Experimental Study of Contactless Switching Devices Controlled with the Use of Nonlinear Resistive Elements
Keywords:
contactless switching devices, nonlinear resistive circuits, semiconductor elements, control unit, electrical circuits, efficiency, booster transformer
Abstract
The article addresses matters concerned with determining the performance characteristics and assessing the reliability, switching efficiency, and potential applications of contactless switching devices controlled using nonlinear resistive elements. The performance characteristics of the devices were considered in different voltage and current variation modes. The study results have confirmed stable switching of the devices and their high sensitivity to external control signals. Good prospects for applying such devices in the next-generation logic and control circuits, including those for booster transformers, have been demonstrated. The study places focus on the ability to control switching processes using such components as thyristors, transistors, and optocouplers. The use of these elements makes it possible to construct more energy-efficient, reliable, and durable electrical circuits. Experimental tests were carried out, in the course of which the conductivity of various types of nonlinear resistive elements has been analyzed, as well as their response to external influences (voltage, temperature, etc.). It has been established that contactless switching devices with such elements have a high response speed, low power consumption, and the ability to operate in various modes. These devices hold promise for the use in real-time automatic control systems and protection circuits.
References
1. Государственный стандарт Узбекистана O’zDSt 1050:2004. Установки бесперебойного электропитания на напряжение до 1 кВ. Общие технические условия (протокол № 05-02 от 30 января 2004 г.).
2. Государственный стандарт Узбекистана O’zDSt 1044:2003. Методы измерений и анализа показателей качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения (протокол № 05-19 от 18 июля 2003 г.).
3. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014, 16 с.
4. Клевцов А. Бесконтактные коммутационные устройства в системах автоматизации и электропривода. – В записную книжку инженера, 2017, № 4, с. 100–103.
5. Виноградов А.В. и др. Принципы управления конфигурацией электрической сети и задачи по их реализации. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2021, т. 23, № 3, с. 34–46.
6. Arsad A.Z. et al. Solid State Switching Control Methods: A Bibliometric Analysis for Future Directions. – Electronics, 2021, vol. 10(16), DOI: 10.3390/electronics10161944.
7. Abduraimov E.Kh. et al. Analysis of Dynamic Circuits of Contactless Switching Devices. – Journal of Physics Conference Series, 2021, vol. 2094, No. 2, DOI: 10.1088/1742-6596/2094/2/022072.
8. Андриянов А.И., Баранчиков М.В. Управление нелинейными динамическими процессами трехфазных рекуперирующих преобразователей с пространственно-векторной модуляцией. – Доклады ТУСУР, 2022, т. 25, № 4, с. 125–133.
9. Махин Д., Морозова Г. Унифицированная серия низковольтных многослойных варисторов. – Электроника, 2020, № 3, с. 136–138.
10. Кротенок В.В., Бохан А.Н. Экспериментальное исследование динамических характеристик нелинейных ограничителей перенапряжений. – Вестник Гомельского государственного технического университета им. П. О. Сухого, 2023, № 2, с. 67–78.
11. Камолов М.М. и др. Экспериментальная оценка качества электрической энергии современных коммунально-бытовых и офисных электроприемников. – Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования, 2019, № 2 (46), с. 26–33.
12. Zidan M.A., Strachan J.P., Lu W.D. The Future of Electronics Based on Memristive Systems. – Nature Electronics, 2018, No. 1, pp. 22–29, DOI: 10.1038/s41928-017-0006-8.
13. Соснина Е.Н. и др. Тиристорный регулятор величины и фазы вольтодобавочного напряжения в распределительных электрических сетях 6-10 кВ. – Актуальные проблемы электроэнергетики: сборник научно-технических статей, 2017, с. 132–136.
14. Асабин А.А. и др. Способы плавного регулирования величины выходного напряжения тиристорного регулятора вольтодобавки. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2018, № 4 (123), с. 69–75.
15. Bobojanov M.K. et al. Resistive Time Delay Switches. – European Science Review, 2018, No. 1-2, pp. 210–212.
16. Пат. № IAP 06122. Оптоэлектронное бесконтактное реле напряжения с выдержкой времени. Агентство по интеллектуальной собственности при Министерстве Юстиции Республики Узбекистан / Э.Г. Усманов и др., 28.12.2019.
