. Activated and non-activated nickel foam samples were investigated by methods of cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge cycling in the supercapacitor mode. It was shown that upon activation at i=1 A/dm2 and τ=10 min, a thin layer of porous nickel with incomplete coverage was formed. Activation with impact nickel at i=7 A/dm2 and τ=3 min revealed the formation of a nickel coating with a highly developed surface, on which local cracks were found as a result of the accumulation of internal stresses. Activation with impact nickel at i=1 A/dm2 and τ=10 min led to the formation of a coating with a highly developed surface, with significant peeling of the coating. Cyclic voltammetry showed high efficiency of impact nickel activation at i=7 A/dm2, τ=3 min, and i=20 A/dm2, τ=5 min. The specific current of the cathode peak increased 6.06–6.44 times with respect to the non-activated sample. The investigation of the activated samples' electrochemical characteristics by the galvanostatic cycling method showed that impact nickel activation at i=1 A/dm2 and τ=10 min was insufficient. It was found that at a discharge up to E=0 V, the maximum specific capacitance of 0.731 F/cm2 was obtained for samples activated by impact nickel at i=7 A/dm2 and τ=3 min. The increase in specific capacitance compared to the non-activated sample was 4.49 times. At full discharge, the highest electrochemical activity was found for nickel foam samples activated by impact nickel at i=20 A/dm2 and τ=5 min. The specific capacitance was 0.505 mA∙h/cm2, and it increased 9.02 times, Пінонікель широко використовується як струмовідвод/струмопідвод та основа гідроксиднонікелевих електродів для гібридних суперконденсаторів. Проведено дослідження впливу умов активації комерційного зразка пінонікелю виробництва «Linyi Gelon LIB Co Ltd» (Китай) методом ударного нікелювання. Морфологію активованих та неактивованих зразків пінонікелю вивчено методом скануючої електронної мікроскопії. Активовані та неактивовані зразки пінонікелю вивчені методами циклічної вольтамперометрії та гальваностатичного зарядно-розрядного циклювання в режимі суперконденсатора. Показано, что при активації i=1А/дм2 та τ=10хв формується тонкий шар пористого нікелю із неповним покриттям. Активація ударним нікелем при i=7А/дм2 та τ=3хв виявила формування покриття нікелем із високорозвинутою поверхнею, на якій виявлено локальні тріщини в результате накопичення внутрішніх напруг. Активація ударним нікелем i=1А/дм2 та τ=10хв призвела до утворення покриття із високорозвиненою поверхнею, із значним відшаровуванням покриття. Циклічна вольтамперометрія показала високу ефективність активації ударним нікелем при i=7А/дм2, τ=3хв та i=20А/дм2, τ=5хв. Питомий струм катодного піку збільшився в 6,06–6,44 рази по відношенню до неактивованого зразку. Вивчення електрохімічних характеристик активованих зразків методом гальваностатичного циклювання показало, що активація ударним нікелем при i=1А/дм2 та τ=10хв є недостатньою. Виявлено, що при розряді до Е=0В максимальна питома ємність 0,731Ф/см2 отримана для зразків, активованих ударним нікелем при i=7А/дм2 та τ=3хв. Збільшення питомої ємності в порівнянні із неактивованим зразком склала 4,49раза. При повному розряді найбільш висока електрохімічна активність виявлена для зразків пінонікелю, активованого ударним нікелем при i=20А/дм2 та τ=5хв. Питома ємність склала 0,505мА∙час/см2, підвищення питомої ємності склало 9,02раза

Purpose. Improving the efficiency of passenger traffic on non-electrified sections of the railway of Ukraine by optimizing the structure and creating principles for building a traction electric drive of a promising autonomous electric train powered by traction engines from the system of onboard storage of electricity. Methods. The methodological basis of the study are the general theoretical provisions and principles of the system approach of theoretical electrical engineering, theoretical mechanics, theory of electrical machines and converters. The basic principles of management theory and the basics of decision theory are used. Results. The general principles of construction of the traction electric drive of the perspective autonomous electric train with power supply of traction engines from onboard energy storage devices are formulated. The functional scheme of the traction electric drive of the perspective autonomous electric train is offered, the analysis of work of the electric drive in the modes of traction and regenerative braking is carried out. The mass parameters of two types of energy storage devices, namely electrochemical batteries and supercapacitors, have been determined. The basic requirements to the system of automatic control of the traction drive of the electric train are formulated. It is shown that in the future the use of autonomous battery electric trains will be technically possible and economically justified on non-electrified sections of Ukrzaliznytsia., Мета. Підвищення ефективності пасажирських перевезень на неелектрифікованих дільницях залізниці України шляхом оптимізації структури та створення принципів побудови тягового електроприводу перспективного автономного електропоїзда з живленням тягових двигунів від системи бортових накопичувачів електроенергії. Методи. Методологічною основою дослідження є загальні теоретичні положення і принципи системного підходу теоретичної електротехніки, теоретичної механіки, теорії електричних машин та перетворювачів. Використані основні принципи теорії керування та основи теорії прийняття рішень. Результати. Сформульовані загальні принципи побудови тягового електроприводу перспективного автономного електропоїзда з живленням тягових двигунів від бортових накопичувачів електроенергії. Запропоновано функціональну схему тягового електроприводу перспективного автономного електропоїзда, проведено аналіз роботи електроприводу в режимах тяги та рекуперативного гальмування. Визначені масові показники накопичувачів енергії двох типів, а саме електрохімічних акумуляторів та суперконденсаторів. Сформульовано основні вимоги до системи автоматичного керування тяговим приводом такого електропоїзда. Показано, що в перспективі використання автономних акумуляторних електропоїздів буде технічне можливе та економічно виправдано на неелектрифікованих дільницях Укрзалізниці.

