The study's aim is to substantiate and employ materials with high technical characteristics for the active elements of a transformer, particularly in the context of increased operating frequencies. To accomplish this objective, the following tasks were addressed: An analysis and synthesis of the properties of a magnetic core composed of amorphous iron and superconducting windings in a high-temperature superconducting transformer (HST) were conducted. Dependencies and graphs illustrating the impact of frequency increase on heat losses related to hysteresis and eddy currents were derived. These losses occur within the magnetic circuit. The study also demonstrates the relationship between reducing size and weight parameters and material consumption of windings in high-temperature superconducting (HST) tapes. Current densities in these tapes can reach up to 500 A/mm². The most noteworthy outcome, taking advantage of superconductivity in the HST, is that HST acts as an ideal diamagnetic material. Additionally, the windings exhibit high electrical conductivity. This resolves issues related to current displacement to the conductor's surface, commonly known as the "skin effect," and effectively addresses concerns about increased resistance in transformers and electrical machines. The absence of the skin effect in HST conductors has been rigorously demonstrated using Bessel functions. The significance of these results is in enhancing the efficiency of transformers operating at high frequencies. This is achieved by synthesizing the properties of the transformer's active elements, which include an amorphous iron magnetic core, HST windings, and a dielectric medium utilizing liquid nitrogen.

Scopul studiului constă în fundamentarea și aplicarea materialelor cu caracteristici tehnice superioare în elementele active ale transformatorului cu o creștere a frecvenței de funcționare. Pentru a atinge acest obiectiv, au fost rezolvate următoarele sarcini: s-a dat analiza și sinteza caracteristicilor unui miez magnetic realizat din fier amorf și înfășurări supraconductoare într-un transformator supraconductor la temperatură înaltă (HST). Studiul a obținut dependențe și grafice ale efectului creșterii frecvenței asupra pierderilor de căldură asociate cu histerezisul și curenții turbionari, care alcătuiesc pierderi în circuitul magnetic și arată, de asemenea, dependența reducerii parametrilor de greutate și dimensiune și a consumului de material al înfășurărilor de frecvența și densitatea curentului în benzile supraconductoare la temperaturi ridicate (HTS), care pot ajunge la 500 a / mm2. Aceasta, la rândul său, afectează dimensiunile înfășurărilor transformatorului și, în consecință, dimensiunile circuitului magnetic. Cel mai impornat rezultat folosind fenomenul supraconductivității în VST este faptul că HTS este un diamagnet ideal, iar înfășurările au o cantitate mare de conductivitate electrică, prin urmare, în transformatoare și mașini electrice, problema deplasării curentului la suprafața conductorului dispare – "efectul pielii" și problema creșterii rezistenței. Din analiza teoretică utilizând condițiile funcțiilor Bessel, absența unui efect de piele în conductorii HTS este dovedită datorită rezistenței ohmice zero la 77 K. Semnificația rezultatelor constă în creșterea eficienței transformatorului atunci când funcționează la frecvențe înalte datorită sintezei proprietăților elementelor active ale transformatorului: un miez magnetic din fier amorf, înfășurări HTS și un mediu dielectric din azot lichid. Avantajele suplimentare ale acestui tip de echipamente electrice în sistemele autonome și mobile includ absența completă a siguranței la incendiu și explozie, precum și absența amprentei de carbon și asigurarea siguranței mediului.

В автономных и мобильных системах электроснабжения возникает вопрос энергоэффективности и массогабаритных размеров трансформаторного электрооборудования. Цель исследования состоит в обосновании и применении материалов с более высокими техническими характеристиками в активных элементах трансформатора при увеличении рабочей частоты. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: дан анализ и синтез характеристик магнитопровода из аморфного железа и сверхпроводящих обмоток в высокотемпературном сверхпроводящем трансформаторе (ВСТ). В исследовании получены зависимости и графики влияния повышения частоты на тепловые потери, связанные с гистерезисом и вихревыми токами, из которых складываются потери в магнитопроводе, а также показана зависимость уменьшения массогабаритных показателей и расхода материала обмоток от частоты и плотности тока в высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) лент, которая может достигать 500 А/мм2. Это в свою очередь влияет на размеры обмоток трансформатора и, следовательно, размеры магнитопровода. Наиболее существенным результатом с использованием явления сверхпроводимости в ВСТ, является тот факт, что ВТСП является идеальным диамагнетиком, а обмотки имеют высокую величину электрической проводимости, следовательно, в трансформаторах и электрических машинах исчезает проблема вытеснения тока к поверхности проводника – «скин-эффект» и проблема увеличения сопротивления. Из теоретического анализа с использованием условий функций Бесселя доказано отсутствие скин-эффекта в ВТСП проводниках по причине нулевого омического сопротивления при 77 K. Значимость результатов заключается в повышении КПД трансформатора при работе на повышенных частотах благодаря синтезу свойств активных элементов трансформатора: магнитопровода из аморфного железа, ВТСП обмоток и диэлектрической среды из жидкого азота. К дополнительным преимуществам такого рода электрооборудования в автономных и мобильных системах следует отметить полное отсутствие пожара и взрыва-безопасности, а также отсутствие углеродного следа и обеспечение экологической безопасности.