1. ELARTU — Інституційний репозитарій ТНТУ імені Івана Пулюя
  2. Роботи студентів
  3. Бакалавр
  4. 141 — Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (бакалаври)
霂瑞霂��撘����迨��辣: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48976
摰����漯敶�
DC �������霂剛��
dc.contributor.advisorОробчук, Богдан Ярославович-
dc.contributor.advisorOrobchuk, Bohdan-
dc.contributor.authorХариш, Павло Андрійович-
dc.contributor.authorKharysh, Pavlo-
dc.date.accessioned2025-06-20T18:51:25Z-
dc.date.available2025-06-20T18:51:25Z-
dc.date.issued2025-06-
dc.identifier.citationХариш П.А. Розробка автоматизованої ступінчастої системи керування нагрівальним елементами бойлера з живленням від сонячних панелей: робота на здобуття кваліфікаційного ступеня бакалавра: спец. 141 – електроенергетика, електротехніка та електромеханіка/ наук. кер. Б. Я. Оробчук. Тернопіль: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2025. 74 с.uk_UA
dc.identifier.urihttp://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48976-
dc.descriptionВ результаті проведених досліджень у кваліфікаційній роботі було знайдено рішення поставленої задачі. Розроблено автоматизовану ступінчасту систему керування нагрівальними елементами (АСКТ) з живленням від сонячних панелей, яка забезпечує максимально ефективне використання відновлюваних джерел енергії. Проведено детальний аналіз існуючих систем управління електричним навантаженням. Досліджено професійні MPPT-контролери, бюджетні ступінчасті контролери, універсальні системи та самостійно виготовлені пристрої. Виявлено, що існуючі рішення мають серйозні недоліки: професійні системи коштують занадто дорого (15000-25000 грн), дешеві варіанти не забезпечують потрібної надійності, а універсальні контролери не призначені спеціально для керування нагрівальними елементами.uk_UA
dc.description.abstractМетою кваліфікаційної роботи є розробка та практичне впровадження автоматизованої ступінчастої системи керування нагрівальними елементами бойлера, яка забезпечує най-ефективніше використання енергії сонячних панелей при підтриманні потрібної температури води. В першому розділі здійснено аналітичний огляд систем керування електричним навантаженням, проаналізовано типи систем керування та існуючі на ринку контролери. В другому розділі виконано розробку апаратно-програмного комплексу АСКТ на базі мікроконтролерів ATMega328P-PU та ESP32, створено алгоритми ступінчастого керування та розроблено калькулятор бітових масок. В третьому розділі виконано розрахунок ефективності використання сонячної енергії для Тернопільського району та економічне обґрунтування з терміном окупності 2,3 роки. В останньому розділі розглянуто питання охорони праці та безпеки життєдіяльності при експлуатації електротехнічного обладнання та систем відновлюваної енергетик.uk_UA
dc.description.abstractThe purpose of the qualification work is to develop and implement an automated step-by-step control system for the heating elements of the boiler, which ensures the most efficient use of solar panel energy while maintaining the required water temperature. The first section provides an analytical review of electrical load control systems, analyzes the types of control systems and controllers available on the market. The second section develops the hardware and software complex ASCT based on ATMega328P-PU and ESP32 microcontrollers, creates step-by-step control algorithms, and develops a bit mask calculator. The third section calculates the efficiency of solar energy use for the Ternopil region and provides an economic justification with a payback period of 2.3 years. The last section considers the issue of occupational health and safety during the operation of electrical equipment and renewable energy systemsuk_UA