Електрод типу нанолусок з Mn2O3 для застосування в суперконденсаторах був успішно електроосаджений на колектор струму з нержавіючої сталі (SS) потенціостатичним способом без використання будь-якого сполучного або закупорювального засобу. Структурні, морфологічні та композиційні властивості підготовлених електродів Mn2O3 були охарактеризовані за допомогою методів дифракції рентгенівських променів (XRD), польової емісійної скануючої електронної мікроскопії (FESEM) та інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур'є (FTIR) відповідно. Дослідження XRD виявило наночастинки Mn2O3, які мають кристалічну об'ємно-центровану кубічну структуру (BCC), підтверджену за допомогою JCPDS no. 89-2809. Зображення FESEM демонструють морфологію нанолусок, а також пластинчасту та пористу морфологію, придатну для електрохімічних застосувань. Утворення Mn2O3 було підтверджено за допомогою FTIR спектрів. Електрохімічні характеристики електрода Mn2O3 досліджували за допомогою циклічної вольтамперометрії (CV), гальваностатичного заряду/розряду (GCD) та електрохімічної імпедансної спектроскопії (EIS) в електролітах Na2SO4, NaOH та KCl. Виявлено, що електроліт 1 M Na2SO4 добре підходить для електроду типу нанолусок з Mn2O3 для застосування в суперконденсаторах з питомою ємністю (Csp) 508 Фгм – 1 при швидкості сканування 5 мВс – 1. Кращі значення Csp можуть бути пов'язані з великими активними центрами та швидким іонним транспортом через поверхню електрода Mn2O3. Аналіз електрохімічної стабільності електрода Mn2O3 показує збереження ємності 83 % після 1000 циклів в електроліті 1 M Na2SO4 при швидкості сканування 100 мВс – 1. Mn2O3 nanoflake type electrode for supercapacitor applications has been successfully electrodeposited on stainless steel (SS) current collector by potentiostatic way without using any binder or capping agent. Structural, morphological and compositional properties of the prepared Mn2O3 electrodes were characterized using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM) and Fourier transform infra-red (FTIR) spectroscopy techniques, respectively. The XRD study revealed Mn2O3 nanoparticles exhibiting body centered cubic (BCC) crystal structure confirmed using JCPDS no. 89-2809. The FESEM images show nanoflake, lamellar and porous morphology suitable for electrochemical applications. The formation of Mn2O3 was confirmed using FTIR spectra. The electrochemical performance of Mn2O3 electrode was investigated using cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge discharge (GCD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in Na2SO4, NaOH and KCl electrolytes. It is revealed that the 1 M Na2SO4 electrolyte is well suited for Mn2O3 nanoflake type electrode for supercapacitor applications exhibiting specific capacitance (Csp) of 508 Fgm – 1 at a scan rate of 5 mVs – 1. The better Csp values may be due to large active sites and rapid ionic transport across the Mn2O3 electrode's surface. Analysis of the electrochemical stability of the Mn2O3 electrode exhibits a capacity retention value of 83 % after 1000 cycles in 1 M Na2SO4 electrolyte at a scan rate of 100 mVs – 1.

Nickel foam is widely used as a current lead/current collector and the basis of nickel hydroxide electrodes for various electrochemical devices – batteries, hybrid supercapacitors, devices for electrocatalytic oxidation of organic substances. The characteristics of commercial samples of nickel foam produced by Novomet-Perm (Russian Federation) obtained by electroless and then electrochemical nickel plating and Linyi Gelon LIB Co Ltd (China) obtained by electroless nickel plating were studied. The nature of passivity was determined by forming model samples of electrochemical and electroless nickel on a steel base. For the passive sample, activation was carried out by applying a layer of electrochemical nickel from an impact nickel plating solution. Activated, non-activated samples of nickel foam, as well as model samples, were studied by the methods of cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge cycling in the supercapacitor mode. Comparative analysis of Chinese-made and Russian-made nickel foam samples showed significant passivity of the former – in cyclic voltammetry, the activity was 4.8 times lower, with galvanostatic charge-discharge cycling – 2.59 times lower. It was suggested that high passivity was determined by the fact that the sample consisted of Ni-P or Ni-B alloy. This assumption was proved by the method of natural simulation. The electrochemical activity of electroless nickel was 1.25 times lower than that of electrochemical nickel (according to cyclic voltammetry data) and 1.58 times lower (according to galvanostatic cycling data). For the first time, Chinese-made nickel foam (electroless nickel) was activated by applying a layer of electrochemical nickel from an impact nickel electrolyte. The high activation efficiency was shown as follows – on the cyclic curve, the specific current of the anodic peak increased 8.71 times, and with galvanostatic cycling, the increase in specific capacity was from 1.73 times (at i=120 mA/cm2) to 4.84 times (at i=20 mA/cm2), Пеноникель широко используется как токоотвод/токоподвод и основа гидроксидноникелевых электродов для различных электрохимических устройств – аккумуляторов, гибридных суперконденсаторов, устройств электрокаталитического окисления органических веществ. Изучены характеристики коммерческих образцов пеноникеля производства «Новомет-Пермь» (Российская Федерация) (получен химическим, а потом электрохимическим никелированием) и «Linyi Gelon LIB Co Ltd» (Китай) (получен химическим никелированием). Определение природы пассивности проведено путем формирования модельных образцов электрохимического и химического никеля на стальной основе. Для пассивного образца было проведена активация путем нанесения слоя электрохимического никеля из раствора ударного никелирования. Активированные, неактивированные образцы пеноникеля и модельные образцы изучены методами циклической вольтамперометрии и гальваностатического зарядно-разрядного циклирования в режиме суперконденсатора. Сравнительный анализ образцов пеноникеля китайского и российского производства показал значительную пассивность пеноникеля китайского производства: в циклической вольтамперометрии активность ниже в 4,8 раза, при гальваностатическом зарядно-разрядном циклировании – в 2,59 раза. Высказано предположение, что высокая пассивность определяется тем, что образец состоит из сплава Ni-P или Ni-B. Данное предположение доказано методом имитационного натурного моделирования. Электрохимическая активность химического никеля ниже активности электрохимического в 1,25 раза (по данным циклической вольтамперометрии) и в 1,58 раза (по данным гальваностатического циклирования). Впервые проведена активация пеноникеля китайского производства (химического никеля) путем нанесения слоя электрохимического никеля из электролита ударного никеля. Показана высокая эффективность активации: на циклической кривой удельный ток анодного пика увеличился 8,71 раз, а при гальваностатическом циклировании увеличение удельной емкости составило от 1,73 раза (при i=120мА/см2) до 4,84 раза (при i=20мА/см2), Пінонікель широко використовується як струмовідвод/струмопідвод та основа гідроксиднонікелевих улектродів для різних електрохімічних пристроїв – акумуляторов, гібридних суперконденсаторів, пристроїв електрокаталітичного окиснення органічних речовин. Вивчені характеристики комерційних зразків пінонікелю виробництва «Новомет-Пермь» (Російська Федерація) (отриманий хімічним, а потім електрохімічним нікелюванням) та «Linyi Gelon LIB Co Ltd» (Китай) (отриманий хімічним нікелюванням). Визначення природи пасивності проведено шляхом формування модельних зразків електрохімічного та хімічного нікелю на сталевій основі. Для пасивного зразку було проведено активацію шдяхом нанесення шару електрохімічного нікелю із розчину