Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Криогенные электрические машины 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Рассмотрим определение максимально допустимого тока возбуждения /в . Условия фазового перехода короткого сверхпроводникового образца провода на основе сплавов ниобия из смешанного состояния в нормальное характеризуются поверхностью критических параметров / = =/(/к, Sk, 7 к), где /к -плотность тока; Вк -магнитная индукция; 7к - абсолютная температура. Проекция этой поверхности на плоскость /-В представляется семейством изотерм /к=фп(Вк). Провод находится в сверхпроводящем состоянии, если при критических и Бк выполняется неравенство 7<;/к.

Сверхпроводниковая обмотка возбуждения характеризуется аналогичными критическими параметрами, значения которых могут быть ниже критических параметров короткого образца. Многочисленными опытами установлено, что на деградацию тока /в оказывают влияние конфигурация обмотки и способ ее изготовления, электродинамические усилия и устройство крепления обмотки, условия охлаждения обмотки, связанные с принятой конструкцией криостата, и другие факторы [3.5].

Строгий учет степени деградации не представляется возможным, для надежности на практике при расчете /в принимается коэффициент запаса KiKd- Коэффициент деградации

где /вР-реальный ток возбуждения; h° - ток в обмотке при отсутствии деградации.

Коэффициент Ad назначается на основании испытаний КЭМ аналогичной конструкции. Для обмоток индукторов отечественных и зарубежных КЭМ /(=0,5-0,6.

Алгоритм расчета тока /в с учетом характеристики коротких образцов сверхпроводника сводится к следующему.

1. Задавшись единичным током h, определяем максимальное значение магнитной индукции Вм в обмотке.

Расчеты показывают, что в сечении, проходящем через середину лобовых частей, результирующее значение магнитной индукции на 15-20% выше, чем в середине пазового участка.

Для седлообразной обмотки возбуждения (рис. 3.6,а) значение В=Втах достигается на внутренних витках, расположенных ближе к сердечнику обмотки (рис. 3.6,6).

Для ступенчатой обмотки возбуждения (см. рис. 1.5) В=Втах получается на внутренних витках секции, ближе 88


Рис. 3.6. Распределение относительных значений результирующей магнитной индукции 5м по сечению, проходящему через середину лобовой части седлообразной обмотки возбуждения криогенного генератора мощностью 200 кВт (базисная индукция 5б = 3 Тл).

всего расположенной к оси <7 при р=1 (рис. 3.7,а) или к оси d при р^2 (рис. 3.7,6).

2. Используя зависимость Бк=фп(/к) и рассчитанное значение Втах, находим /в * в каждой секции, решив ур.ав-нение

фп (L/qcnKcn) -BmaxIв'=0,

где qcn - сечение сверхпроводникового провода; /(сп коэффициент заполнения провода сверхпроводниковыми жилами.

3. С учетом выбранного коэффициента л./ определяем ток:

Рассмотрим определение ЭДС фазы обмотки статора. Одна из особенностей КЭМ в том, что в зоне лобовых частей обмотки статора магнитная индукция достаточно велика (см. рис. 3.1,6), поэтому рассчитывают ЭДС как в пазовой, так и в лобовых частях:

£,=£,п-Ь£,л. (3.14)

Действующее значение ЭДС в пазовой части

£, = 21/2f,tci,KpB,x sin(0,5H. (3.15)

где wi - число последовательно включенных витков фазы; - коэффициент распределения обмотки. Усредненное по длине и высоте hm пазовой части




1,0-0,3 0,9-0,8/0,8-0,70,7-0,6.0,6-0,5Л5-0,ЧЖЧ-0г


Рис. 3.7. Распределение относительных значений результирующей магнитной индукции ро сечению ступенчатой обмотки возбуждения:

значение амплитуды первой пространственной гармоники 5im индукции поля возбуждбния в зоне обмотки ртатора

Bil, h)dldh

о о

находим численным интегрированием.

Аналогично определяем действующее значение ЭДС в лобовой части

/г) sin

о о

dldh, (3.16)

учитывая изменение по / относительно шага р'=р(/,в-/),

причем /iB - вылет лобовой части.

Рассмотрим выбор размеров седлообразной обмотки возбуждения.

Целесообразно уменьшить содержание высших гармонических радиальной составляющей магнитной индукции на середине высоты паза обмотки якоря.

Неравномерность распределения магнитной индукции поля возбуждения по длине машины характеризуют:

1) коэффициент формы поля, равный отношению 1-й гармонической радиальной составляющей магнитной индукции B\r в центральном поперечном сечении машины к максимальному значению радиальной магнитной индукции В'тн в том же сечении {Kf=Bгt/BmR),

2) отношение среднего значения 1-й пространственной гармоники радиальной составляющей магнитной индукции B Pih по длине обмотки возбуждения к индукции Вчщ (Kb-Bir/Bib).