17. Каримов Р., Бобожанов М. Стабилизаторы напряжения на базе бесконтактных устройств. Монография. Ташкент: ТашГТУ, 2020, 113 с.
18. Усманов Э.Г., Хусанов Б.М. Устройство для автоматического изменения коэффициента трансформации у трансформаторов 6-10/0,4 кВ. – Проблемы энерго- и ресурсосбережения, 2021, специальный выпуск, с. 115–118.
19. Камолов М.М. и др. Учёт несинусоидального/несимметричного режима работы электрической сети коммунально-бытового назначения при расчете уровня тока нулевого проводника. – Электричество, 2020, № 1, с. 35–43.
#
1. Gosudarstvennyy standart Uzbekistana O’zDSt 1050:2004. Ustanovki bespereboynogo elektropitaniya na napryazhenie do 1 kV. Obshchie tekhnicheskie usloviya (protokol No. 05-02 ot 30 yanvarya 2004 g.) (The State Standard of Uzbekistan O'zDSt 1050:2004. Installation of Uninterruptible Power Supply for Voltage Up to 1 KV. General Technical Conditions (Protocol No. 05-02 dated January 30, 2004)).
2. Gosudarstvennyy standart Uzbekistana O’zDSt 1044:2003. Metody izmereniy i analiza pokazateley kachestva elektricheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (protokol No. 05-19 ot 18 iyulya 2003 g.) (The State Standard of Uzbekistan O'zDSt 1044:2003. Methods of Measuring and Analyzing Electrical Energy Quality Indicators in General-Purpose Power Supply Systems (Protocol No. 05-19 of July 18, 2003)).
3. GOST 32144-2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost’ tekhnicheskih sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektro-energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Elec-trical Energy. Electromagnetic Compatibility of Technical Means. Electricity Quality Standards in General Purpose Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2014, 16 p.
4. Klevtsov A. V zapisnuyu knizhku inzhenera – in Russ. (In the Engineer's Notebook), 2017, No. 4, pp. 100–103.
5. Vinogradov A.V. et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Energy Problems), 2021, vol. 23, No. 3, pp. 34–46.
6. Arsad A.Z. et al. Solid State Switching Control Methods: A Bibliometric Analysis for Future Directions. – Electronics, 2021, vol. 10(16), DOI: 10.3390/electronics10161944.
7. Abduraimov E.Kh. et al. Analysis of Dynamic Circuits of Contactless Switching Devices. – Journal of Physics Conference Series, 2021, vol. 2094, No. 2, DOI: 10.1088/1742-6596/2094/2/022072.
8. Andriyanov A.I., Baranchikov M.V. Doklady TUSUR – in Russ. (TUSUR Reports), 2022, vol. 25, No. 4, pp. 125–133.
9. Mahin D., Morozova G. Elektronika – in Russ. (Electronics), 2020, No. 3, pp. 136–138.
10. Krotenok V.V., Bohan A.N. Vestnik Gomel’skogo gosudarstven-nogo tekhnicheskogo universiteta im. P.O. Suhogo – in Russ. (Bulletin of Gomel State Technical University n.a. P.O. Sukhoi), 2023, No. 2, pp. 67–78.
11. Kamolov M.M. et al. Politekhnicheskiy vestnik. Seriya: Inzhenernye issledovaniya – in Russ. (Polytechnic Bulletin. Series: Engineering Research), 2019, No. 2 (46), pp. 26–33.
12. Zidan M.A., Strachan J.P., Lu W.D. The Future of Electronics Based on Memristive Systems. – Nature Electronics, 2018, No. 1, pp. 22–29, DOI: 10.1038/s41928-017-0006-8.
13. Sosnina E.N. et al. Aktual’nye problemy elektroenergetiki: sbornik nauchno-tekhnicheskih statey – in Russ. (Actual Problems of the Electric Power Industry: Collection of Scientific and Technical Articles), 2017, pp. 132–136.
14. Asabin A.A. et al. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2018, No. 4 (123), pp. 69–75.
15. Bobojanov M.K. et al. Resistive Time Delay Switches. – European Science Review, 2018, No. 1-2, pp. 210–212.
16. Pat. No. IAP 06122. Optoelektronnoe beskontaktnoe rele napryazheniya s vyderzhkoy vremeni. Agentstvo po intellektual’noy sobstvennosti pri Ministerstve Yustitsii Respubliki Uzbekistan (Opto-electronic Contactless Voltage Relay with Time Delay. Agency for Intellectual Property under the Ministry of Justice of the Republic of Uzbekistan) / E.G. Usmanov et al., 28.12.2019.