ударного нікелювання. Активовані, неактивовані зразки пінонікелю та модельні зразки вивчені методами циклічної вольтамперометрії та гальваностатичного зарядно-розрядного циклювання в режимі суперконденсатора. Порівняльний аналіз зразків пінонікелю китайського і російського виробництва показав значну пасивність пінонікелю китайського виробництва: в циклічній вольтамперометрії активність нижче в 4,8раза, при гальваностатичному зарядно-розрядном циклюванні ‑ в 2,59рази. Висловлено припущення, що висока пасивність визначається тим, что зразок склається із сплаву Ni-P або Ni-B. Дане припущення доведено методом імітаційного натурного моделювання. Електрохімічна активність хімічного нікелю нижче активності електрохімічного в 1,25раза (по даним цикличної вольтамперометрії) и в 1,58раза (по даним гальваностатичного циклювания). Вперше проведено активацію пінонікелю китайского виробництва (хімічного нікелю) шляхом нанесення шару електрохімічного нікелю із електроліту ударного нікелю. Показана висока ефективність активації: на циклічній кривій питомий струм анодного піку збільшився 8,71раза, а при гальваностатичесному циклюванні підвищення питомої ємності склало від 1,73раза (при i=120мА/см2) до 4,84 раза (при i=20мА/см2)

У першій частині дисертації було розглянуто напрямки розвитку станцій з ВДЕ. Була зроблена оцінка енергетичного потенціалу вказаного регіону. Об'єктом дослідження в роботі виступає насосна станція, розташована в плблизу м. Керч. Основна мета роботи, досягти максимально ефективного використання енергії сонячних станцій. Ефективність досягається на багатьох етапах переробки сонячної енергії, це використання сонячних модулів з високим ККД, використання двоосьових трекерів з АСУ стеженням за сонцем, накопичення енергії на той час коли вона буде в дефіциті (ніч) в акумуляторних батареях. Включення в схему живлення гібридних інверторів забезпечує безперебійне і якість вихідної напруги . І заощадливе використання енергії - використання АСУ для економії енергії при використанні силового обладнання ( асинхронні двигуни). Крім того можна розробити графік роботи станції на максимум в часи максимуму генерації.(В проекті цей напрямок не розглядали), або встановлення додаткової потужності для розвантаження мереж. У другій частині дипломної дисертації був проведений огляд гібридних установок і суперконденсатора. Оптимізована РДЕ. У третій частині проекту був Розглянуто каталог насосних станцій. У четвертій частині проекту було проведено дослідження системи автоматичного управління накопичувачів енергії в складі автономної енергосистеми У п'ятій частині проекту Розглянуто старт ап Об'єктом дослідження: режими роботи гібридне станції електропостачання (вихідні дані - для магістерської дисертації за освітньо-професійною програмою): є методи і засоби підвищення енергетичних показників гібридне станції електропостачання насосної станції меліорації. Предмет дослідження: є метод і засоби досягнення високих енергетичних показників гібридне станції і насосної станції. Методи дослідження: методи і засоби підвищення енергетичних показників гібридне станції електропостачанняПрактичне значення отриманих результатів: результати роботи можуть бути використані при проектування станцій з ВДЕ. Relevance of the topic: development of energy from renewable sources, decarbonization, cheap energy sources, preservation of the environment. Application of ACS for efficient operation of industrial and domestic facilities. In the first part of the dissertation the directions of development of stations with RES were considered. An assessment of the energy potential of the region was made. The object of study is a pumping station located near Kerch. The main goal of the work is to achieve the most effective energy use of solar stations. Efficiency is achieved at many stages of solar energy processing, it is the use of high-efficiency solar modules, the use of two-axis trackers with ACS tracking the sun, the accumulation of energy while it is in short supply (night) in rechargeable batteries. The inclusion of hybrid inverters in the power supply circuit ensures uninterrupted output quality. And economical use of energy - the use of ACS to save energy when using power equipment (asynchronous motors). In addition it is possible to develop the schedule of work of station on a maximum during times of a maximum of generation. (This direction was not considered in the project), or installation of additional capacity for unloading of networks. In the second part of the diploma dissertation the calculation of force was made pumping station equipment. The automatic control system for the induction motor is calculated, modeling of work of the induction motor on application of PWM is made management. In the third part of the project the calculation of hybrid elements is made wind solar station with rechargeable batteries. The startup is developed in the fourth section. The startup is developed in the fourth section. The purpose of the master's dissertation: to increase the energy performance of the hybrid pumping station power supply station. The task of the master's work: to determine ways to increase the energy performance of the hybrid station. The object of study: there are modes of operation of the hybrid station Subject of research: is a method and means of achieving high energy performance of a hybrid station and a pumping station. Research methods: the analysis of the influence on the quality of operation of the power supply station was carried out in the work. Practical significance of the obtained results: the results of the work can be used in the design of stations with RES. Актуальность темы: развитие энергетики из ВИЭ, декарбонизация, дешевые источники энергии, сохранение окружающей среды. Применение АСУ для эффективны работы промышленных и бытовых объектов. В первой части диссертации были рассмотрены направления развития станций с ВИЭ. Была произведена оценка энергетического потенциала указанного региона. Объектом исследования в работе выступает насосная станция, расположенная в поблизу м. Керчь. Основная цель работы, достичь максимально эффективного использования энергии солнечных станций. Эффективность достигается на многих этапах переработки солнечной энергии, это использование солнечных модулей с высоким КПД, использование дво осьових трекеров с АСУ слежкой за солнцем, накопления энергии в то время когда она будет в дефиците (ночь) в аккумуляторных батареях. Включение в схему питания гибридных инверторов обеспечивает бесперебойное и качество выходного напряжения. И экономное использование энергии - использование АСУ для экономии энергии при использовании силового оборудования (асинхронные двигатели). Кроме того можно разработать график работы станции на максимум во времена максимума генерации. (В проекте это направление не рассматривали), или установки дополнительной мощности для разгрузки сетей. Во второй части дипломной диссертации был произведен осмотр гибридных установок и суперконденсатора . Оптимизирована РДЕ. В третьей части проекта был рассмотрен каталог насосних станций. В четвертой части проекта было проведено исследование системы автоматического управление накопителей энергии в составе автономной энергосистеме В пятой части проекта рассмотрен старт ап Объектом исследования: режимы работы гибридной станции электроснабжения (выходные данные - для магистерской диссертации по образовательно-профессиональной программе): есть методы и средства повышения энергетических показателей гибридной станции электроснабжения насосной станции мелиорации. Предмет исследования: является метод и средства достижения высоких энергетических показателей гибридной станции и насосной станции. Методы исследования: методы и средства повышения энергетических показателей гибридной станции электроснабжения Практическое значение полученных результатов: результаты работи могут быть использованы при проектировании станций с ВИЭ.

