От проектирования зарядных устройств до исследований в области альтернативной энергетики и возобновляемых источников энергии — всем этим занимается научная школа, работающая на кафедре «Электротехника и электрооборудование предприятий» (ЭЭП) IT-института УГНТУ. Основатель школы — кандидат технических наук Сергей Геннадьевич Конесев. В 2004 году он пришел работать на кафедру ЭЭП и внес большой вклад в научную жизнь университета — опубликовал 92 научных труда и 34 патента и подготовил трёх кандидатов наук. В 2020 году Сергея Геннадьевича не стало, однако его научная школа продолжает свою активную деятельность.
Идея и её развитие
Красной линией сквозь все направления исследований научной школы проходит основная идея Конесева: проектирование электротехнических устройств на основе глубокой функциональной интеграции элементов.
Впервые данная идея была озвучена в 1989 году в одной из статей Сергея Геннадьевича: в ней предлагалось устройство генератора импульсов на основе спиральной полосковой линии. Данная линия совмещает в себе свойства ёмкости и индуктивности за счет особой конструкции.
Идея Конесева получила свое развитие в разработке единого конструкторско-технологического компонента, а в 2016 году был запатентован многофункциональный интегрированный электромагнитный компонент (МИЭК).
МИЭК представляет собой два проводника, свернутые в спираль и разделенные между собой диэлектриком. Так компонент одновременно выполняет функции конденсатора (за счет диэлектрической области между проводниками) и индуктора (за счет особой геометрической формы).
Существует достаточно много электротехнических устройств, где в одном контуре используется как катушка индуктивности, так и конденсатор: это и резонансные цепи, и LC-фильтры, и индуктивно-емкостные преобразователи, и многое другое. Однако использование МИЭК позволяет улучшить массогабаритные показатели и увеличить надежность электротехнического устройства.
О МИЭКе — подробнее
— МИЭК – это многофункциональный компонент, именно в этом его преимущество. Он может выполнять одновременно функции резонансного контура, LC-фильтра, компенсатора, стабилизатора, индуктора, трансформатора, — рассказывает доцент Регина Хазиева, ученица Сергея Геннадьевича. — МИЭК преобразует электрическую энергию в энергию магнитного поля и нагревает стальную заготовку или трубу. Его можно использовать в фильтрах электрических сигналов, в зарядных устройствах (например, для электрокаров), в нагревательных системах.
К примеру, при перекачке нефти существует проблема образования асфальтосмолопарафиновых отложений на стенках трубопровода. Это как засор в трубе. Результат — сужение рабочего диаметра трубопровода, снижение объема перекачиваемой нефти и, в конечном счете, финансовые потери.
Исследования и эксперименты показали, что при использовании МИЭК в качестве индуктора появляется возможность аварийного разогрева застывшего трубопровода и снижения тепловых потерь на всем обогреваемом участке. Применение МИЭК наиболее энергоэффективно и обеспечивает дополнительные преимущества: компактность (уменьшение массы и габаритов), высокий КПД и пожарную безопасность.
Сам МИЭК практически не греется, он передает тепло трубе (нагреваемому объекту) — в отличие от нагревательного кабеля, который греется вместе с трубой, что уменьшает эффективность процесса нагрева и вызывает дополнительные потери.
Один компонент — много исследований
Одно из ключевых направлений исследований научной школы Конесева — разработка индукционно-нагревательных систем (устройств, которые преобразуют электрическую энергию в тепловую на основе принципа электромагнитной индукции). На данный момент уже доказана эффективность использования в таких системах МИЭК в качестве индуктора, разработан лабораторный стенд для демонстрации работы системы. Сейчас ведутся работы над проектированием индукционной нагревательной системы для протяженного трубопровода. Возглавляет данные исследования доцент кафедры ЭЭП Павел Хлюпин, первый последователь Сергея Конесева. Разработка весьма перспективна с точки зрения внедрения безаварийных энергоэффективных технологий на объектах нефтегазовой отрасли, плавного поддержания температуры нефти на всем трубопроводе, снижения потерь и экономии денежных средств компаний.
Еще одним полностью готовым проектом является резонансная испытательная установка. Она обладает улучшенными массогабаритными показателями по сравнению с конкурентами, и с её помощью можно производить высоковольтные испытания изоляции электрооборудования. Данная установка запатентована и используется в работе различных компаний. Руководит исследованиями доцент Андрей Мухаметшин.
Изучением перспектив использования МИЭК в фильтрокомпенсирующих и зарядных устройствах занимается группа исследователей под руководством доцента Регины Хазиевой. Также планируется изучение работы МИЭК в системах, предназначенных для синхронизации альтернативных источников питания с основной сетью и в робототехнических приложениях.
Преподаватели и сотрудники кафедры ЭЭП, входящие в научную школу Конесева, ведут исследования по множеству других направлений.
Роман Кириллов работает над созданием генератора импульсов напряжения для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий. Тема исследований Радмира Афлятунова и Тимура Хабибуллина — индукционная нагревательная система. Максим Иванов работает над DC/DC-преобразователями, Богдан Соловьев проектирует зарядные устройства. Петр Васильев завершает работу над своей кандидатской диссертацией.
Суммарно участники научного коллектива опубликовали более 400 статей по тематике научной школы, из которых практически 50 опубликованы на конференциях и в журналах, проиндексированных Scopus.
По различным направлениям исследований выиграно пять грантов программы «УМНИК», три гранта программы «Студенческий стартап» и два гранта программы «Старт» Фонда содействия инновациям. Также выполнена научно-исследовательская работа по заказу одного из индустриальных партнеров.
В настоящий момент несколько аспирантов под руководством учеников Конесева, доцентов Регины Хазиевой и Павла Хлюпина, готовят к защите свои кандидатские диссертации, а сами доценты работают над докторскими.