17. Karimov R., Bobozhanov M. Stabilizatory napryazheniya na baze beskontaktnyh ustroystv. (Voltage Stabilizers Based on Contactless Devices). Tashkent: TashGTU, 2020, 113 p.
18. Usmanov E.G., Husanov B.M. Problemy energo- i resur-sosberezheniya – in Russ. (Problems of Energy and Resource Con-servation), 2021, spetsial’nyy vypusk, pp. 115–118.
19. Kamolov M.M. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 1, pp. 35–43
2. Государственный стандарт Узбекистана O’zDSt 1044:2003. Методы измерений и анализа показателей качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения (протокол № 05-19 от 18 июля 2003 г.).
3. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014, 16 с.
4. Клевцов А. Бесконтактные коммутационные устройства в системах автоматизации и электропривода. – В записную книжку инженера, 2017, № 4, с. 100–103.
5. Виноградов А.В. и др. Принципы управления конфигурацией электрической сети и задачи по их реализации. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2021, т. 23, № 3, с. 34–46.
6. Arsad A.Z. et al. Solid State Switching Control Methods: A Bibliometric Analysis for Future Directions. – Electronics, 2021, vol. 10(16), DOI: 10.3390/electronics10161944.
7. Abduraimov E.Kh. et al. Analysis of Dynamic Circuits of Contactless Switching Devices. – Journal of Physics Conference Series, 2021, vol. 2094, No. 2, DOI: 10.1088/1742-6596/2094/2/022072.
8. Андриянов А.И., Баранчиков М.В. Управление нелинейными динамическими процессами трехфазных рекуперирующих преобразователей с пространственно-векторной модуляцией. – Доклады ТУСУР, 2022, т. 25, № 4, с. 125–133.
9. Махин Д., Морозова Г. Унифицированная серия низковольтных многослойных варисторов. – Электроника, 2020, № 3, с. 136–138.
10. Кротенок В.В., Бохан А.Н. Экспериментальное исследование динамических характеристик нелинейных ограничителей перенапряжений. – Вестник Гомельского государственного технического университета им. П. О. Сухого, 2023, № 2, с. 67–78.
11. Камолов М.М. и др. Экспериментальная оценка качества электрической энергии современных коммунально-бытовых и офисных электроприемников. – Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования, 2019, № 2 (46), с. 26–33.
12. Zidan M.A., Strachan J.P., Lu W.D. The Future of Electronics Based on Memristive Systems. – Nature Electronics, 2018, No. 1, pp. 22–29, DOI: 10.1038/s41928-017-0006-8.
13. Соснина Е.Н. и др. Тиристорный регулятор величины и фазы вольтодобавочного напряжения в распределительных электрических сетях 6-10 кВ. – Актуальные проблемы электроэнергетики: сборник научно-технических статей, 2017, с. 132–136.
14. Асабин А.А. и др. Способы плавного регулирования величины выходного напряжения тиристорного регулятора вольтодобавки. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2018, № 4 (123), с. 69–75.
15. Bobojanov M.K. et al. Resistive Time Delay Switches. – European Science Review, 2018, No. 1-2, pp. 210–212.
16. Пат. № IAP 06122. Оптоэлектронное бесконтактное реле напряжения с выдержкой времени. Агентство по интеллектуальной собственности при Министерстве Юстиции Республики Узбекистан / Э.Г. Усманов и др., 28.12.2019.
17. Каримов Р., Бобожанов М. Стабилизаторы напряжения на базе бесконтактных устройств. Монография. Ташкент: ТашГТУ, 2020, 113 с.
18. Усманов Э.Г., Хусанов Б.М. Устройство для автоматического изменения коэффициента трансформации у трансформаторов 6-10/0,4 кВ. – Проблемы энерго- и ресурсосбережения, 2021, специальный выпуск, с. 115–118.
19. Камолов М.М. и др. Учёт несинусоидального/несимметричного режима работы электрической сети коммунально-бытового назначения при расчете уровня тока нулевого проводника. – Электричество, 2020, № 1, с. 35–43.