Purpose. Development of a method for determining the main functional parameters of on-board supercapacitor recuperative energy storage based on the asymptotic theory of extreme statistics by Gumbel, taking into account stochastic nature of changes in recuperated voltage and current. Methodology. To achieve this purpose, methods, devices and computer systems for temporary registration of recuperated voltages and currents on operating electric locomotives, methods of the theory of random processes and methods of probabilistic and statistical processing of registrograms of voltages and currents were used. Findings. A computational and experimental method for estimating recuperative energy has been proposed and practically applied. A probabilistic method has been developed for determining the energy and electric capacity of on-board supercapacitor recuperative energy storage units. Numerical probabilistic and statistical calculations of the energy and electric capacity of on-board storage for the VL8 and VL11M6 electric locomotives during their operation in the sections of Prydniprovska railway have been carried out. It was found that the energy and electric capacity of on-board storage devices are distributed according to an exponential law with a clear prevalence of their minimum values and in compliance with direct proportionality between them. Originality. For the first time, an autonomous phase of recuperative braking mode of an electric rolling stock has been developed, which makes it possible to significantly reduce the mass and dimension of a supercapacitor storage. The asymptotic theory of extreme statistics by Gumbel was adapted to the method for calculating energy and electric capacity of an on-board storage device, which made it possible to take into account the influence of stochastic nature of changes in the recuperated voltage and current. The probabilistic influence regularities of the change nature in the recuperation energy on the capacity of on-board storage in the phase of recuperative braking have been established. Further development was obtained by a computational-experimental method for assessing the recuperative energy, based on monitoring and using the time dependences of voltage and current obtained in real modes of recuperative braking. For the first time in electric traction systems, it was proposed to carry out the transition from the recuperative braking mode to the recuperative regeneration mode. Practical value. The developed method and technique based on it make it possible to evaluate functional parameters of on-board storage device of all types of electric rolling stock, considering stochastic nature of recuperated voltages and currents. Numerical-graphic dependences of the energy intensity and capacity of the on-board storage are recommended for predicting and evaluating these parameters for various modes of recuperative braking. Since the task of designing an on-board storage unit (in terms of mass and dimensions) is ambiguous, therefore, in each specific case of the type of electric locomotive and recuperation modes, it must be solved individually, taking into account the probability of the corresponding capacitance values., Мета. У статті передбачено розробку на основі асимптотичної теорії екстремальних статистик Гумбеля методу визначення основних функціональних параметрів бортового суперконденсаторного накопичувача енергії рекуперації з урахуванням стохастичного характеру зміни рекуперованих напруги та струму. Методика. Для досягнення поставленої мети використані методики, прилади та комп’ютерні системи тимчасової реєстрації рекуперованих напруг і струмів на діючих електровозах, методи теорії випадкових процесів і способи ймовірнісно-статистичної обробки рейстрограм напруг і струмів. Результати. Запропоновано та практично застосовано експериментально-розрахунковий метод оцінки енергії рекуперації. Розроблено ймовірнісний метод визначення енергетичної та електричної ємностей бортових суперконденсаторних накопичувачів енергії рекуперації. Виконано чисельні ймовірнісно-статистичні розрахунки енергетичної та електричної ємностей бортового накопичувача для електровозів ВЛ8 та ВЛ11М6 під час їх експлуатації на ділянках Придніпровської залізниці. Установлено, що енергетична та електрична ємності бортових накопичувачів розподіляють за експоненціальним законом із чітким превалюванням їх мінімальних значень і дотриманням між ними прямої пропорційності. Наукова новизна. Уперше розроблено автономний фазовий режим регенераційного гальмування електрорухомого складу, що дозволяє істотно зменшити масогабаритні показники суперконденсаторного накопичувача. Адаптовано асимптотичну теорію екстремальних статистик Гумбеля до методики розрахунку енергетичної та електричної ємностей бортового накопичувача, що дозволило врахувати стохастичний характер зміни рекуперованих напруги та струму. Установлено ймовірнісні закономірності впливу характеру зміни енергії рекуперації на ємність бортового накопичувача в фазі регенераційного гальмування. Подальший розвиток отримав розрахунково-експериментальний метод оцінки енергії рекуперації, що базується на моніторингу та використанні часових залежностей напруги та струму, отриманих у реальних режимах рекуперативного гальмування. Уперше в системах електричної тяги запропоновано здійснювати перехід від режиму рекуперативного гальмування до режиму рекуперативної регенерації. Практична значимість. Розроблений метод і методика, що базується на ньому, дозволяють оцінювати функціональні параметри бортових накопичувачів усіх видів електрорухомого складу з урахуванням стохастичного характеру рекуперованих напруг і струмів. Чисельно-графічні залежності енергетичної та електричної ємностей бортового накопичувача рекомендовано для прогнозування й оцінки цих параметрів за різних режимів регенераційного гальмування. Оскільки задача конструювання бортового накопичувача (за масою і габаритами) неоднозначна, у кожному конкретному випадку для типу електровоза та режимів рекуперації її потрібно розв’язувати індивідуально з урахуванням імовірності відповідних значень ємності.