На распределение этого поля в зоне обмотки якоря влияют степень насыщения ферромагнитного экрана, размеры обмотки возбуждения и расстояние R от середины высоты паза обмотки якоря до середины высоты сечения обмотки возбуждения.

Анализ показывает, что насыщение ферромагнитного экрана приводит к уменьшению В'щ на 20-25% и искажению формы кривой магнитной индукции в поперечном сечении КЭМ. При насыщении ферромагнитного экрана в кривой магнитной индукции может в 1,5-2,5 раза увеличиваться амплитуда 3-й гармоники (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Распределения В'тн и В'щ иа внутренней поверхности ферромагнитного экрана в центральном поперечном сечении статической модели криогенного генератора при /в = 70 А: / - с учетом насыщения экрана; 2 - без учета насыщения

0,15

0,10

0,05

а

30°

Б0°

ЗОа

Исследование распределения магнитного поля КЭМ проведем в зависимости от соотношений размеров седлообразных катушек сверхпроводниковой обмотки возбуждения: ширины 6п, осевой длины h, ширины внутреннего отверстия бгв и полюсного деления т на середине высоты катушки, а также расстояния R. Эти соотношения варьируются в пределах 6n/x=0,63-f-l,0; б2в/6п = 0,1-н0,5; ?/т=0,1-н0,35; %/h= =0,3-=-1,0, которые охватывают геометрию основных изготовленных КЭМ, а также КЭМ, проектируемых в настоящее время.

Расчеты показали, что с увеличением бгв/Ьп, 6п/т и R/x коэффициент формы поля Kf растет, но Kf слабо зависит от изменения t/U в широких пределах (рис. 3.9,а и б).




Содержание высших пространственных гармоник поля особенно сильно увеличивается при R/x,\ (рис. 3.9,в).

Установлено, что с уменьшением R/x растет ВДщ, магнитное поле по длине машины выравнивается (увеличивается отношение В^Рщ/В^п, рис. 3.10). При R/x,l в продольном сечении КЭМ появляется пик магнитной индукции в зоне лобовых частей обмотки возбуждения (рис. 3.10,0).

При увеличении x/k в КЭМ индукция Ви,н получается выше из-за усиления влияния лобовых частей обмотки возбуждения. Например, при т 2=0,75 значение В^щ в среднем на 10 % больше, чем в КЭМ с т 2=0,5.

возоа

Рис. 3.9. Распределения бЧтн И BiR В зоне обмотки якоря в центральном поперечном сечении генератора т 2=0,5: -*2в/бп=о.1; /Т-0.2; б-бд/Т-0,8; Я/т = 0,2; в - bJX =0,9; R/T=0,I


О 0,2 Dfi 0,6 0,8\L/lz 0 0,2 0,t 0,6 0,8 L/lj

a) al

Рис. 3.10. Распределения В^ш в зоне обмотки якоря в продольном сечении генератора:

а-при R/X=0,l; б - при R/x=0,2 (6j3/6 =0,2; 6/1=0,9; t/ia-O.S)

В КЭМ с увеличением Ь„1х повышается магнитная индукция Вчщ, так как с ростом отношения 6п/т возрастают коэффициент Kf в МДС обмотки возбуждения.

Результаты расчетов показывают, что Bib имеет максимальное значение при б2в/Ьп0,2. Это объясняется тем, что с увеличением отношения &2в/Ьп растет плотность тока в обмотке возбуждения. Кроме того, при б2в/Ьп<0,2 около 10-15 % витков обмотки индуктора, ближе всего расположенных к немагнитному сердечнику этой обмотки, практически не дают вклада в создание поля возбуждения.

Влияние геометрических соотношений индуктора КЭМ на индук-

Таблица 3.1. Зависимости коэффициента формы Kf и относительного значения модуляции В^, от параметров генератора мощностью 200 кВт

0,1 0,2 0,3

0,75 0,70 0,65

0,96 1,02 1,10

0,66 0,67 0,65

0,71 0,72 0,73

0,1 0,2 0,3

0,94 0,90 0,83

0,94 1,01 1,06

0,85 0,87 0,86

0,78 0,79 0,80

0,1 0,2 0,3

1,07

0,94

0,88

1,04

0,92

0,96

0,87 0,88 0,89

Примечание. Базисные значения для параметров Jg соответ-

ствуют соотношениям б^/т = I и bJb= 0,62, при которых индукция максимальна.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95