dc.description.tableofcontentsВСТУП 7 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 10 1.1 Аналіз сучасних систем керування електричним навантаженням 10 1.2 Типи систем керування навантаженням 11 1.3 Особливості роботи з відновлюваними джерелами енергії 12 1.3.1 MPPT-контролери 12 1.3.2 ШІМ контролери 13 1.3.3 Ступінчасті регулятори потужності 14 1.3.4 Гібридні системи 15 1.3.5 Енергоакумулюючі системи 16 1.4 Огляд існуючих на ринку систем на контролерів 16 1.4.1 Професійні контролери відстеження точки максимальної потужності 16 1.4.2 Бюджетні ступінчасті контролери 18 1.4.3 Універсальні MPPT контролери 19 1.4.4 Самостійно створені пристрої на базі Arduino/ESP32 20 1.5 Порівняння розглянутих варіантів систем 20 1.6 Вимоги до системи, яка розробляється 22 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 25 2.1 Розробка апаратно-програмного комплексу контролера 25 2.1.1 Апаратна частина контролера 26 2.1.2 Програмна частина контролера 29 2.2 Алгоритми керування та особливості реалізації контролера 35 2.2.1 Вимірювання та розрахунок параметрів системи 36 2.2.2 Алгоритми цифрової фільтрації сигналів 39 2.3 Калькулятор бітових масок для оптимізації комбінацій ТЕНів 41 3 РОЗРАХУНКОВИЙ РОЗДІЛ 45 3.1 Опис наявної системи керування 45 3.2 Характеристики нагрівальних елементів системи 47 3.3 Розрахунок ефективності використання сонячної енергії 49 3.4 Розрахунок споживання електроенергії системи 51 3.5 Розрахунок економії та ефективності системи 53 3.6 Збільшення ефективності системи шляхом утеплення баку котла 54 3.7 Розрахунок терміну окупності системи 57 4 БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ТА ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 59 4.1 Заходи щодо забезпечення безпеки при роботі 59 4.2 Розрахунок захисного заземлення для системи 61 4.3 Заходи безпеки життєдіяльності при експлуатації системи 63 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 66 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 68 ДОДАТОК А 71 ДОДАТОК Б 74uk_UA
dc.language.isoukuk_UA
dc.publisherТернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюяuk_UA
dc.subject141 електроенергетикаuk_UA
dc.subjectелектротехнікаuk_UA
dc.subjectелектромеханікаuk_UA
dc.subjectавтоматизована система керуванняuk_UA
dc.subjectступінчасте регулюванняuk_UA
dc.subjectнагрівальні елементиuk_UA
dc.subjectсонячні панеліuk_UA
dc.subjectвеб-інтерфейсuk_UA
dc.subjectенергоефективністьuk_UA
dc.subjectmaster/slaveuk_UA
dc.subjectmqttuk_UA
dc.subjectautomated control systemuk_UA
dc.subjectstep regulationuk_UA
dc.subjectheating elementsuk_UA
dc.subjectsolar panelsuk_UA
dc.subjectweb interfaceuk_UA
dc.subjectenergy efficiencyuk_UA
dc.titleРозробка автоматизованої ступінчастої системи керування нагрівальним елементами бойлера з живленням від сонячних панелейuk_UA
dc.title.alternativeDevelopment of an automated stepped control system for boiler heating elements powered by solar panelsuk_UA
dc.typeBachelor Thesisuk_UA
dc.rights.holder© Хариш П.А., 2025uk_UA
dc.coverage.placenameТернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюяuk_UA
dc.format.pages74-
dc.subject.udc621.3uk_UA
dc.relation.references1. Оробчук Б.Я. Впровадження систем телемеханіки керування енергооб'єктами в навчальному процесі / Богдан Оробчук, Олександр Рафалюк, Сергій Піскун // Матеріали ІІІ Всеукраїнської науково-технічної конференції «Теоретичні та прикладні аспекти радіотехніки і приладобудування», 8-9 червня 2017 року. – Т. : ТНТУ, 2017. – С. 224-226.uk_UA
dc.relation.references2. Varetskyi Y. Smart grid implementation in Ukrainian power systems: challenges and opportunities // IEEE Power and Energy Magazine. – 2020. – Vol. 18, No. 3. – P. 45-52.uk_UA
dc.relation.references3. Necaibia S., Kelaiaia M.S., Labar H., Necaibia A., Castronuovo E.D. Enhanced auto-scaling incremental conductance MPPT method, implemented on low-cost microcontroller and SEPIC converter // Solar Energy. – 2019. – Vol. 180. – P. 152 168.uk_UA
dc.relation.references4. Bendib B., Belmili H., Krim F. A survey of the most used MPPT methods: Conventional and advanced algorithms applied for photovoltaic systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2015. – Vol. 45. – P. 637–648.uk_UA
dc.relation.references5. Omeiza L.A., Abid M., Dhanasekaran A., Subramanian Y., Raj V., Kozak K., Mamudu U., Azad A.K. Application of solar thermal collectors for energy consumption in public buildings – An updated technical review // Journal of Engineering Research. – 2023. – Vol. 17. – 17 p.uk_UA
dc.relation.references6. Bünning F., Huber B., Heer P., Aboudonia A., Lygeros J. Experimental demonstration of data predictive control for energy optimization and thermal comfort in buildings // Energy and Buildings. – 2020. – Vol. 211. – Article 109792.uk_UA
dc.relation.references7. Карпчук Г., Вальчак Н., Дубровський В., Лисенко О. Оцінка технічно досяжного потенціалу сонячної енергії в Україні з урахуванням сучасних фотоелектричних технологій // EPJ Photovoltaics. – 2024. – Vol. 15. – Art. 9.uk_UA