α-Ni(OH)2 obtained by template homogeneous precipitation exhibits high electrochemical activity in supercapacitors. The main disadvantage is the high energy consumption for maintaining a high temperature during synthesis. To reduce energy consumption, it is proposed to lower the synthesis temperature. In the study, α-Ni(OH)2 was obtained by the method of cold template homogeneous precipitation using Culminal C8465 (0.5 %) as a template for 6 months at t=20–35 °С. The electrochemical characteristics of the sample were studied by cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge cycling of a pasted binder-free electrode made without introducing an external binder in the supercapacitor mode. It was determined that low-crystalline α-Ni(OH)2 was formed, consisting of agglomerates of spherical particles. Low specific characteristics of nickel hydroxide were revealed at the beginning of cycling due to blocking of the active surface. It was shown that the specific capacity of the sample increased with further cycling due to the breakdown of aggregates into smaller particles; specific capacities of 80 F/g and 38 mA⋅h/g were obtained. However, the lack of binding properties of the template residues was revealed, resulting in a decrease in specific characteristics. It was concluded that it was necessary to introduce an external binder. A previously undescribed effect of a significant increase in the specific capacity during drying of an alkali-impregnated electrode caused by the disintegration of particle agglomerates during alkali carbonization (the maximum capacity is 135 F/g and 69 mA⋅h/g) was revealed. It was concluded that using the revealed effect of any nickel hydroxide samples obtained by various methods of bulk template synthesis was promising, Высокую электрохимическую активность в суперконденсаторах проявляет α-Ni(OH)2, полученный темплатным гомогенным осаждением. Основной недостаток – высокий расход энергии для поддержания высокой температуры при синтезе. Для снижения энергозатрат предложено снизить температуру синтеза. При исследовании было проведено получение Ni(OH)2 методом холодного темплатного гомогенного осаждения при использовании в качестве темплата Culminal C8465 (0,5%), в течение 6 месяцев при t=20-35°С. Электрохимические характеристики образца изучались циклической вольтамперометрией и гальваностатическим зарядно-разрядным циклированием намазного “binder-free” электрода, изготовленного без введения внешнего связующего, в режиме суперконденсатора. Определено, что образуется низкокристаллический α-Ni(OH)2, состоящий из агломератов частиц сферической формы. Выявлены низкие удельные характеристики гидроксида никеля при начале циклирования из-за блокирования активной поверхности. Показано, что удельная емкость образца увеличивается при дальнейшем циклировании за счет распада агрегатов на более мелкие частицы, получены удельные емкости 80Ф/г и 38мА·ч/г. Однако выявлена недостаточность связующих свойств остатков темплата, в результате чего происходит снижение удельных характеристик. Сделан вывод о необходимости введения внешнего связующего. Выявлен ранее не описанный эффект существенного увеличения удельной емкости при высушивании пропитанного щелочью электрода, обусловленный распадом агломератов частиц при карбонизации щелочи (максимальная емкость – 135Ф/г и 69мА·ч/г). Сделан вывод о перспективности применения выявленного эффекта любых образцов гидроксида никеля, полученных различными методами объемного темплатного синтеза, Високу електрохімічну активність в суперконденсаторах проявляє α-Ni(OH)2, отриманий темплатним гомогеним осадженням. Основний недолік –високі витрати енергії для підтримання високої температури при синтезі. Для зниження енерговитрат запропоновано знизити температуру синтеза. В дослідженні було проведено отримання Ni(OH)2 методом холодного темплатного гомогенного осадження при використанні в якості темплату Culminal C8465 (0,5%), протягом 6 місяців при t=20–35°С. Електрохімічні характеристики зразку вивчались циклічною вольтамперометрією та гальваностатичним зарядно-розрядним циклюванням намазного “binder-free” електрода, виготовленого без введення зовнішнього зв’язуючого, в режимі суперконденсатора. Визначено, що утворюється низькокристалічний α-Ni(OH)2, який складається із агломератів часток сферичної форми. Виявлено низькі питомі характеристики гідроксиду нікелю на початку циклювання через блокування активної поверхні. Показано, що питома ємність зразку підвищується при подальшому циклюванні за рахунок розпаду агрегатів на більш дрібні частки, отримано питомі ємності 80Ф/г и 38мА·год/г. Однак виявлено недостатність зв’язуючих властивостей залишків темплата, в результаті чого відбувається зниження питомих характеристик. Зроблено висновок щодо необхідності введення зовнішнього зв’язуючого. Виявлено не описаний ефект суттєвого підвищення питомої ємності при висушуванні просоченого лугом електрода, обумовлений розпадом агломератів часток при карбонізації лугу (максимальна ємність – 135Ф/г и 69мА·год/г). Зроблено висновок щодо перспективності застосування виявленого ефекту будь-яких зразків гідроксиду нікелю, отриманих різними методами об’ємного темплатного синтезу

Дипломний проект містить 79 сторінок, 12 рисунків, 5 таблиць, 3 аркуша графічної частини. Метою даного проекту є розробка електромеханічної системи тролейбуса з автономним ходом. Спроектована система може використовуватись в реальному транспортному засобі для вирішення проблеми автономної роботи поза контактною мережею. Графічна частина включає в себе: схему електричну функціональну керуючого контролера, схему електричну принципову керуючого контролера, результати досліджень системи прямого векторного керування моментом асинхронного двигуна. Ключові слова: This project contains 79 pages, 12 drawings, 5 tables, 3 sheets of the graphic part. The purpose of this project is to develop an electromechanical system of the trolleybus with autonomous operation. Developed system can be used in real trolleybus to solve the problem of working without overhead lines, which is used to transmit electrical energy to the vehicle. The graphic part includes: the electric functional scheme of the traction electric drive, the electric circuit diagram of the controller of the traction electric drive, the results of modeling the direct vector torque control system of an induction motor. Key words

У дослідженні жом цукрової тростини, що є широко доступним агропромисловим відходом, був піролізований у біовугілля, отримуючи, таким чином, активоване вугілля. Були проведені експерименти для оцінки потенціалу активованого біовугілля як електродного матеріалу для суперконденсаторів. Біовугілля, активоване KOH, показало більшу площу поверхні 2336,45 м2г – 1. Подальші електрохімічні вимірювання активованого вугілля виявили найкращі характеристики матеріалу в порівнянні з деякими із зазначених вуглецевих матеріалів, вироблених з біомаси, які використовувалися в електродах суперконденсаторів. Електрод з активованого вугілля показав високу питому ємність 197,33 Ф∙г – 1 при швидкості сканування 1 мВ∙с – 1 в 1,5 М електроліті KOH. Крім того, електрод продемонстрував гарне збереження початкової ємності, яка становить 65 % після 1000 циклів. Електрод, отриманий з використанням неактивованого біовугілля, показав погані характеристики і не розглядався для будь-яких інших електрохімічних вимірювань, крім циклічної вольтамперометрії. Максимальна питома ємність електрода з неактивованого вугілля при циклічній вольтамперометрії виявилася рівною 13,88 Ф∙г – 1 при швидкості сканування 1 мВ∙с – 1. Тест гальваностатичного заряду/розряду (GCD) електрода з активованого біовугілля показав кращий механізм заряду/розряду, а крива GCD трохи нагадувала ідеальну трикутну форму. Максимальні щільності енергії та потужності, продемонстровані електродом з активованого вугілля, становили відповідно 17,57 Вт∙год∙кг – 1 та 2,06 кВт∙кг – 1. Велика площа поверхні активованого вугілля, що має мезопористу структуру, є важливою електрохімічною характеристикою виготовленого електрода. Дослідження показує, що жом