#
1. Gosudarstvennyy standart Uzbekistana O’zDSt 1050:2004. Ustanovki bespereboynogo elektropitaniya na napryazhenie do 1 kV. Obshchie tekhnicheskie usloviya (protokol No. 05-02 ot 30 yanvarya 2004 g.) (The State Standard of Uzbekistan O'zDSt 1050:2004. Installation of Uninterruptible Power Supply for Voltage Up to 1 KV. General Technical Conditions (Protocol No. 05-02 dated January 30, 2004)).
2. Gosudarstvennyy standart Uzbekistana O’zDSt 1044:2003. Metody izmereniy i analiza pokazateley kachestva elektricheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (protokol No. 05-19 ot 18 iyulya 2003 g.) (The State Standard of Uzbekistan O'zDSt 1044:2003. Methods of Measuring and Analyzing Electrical Energy Quality Indicators in General-Purpose Power Supply Systems (Protocol No. 05-19 of July 18, 2003)).
3. GOST 32144-2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost’ tekhnicheskih sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektro-energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Elec-trical Energy. Electromagnetic Compatibility of Technical Means. Electricity Quality Standards in General Purpose Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2014, 16 p.
4. Klevtsov A. V zapisnuyu knizhku inzhenera – in Russ. (In the Engineer's Notebook), 2017, No. 4, pp. 100–103.
5. Vinogradov A.V. et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Energy Problems), 2021, vol. 23, No. 3, pp. 34–46.
6. Arsad A.Z. et al. Solid State Switching Control Methods: A Bibliometric Analysis for Future Directions. – Electronics, 2021, vol. 10(16), DOI: 10.3390/electronics10161944.
7. Abduraimov E.Kh. et al. Analysis of Dynamic Circuits of Contactless Switching Devices. – Journal of Physics Conference Series, 2021, vol. 2094, No. 2, DOI: 10.1088/1742-6596/2094/2/022072.
8. Andriyanov A.I., Baranchikov M.V. Doklady TUSUR – in Russ. (TUSUR Reports), 2022, vol. 25, No. 4, pp. 125–133.
9. Mahin D., Morozova G. Elektronika – in Russ. (Electronics), 2020, No. 3, pp. 136–138.
10. Krotenok V.V., Bohan A.N. Vestnik Gomel’skogo gosudarstven-nogo tekhnicheskogo universiteta im. P.O. Suhogo – in Russ. (Bulletin of Gomel State Technical University n.a. P.O. Sukhoi), 2023, No. 2, pp. 67–78.
11. Kamolov M.M. et al. Politekhnicheskiy vestnik. Seriya: Inzhenernye issledovaniya – in Russ. (Polytechnic Bulletin. Series: Engineering Research), 2019, No. 2 (46), pp. 26–33.
12. Zidan M.A., Strachan J.P., Lu W.D. The Future of Electronics Based on Memristive Systems. – Nature Electronics, 2018, No. 1, pp. 22–29, DOI: 10.1038/s41928-017-0006-8.
13. Sosnina E.N. et al. Aktual’nye problemy elektroenergetiki: sbornik nauchno-tekhnicheskih statey – in Russ. (Actual Problems of the Electric Power Industry: Collection of Scientific and Technical Articles), 2017, pp. 132–136.
14. Asabin A.A. et al. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2018, No. 4 (123), pp. 69–75.
15. Bobojanov M.K. et al. Resistive Time Delay Switches. – European Science Review, 2018, No. 1-2, pp. 210–212.
16. Pat. No. IAP 06122. Optoelektronnoe beskontaktnoe rele napryazheniya s vyderzhkoy vremeni. Agentstvo po intellektual’noy sobstvennosti pri Ministerstve Yustitsii Respubliki Uzbekistan (Opto-electronic Contactless Voltage Relay with Time Delay. Agency for Intellectual Property under the Ministry of Justice of the Republic of Uzbekistan) / E.G. Usmanov et al., 28.12.2019.
17. Karimov R., Bobozhanov M. Stabilizatory napryazheniya na baze beskontaktnyh ustroystv. (Voltage Stabilizers Based on Contactless Devices). Tashkent: TashGTU, 2020, 113 p.
18. Usmanov E.G., Husanov B.M. Problemy energo- i resur-sosberezheniya – in Russ. (Problems of Energy and Resource Con-servation), 2021, spetsial’nyy vypusk, pp. 115–118.
19. Kamolov M.M. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 1, pp. 35–43
Published
2025-09-29
Section
Article