dc.relation.references8. SolarMax Kerberos MPPT контролер для сонячного нагріву води [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://solarmax.com.ua/thermalsolar/pvgvp/uk_UA
dc.relation.references9. Ступінчастий MPPT контролер для нагріву води від сонячних панелей [Електронний ресурс] // OLX. – Режим доступу: https://www.olx.ua/d/uk/obyavlenie/stupnchastiy-mppt-kontroler-dlya-nagrvu-vodi vd-sonyachnih-paneleypd-IDWKF1v.htmluk_UA
dc.relation.references10. SK2000-DIAN Сонячний контролер заряду [Електронний ресурс] // Sun Energy. – Режим доступу: https://sun-energy.com.ua/solar-power/solar-charge controllers/sk2000-dianuk_UA
dc.relation.references11. Оробчук Б.Я., Старик Ю.І. Впровадження технологічної радіомережі обміну даними. Актуальні задачі сучасних технологій: зб. тез доповідей міжнар. наук.-техн. конф. молодих учених та студентів, (Тернопіль, 27-28 листоп. 2019.) // М-во освіти і науки України, Терн. націон. техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ТНТУ, 2019. – Т. 3, С. 63-64.uk_UA
dc.relation.references12. El-Khozondar H.J., Nassar Y.F. A Smart Energy Monitoring System using ESP32 Microcontroller // e-Prime - Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy. – 2024. – Vol. 9. – P. 100666.uk_UA
dc.relation.references13. Manoharan P., Subramaniam A., Babu T.S., Padmanaban S., Holm-Nielsen J.B., Mitolo M., Ravichandran S. Improved Perturb and Observation Maximum Power Point Tracking Technique for Solar Photovoltaic Power Generation Systems // IEEE Systems Journal. – 2021. – Vol. 15. – No. 2. – P. 3024–3035.uk_UA
dc.relation.references14. Козак К., Тарасенко М., Лукман О. Енергоефективність та екологічність атомних електростанцій та вітроенергетичних установок // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність. – 2023. – Т. 1. – С. 90-98.uk_UA
dc.relation.references15. Печенюк А., Гарасимчук І., Потапський П., Вусатий М., Дубик В., Пукас В. Renewable energy of Ukraine in global conditions energy transformations // Grassroots Journal of Natural Resources. – 2022. – Vol. 5. – № 4.uk_UA
dc.relation.references16. Anderson J.M., Thompson K.L., Rodriguez C.A. Optimization of Solar Panel Orientation and Inclination for Maximum Energy Harvesting in Residential Applications // IEEE Transactions on Sustainable Energy. – 2019. – Vol. 10. – № 4. – P. 1876-1885.uk_UA
dc.relation.references17. Trypolska G. Energy Efficiency Policies and Measures in Ukraine: Assessment and Recommendations // International Energy Agency Country Review. – 2015. – Vol. 1. – P. 1-180.uk_UA
dc.relation.references18. Snezhkin Yu. F., Khalatov A. A. Thermal energy systems efficiency analysis for heating applications // Industrial Heat Engineering Journal. – 2020. – Vol. 42, No. 3. – P. 15-23.uk_UA
dc.relation.references19. Ali M.N., Mahmoud K., Lehtonen M., Darwish M.M.F. An efficient fuzzy-logic based variable-step incremental conductance MPPT method for grid-connected PV systems // IEEE Access. – 2021. – Vol. 9. – P. 26420–26430.uk_UA
dc.relation.references20. Правила улаштування електроустановок. 7-ме видання, перероблене та доповнене. – К.: Мінпаливенерго України, 2017. – 617 с.uk_UA
dc.relation.references21. Основи охорони праці: підручник для студентів вищих навчальних закладів / За ред. М.П. Гандзюка. – К.: Каравела, 2009. – 408 с.uk_UA
dc.relation.references22. НПАОП 40.1-1.01-97. Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів. – К.: Основа, 2016. – 296 с.uk_UA
dc.relation.references23. ДСТУ 3892-99. Безпека функціональна. Системи зв'язані з безпекою. Загальні вимоги. – К.: Держстандарт України, 1999. – 56 с.uk_UA
dc.relation.references24. Безпека життєдіяльності: підручник / О.М. Бондаренко, В.О. Овчаренко, П.С. Власенко та ін. – К.: Центр учбової літератури, 2020. – 432 с.uk_UA
dc.relation.references25. ДСТУ IEC 60364-4-41:2018. Електричні установки низької напруги. Частина 4-41: Заходи безпеки. Захист від ураження електричним струмом (IEC 60364-4 41:2017, IDT). – К.: ДП «УкрНДНЦ», 2018. – 78 с.uk_UA
dc.relation.references26. НПАОП 40.1-1.32-01. Правила будови і безпечної експлуатації парових та водогрійних котлів. – К.: Основа, 2018. – 168 с.uk_UA
dc.coverage.countryUAuk_UA
�蝷箔����:141 — Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (бакалаври)

��辣銝剔�﹝獢�:
獢�獢� ��膩 憭批���撘� 
Кваліфікаційна робота бакалавра_Хариш П.А..pdfКваліфікаційна робота бакалавра_Хариш П.А.23,14 MBAdobe PDF璉�閫�/撘��
�蝷箸�辣蝞���漯敶�


�DSpace銝剜�������★��������雿��.

蝞∠�極