цукрової тростини потенційно може використовуватися як сировина для приготування активованого біовугілля для його застосування в суперконденсаторах. In this study, sugarcane bagasse, an abundantly available agro-industrial waste was pyrolyzed into biochar, and activated carbon was produced. Experiments were performed to evaluate the potential of activated biochar carbon as an electrode material in supercapacitor. KOH activated biochar carbon showed a higher surface area of 2336.45 m2g – 1. Further electrochemical measurements of the activated carbon show that the material exhibited better performances compared to some of the reported carbon materials derived from biomass, that were utilized in supercapacitor electrodes. The activated carbon electrode showed a high specific capacitance of 197.33 F∙g – 1 at a scan rate of 1 mV∙s – 1 in 1.5 M KOH electrolyte. Moreover, the electrode displayed good initial capacitance retention, which is 65 % after 1000 cycles. The electrode prepared using non-activated biochar carbon exhibited poor performance and was not considered for any other electrochemical measurements except cyclic voltammetry. The maximum specific capacitance of the non-activated carbon electrode in cyclic voltammetry was found to be 13.88 F∙g – 1 at a scan rate of 1 mV∙s – 1. The galvanostatic charge/discharge test of the activated biochar electrode displayed a better chargedischarge mechanism and the GCD curve slightly resembled the ideal triangular shape. Maximum energy and power densities shown by the electrode of activated carbon were 17.57 Wh∙kg – 1 and 2.06 kW∙kg – 1. The high surface area of activated carbon having mesoporous structure is significant for this electrochemical characteristic of the prepared electrode. The study indicates that sugarcane bagasse has the potential to use it as raw material for the preparation of activated biochar carbon for its application in supercapacitor.

The nonlinear electric circuit with an independent controllable electromechanical energy converter is the object of this research. Such circuit nowadays has large practical use in many vehicles. The developers of these vehicles conduct frequent research and calculations of these circuits during the design stage.The one of the problems of such circuits is the complexity of its calculations. The circuit has a few nonlinear elements: an electric motor, a battery, and a supercapacitor. Numerical calculations of such circuit would be extremely complex and require huge computational power. As a result, a lot of existing models created for conducting research of such circuits are oversimplified, which leads to inaccuracy of energy calculations.During this research the mathematical model of the circuit under consideration was created to be as simple as possible with the accuracy being acceptable for energy calculations. In order to achieve this, the existed models were examined: parameters, which have weak impact on electromagnetic processes, were neglected while momentary effect, such as the impulse form of energy transformation, and additional energy losses were taken under consideration. Thereafter the computer model of the nonlinear electric circuit with an independent controllable electromechanical energy converter was created to meet the accuracy requirements for energy calculations and to be reasonably complex at the same time.The obtained model is more accurate for energy calculations than most of existing models due to the accounting of the impulse working modes of the electrical converter and electromagnetic losses of the electromechanical converter. Also due to the neglecting of some poser supply parameters that have slight effect on the energy losses this model is less complex then other accurate models of the circuit under consideration. Thus, the obtained model is optimal for the energy calculations of the nonlinear electric circuit with an independent controllable electromechanical converter., Об’єктом даного дослідження є нелінійне електричне коло з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем енергії. Таке коло на сьогоднішній день має широке практичне застосування в різних транспортних засобах, розробники яких проводять дослідження та розрахунок таких кіл на всіх етапах проектування. Одним з проблемних місць такого кола є складність його розрахунку. Коло містить ряд нелінійних фізичних елементів: електродвигун, акумулятор, суперконденсатор. Числові розрахунки такого кола будуть дуже складними та вимагають великої обчислювальної потужності. Як наслідок, багато існуючих моделей для дослідження таких кіл є сильно спрощеними, що не дає можливості здійснювати точні енергетичні розрахунки. В ході даного дослідження була створена математична модель даного кола, адекватність якої достатня для енергетичних розрахунків при мінімальній складності. Для цього були досліджені існуючі моделі елементів кола, в яких було знехтувано параметрами з несуттєвим впливом на електромагнітні процеси. При цьому короткочасні ефекти, такі як імпульсний характер перетворення електричної енергії та додаткові втрати енергії в елементах, були враховані. На основі математичної моделі створена комп’ютерна модель нелінійного електричного кола з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем енергії, яка задовольняє вимоги точності для енергетичних розрахунків та при цьому є помірно складною.Отримана модель є точнішою для проведення енергетичних розрахунків за більшість існуючих моделей за рахунок врахування імпульсних режимів роботи електричного перетворювача та електромагнітних втрат електромеханічного перетворювача. Також завдяки знехтуванню певних параметрів джерела живлення, які незначною мірою впливають на втрати енергії, дана модель має меншу складність, ніж інші точні моделі цього кола. Таким чином, отримана модель буде оптимальною саме для енергетичних розрахунків нелінійного електричного кола з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем., Объектом данного исследования является нелинейная электрическая цепь с автономным регулируемым электромеханическим преобразователем энергии. Такая цепь на сегодняшний день имеет широкое практическое применение в различных транспортных средствах, разработчики которых проводят исследования и вычисления этих цепей на всех этапах проектирования.Одним из проблемных мест такой цепи является сложность ее расчетов. Эта цепь содержит ряд нелинейных физических элементов: электродвигатель, аккумулятор, суперконденсатор. Числовые расчеты такой цепи будут очень сложными и требуют большой вычислительной мощности. В результате многие существующие модели для исследования таких цепей являются сильно упрощенными, что не дает возможности проводить точные энергетические расчеты. В ходе данной работы была создана модель данной цепи, адекватность которой достаточна для энергетических расчетов на этапе проектирования при минимальной ее сложности. Для этого были исследованы уже существующие модели, в которых было пренебрежено параметрами, имеющими несущественное влияние на электромагнитные процессы. При этом кратковременные эффекты, такие как импульсный характер преобразования электрической энергии и дополнительные потери энергии в элементах, были учтены. На основе математической модели была создана компьютерная модель нелинейной электрической цепи с автономным регулируемым электромеханическим преобразователем энергии, удовлетворяющая требованиям точности для энергетических расчетов, при этом будучи умеренно сложной.Полученная модель является точной для проведения энергетических расчетов большинства существующих моделей за счет учета импульсных режимов работы электрического преобразователя и электромагнитных потерь электромеханического преобразователя. Также благодаря пренебрежениию определенных параметров источника питания, которые незначительно влияют на потери энергии, данная модель имеет меньшую сложность, чем другие точные модели этой цепи. Таким образом, полученная модель будет оптимальной именно для энергетических расчетов нелинейной электрической цепи с автономным регулируемым электромеханическим преобразователем.

In the modern world, one promising direction is the production and use of multifunction compounds. Ni-Al layered double hydroxide is widely used as the active material in supercapacitors. Nickel compounds are also colored and can be used as pigments. The characteristics of bi-functional indigo carmine intercalated Ni-Al (Ni:Al=4:1) hydroxides, synthesized at an equilibrium рН and рН=14 have been studied. The crystal structure of the prepared samples was studied by means of X-ray diffraction analysis and thermogravimetry, pigment characteristics – by measuring and calculating color characteristics in CIELab and XYZ systems, electrochemical characteristics – cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge cycling. Comparative analysis of the electrochemical characteristics of Ni-Al-indigo carmine and Ni-Al-carbonate hydroxides has been conducted. Using XRD and thermogravimetry analysis methods, it was found that Ni-Al–indigo carmine hydroxide is a layered double hydroxide with the structure of α-Ni(OH)2 with average (synthesis at рН=14 and low (synthesis at equilibrium рН) crystallinity. It was found that synthesized Ni-Al-indigo carmine LDH had color bordering between light and blue (color tone 483–485 nm) with the lightness of 40–50 % and average color purity. It was found that the specific capacity of indigo carmine intercalated Ni-Al LDH (synthesis at рН=14 exceeded that of carbonate intercalated: the maximum specific capacity at full discharge was 1,007 F/g hydroxide and 2,996 F/h Ni, at discharge to 0 В –946 F/g. First, for Ni-Al-indigo carmine LDH, two discharge plateaus were observed, which correspond to the discharge of Ni3+ and indigo carmine, В современном мире одним из перспективных направлений является получение и использование многофункциональных веществ. Ni-Al cлоистый двойной гидроксид широко используется как активное вещество суперконденсаторов. При этом соединения никеля окрашены и могут использоваться как пигменты. Изучены характеристики образцов бифункциональных индигокармин-интеркалированного Ni–Al (Ni:Al=4:1) гидроксидов, полученных синтезом при равновесном рН и рН=14. Кристаллическая структура образцов изучена методом рентгенофазового анализа и термогравиметрии, пигментные свойства – методом измерения и расчета цветовых характеристик в системах CIELab и XYZ, электрохимические характеристики – методами циклической вольтамперометрии и гальваностатического зарядно-разрядного циклирования в суперконденсаторном режиме. Проведен сравнительный анализ электрохимических характеристик образцов Ni-Al-индигокармин и Ni-Al-карбонат гидроксидов. Методами рентгенофазового анализа и термогравиметрии показано, что Ni-Al-индигокармин гидроксид является слоистым двойным гидроксидом со структурой α-Ni(OH)2 средней (синтез при рН=13) и низкой (синтез при равновесной рН) кристалличности. Показано, что синтезированные Ni-Al-индигокармин СДГ имеют цвет на границе синего и голубого (цветовой тон 483-485 нм) средней светлоты. Методом гальваностатического зарядно-разрядного циклирования показано, что высокая электрохимическая активность Ni-Al-индигокармин слоистого двойного гидроксида (синтезированного при рН=14) превышает электрохимическую активность карбонат-интеркалированного гидроксида: максимальная удельная емкость при полном разряде составила 1007 Ф/г гидроксида и 2996 Ф/г Ni, при разряде до 0 В – 946 Ф/г. Впервые для Ni-Al-индигокармин СДГ выявлено наличие на разрядной кривой двух площадок, соответствующих разряду Ni3+ и индигокармин-аниона, В сучасному світі одним із перспективних напрямів є отримання і використання багатофункціональних речовин. Ni-Al подвійно-шаровий гідроксид широко використовується як активна речовина суперконденсаторів. При цьому сполуки нікелю забарвлені і можуть бути використані як пігменти. Вивчені характеристики зразків біфункціональних індигокармін-інтеркальованих Ni–Al (Ni:Al=4:1) гідроксидів, отриманих синтезом при рівноважному рН та рН=14. Кристалічна структура зразків вивчена методом ренгенофазового аналізу та термогравіметрії, пігментні властивості – методом вимірювання і розрахунку характеристик кольору в системах CIE Lab і XYZ, електрохімічні характеристики – методами циклічної вольтамперометрії та гальваностатичного зарядно-розрядного циклування в суперконденсаторному режимі. Проведено порівняльний аналіз електрохімічних характеристик зразків Ni-Al-індигокармін і Ni-Al-карбонат гідроксидів. Методами рентгенофазового аналізу та термогравіметрії показано, що Ni-Al-індигокармін гідроксид є подвійно-шаровим гідроксидом зі структурою α-Ni(OH)2 середньої (синтез при рН=13) та низької (синтез при рівноважному рН) кристалічності. Показано, що синтезовані Ni-Al-індигокармін ПШГ мають колір на межі синього та голубого (тон кольору 483–485 нм) середньої світлоти. Методом гальваностатичного зарядно-розрядного циклювання показано високу електрохімічну активність Ni-Al-індигокармін подвійно-шарового гідроксиду (синтезованого при рН=14), що перевищує електрохімічну активність карбонат-інтеркальованого гідроксиду: максимальна питома ємність при повному розряді склала 1007 Ф/г гідроксиду і 2996 Ф/г Ni, при розряді до 0 В – 946 Ф/г гідроксиду. Вперше для Ni-Al-індигокармін ПШГ виявлено наявність на розрядній кривій двох площадок, які відповідають розряду Ni3+ та індигокармін-аніону

У роботі розглянуто енергетичні процеси в резистивних колах заряду суперконденсаторів (нелінійних конденсаторів) від джерел постійної напруги при різних кінцевих умовах по напрузі на клемах. Отримано загальне аналітичне й апроксимоване рішення нелінійного неоднорідного диференціального рівняння першого порядку для аперіодичного процесу заряду суперконденсатора від літій-іонної акумуляторної батареї при припущенні, що ємність суперконденсатора лінійно залежить від напруги на його клемах. Дане рішення надає можливість визначати залежності енергетичних втрат у зарядних колах від параметрів їх елементів. Introduction Nowadays, for the purpose of providing high pulsed currents in electrical and electromechanical systems, accumulation supercapacitors (ionistors, nonlinear capacitors) are increasingly used, which can provide significant growth rates of current, and, accordingly, significant pulsed capacities. Formulation of the problem An analysis of the scientific sources, in which the energy processes in charge circuits of supercapacitors were investigated, showed that they carried out experimental research on various stands or in packages of applied programs on personal computers. But despite this, the analytical solution of the nonlinear nonhomogeneous first-order differential equation for the aperiodic process of charge of a supercapacitor (a nonlinear capacitor) from a storage battery, assuming that the capacity of a supercapacitor is linearly dependent on the voltage at its terminals, was not carried out. The purpose of this work is to obtain a generalized analytical solution of a nonlinear inhomogeneous differential equation for the aperiodic charge process from the battery operation of a nonlinear capacitor whose capacitance is a linear function of the voltage at its terminals, which will determine the dependence of energy losses in charge circuits on the parameters of the elements. Main part In the paper the energy processes in the resistance charge circuits of supercapacitors (nonlinear capacitors) from the sources of constant voltage are considered under different conditions on the voltage at the terminals. A general analytical and approximate solution of a first-order nonlinear inhomogeneous differential equation for the aperiodic charge process of the supercapacitor from a lithium-ion battery is obtained under the assumption that the capacitance of a supercapacitor depends linearly on the voltage at its terminals. Conclusions This solution makes it possible to determine the dependence of the energy losses in the charge chains on the parameters of their elements. В работе рассмотрены энергетические процессы в резистивных цепях заряда суперконденсаторов (нелинейных конденсаторов) от источников постоянного напряжения при различных конечных условиях по напряжению на клеммах. Получено общее аналитическое и аппроксимированное решения нелинейного неоднородного дифференциального уравнения первого порядка для апериодического процесса заряда суперконденсатора от литийионной аккумуляторной батареи при предположении, что емкость суперконденсатора линейно зависит от напряжения на его клеммах. Данное решение позволяет определять зависимости энергетических потерь в зарядных цепях от параметров их элементов.

В статье выделены и описаны проблемы, которые могут быть эффективно решены путём применения накопителей электрической энергии. Для этого проанализированы различные виды накопителей электрической энергии, описан их принцип работы и выделены достоинства и недостатки каждого из видов. В результате проведённого анализа предложен подход к выбору вида накопителя электрической энергии, оптимально соответствующего решаемой задаче. Он позволяет эффективно выбирать тип и характеристики накопителя электрической энергии под конкретную задачу., The article identifies and describes the problems that can be effectively resolved through the use of electric energy storage devices. The paper analyses various types of electric energy storage devices, describes their principle of operation, and highlights the advantages and disadvantages of each type. As a result of the analysis, an approach to the choice of the type of electric energy storage device best for the problem under discussion is proposed. It allows effectively selecting the type and characteristics of the electrical energy storage for a specific task., №2(92) (2020)

The introductory part of the article describes the relevance of developments in the field of electric vehicles, as well as an economic analysis of the feasibility of using electricity as fuel instead of gasoline on the example of some mass-produced cars. Based on the general requirements for vehicles, a functional diagram of an asynchronous electric drive of an electric vehicle with a supercapacitor battery was built and justified as an intermediate link for the accumulation of electrical braking energy, all elements of the electric drive are described and justified. The parameters of a supercapacitor battery are obtained that can provide the necessary capacity for energy recovery. The optimal structure of the power energy converter was selected, as well as the necessary control algorithms. A mathematical computer model of the electric drive has been built, taking into account all the loads that the electric car experiences during movement, and also allowing modeling the necessary coordinates in various urban cycles of vehicle traffic. A computer simulation of the characteristics of the system was carried out when driving on a horizontal road, as well as when driving from a slope at an angle of 20 °. The characteristics of changes in the voltage on the battery of supercapacitors during regenerative braking are obtained, which allow us to obtain data on the nature of the processes in the battery at each stage of the motion cycle. Transient processes of engine speed and torque are obtained that correspond to the driving influences and the selected control method. The adequacy of the computer model is confirmed and the obtained data are compared with the experimental data presented in the sources. Quantitative indicators of energy recovered in a supercapacitor battery are obtained. У вступній частині статті описується актуальність розробок у напрямку електромобілебудування, а також проведено економічний аналіз доцільності використання електроенергії в якості палива замість бензину на прикладі деяких серійних автомобілів, що випускаються у наш час. Спираючись на загальні вимоги, що пред'являються до транспортних засобів, була побудована і обґрунтована функціональна схема асинхронного електроприводу електромобіля зі суперконденсаторною батареєю у якості проміжної ланки накопичення електричної енергії гальмування, описані та обґрунтовані всі елементи електроприводу. Отримано параметри суперконденсаторної батареї, які зможуть забезпечити необхідну ємність для рекуперації енергії. Обрана оптимальна структура силового перетворювача енергії, а також необхідні алгоритми управління. Побудовано математичну комп'ютерну модель електроприводу, що враховує всі навантаження, які випробовує електромобіль під час руху, а також дозволяє проводити моделювання необхідних координат в різних міських циклах руху транспорту. Проведено комп'ютерне моделювання характеристик системи, що рухається по горизонтальній дорозі, а також при русі зі схилу під кутом 20°. Отримано характеристики зміни напруги на батареї суперконденсаторів під час рекуперативного гальмування, які дозволяють отримати дані про характер процесів, що відбуваються в батареї на кожному з етапів циклу руху. Отримано перехідні процеси швидкості та моменту двигуна, які відповідають задаючій дії та обраному методу управління. Підтверджено адекватність комп'ютерної моделі електроприводу та отримані дані зіставлені з представленими в джерелах експериментальними даними. Отримано кількісні показники уведеннях в суперконденсаторна батарею енергії.