Аналитический метод расчета параметров сверхпроводниковой электрической машины с ферромагнитопроводом
Аннотация
Электрические машины на основе эффекта сверхпроводимости могут найти широкое применение, так как позволяют реализовать высокие значения удельной мощности, что особенно важно для подвижных объектов. Известны работы по созданию высокотемпературных сверхпроводниковых (ВТСП) электрических машин с неподвижными и вращающимися ВТСП обмотками, униполярных машин, полностью сверхпроводниковых машин [1–3]. Исследования показывают, что для получения высокой объемной мощности необходимо применение ферромагнитных материалов в конструкции машины [4]. Однако информация о полностью сверхпроводниковых машинах с ферромагнитными ярмом ротора, статора и полюсами ротора встречается в литературе в ограниченном объеме. В статье рассматривается явнополюсная электрическая машина с ВТСП обмотками на статоре и роторе и с ферромагнитным магнитопроводом. Приведена методика расчета основных параметров машины. При этом используется подход, при котором индуктивные параметры обмотки якоря определяются на основе решения полевой задачи с распределенными параметрами, а основной магнитный поток определяется по классической методике магнитных цепей. Данный подход позволяет учесть анизотропию магнитных свойств ротора по осям d и q, критические параметры ВТСП ленты, геометрию активной зоны и другие параметры машины.
Литература
Yanamoto T., Izumi M., Murase Y., Oryu T. Loss Analysis of a 3-MW High-Temperature Superconducting Ship Propulsion Motor. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, iss. 4.
Dezhin D.S., Kovalev K.L., Verzhbitskiy L.G., Kozub S.S., Firsov V.P. Design and Testing of 200 kW Synchronous Motor with 2G HTS Field Coils. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2017, vol. 87, iss. 3.
Дежин Д.С., Иванов Н.С., Кобзева И.Н., Ковалев К.Л. Полностью сверхпроводниковая электрическая машина с высо- кой удельной мощностью. — Электротехника, 2017, № 2, с. 2—7.
Kovalev L.K., Ilushin K.V., Kovalev K.L., Penkin V.T., Poltavets V.N., Koneyev S.M.-A., Akimov I.I., Gawalek W., Oswald B., Krabbes G. High output power electric motors with bulk HTS elements. Physica C: Superconductivity and its Applications, 2003, vol. 386, pp. 419—423.
Ковалев Л.К., Ковалев К.Л., Конеев С.М.-А., Пенкин В.Т., Полтавец В.Н., Ильясов Р.И., Дежин Д.С. Электрические ма- шины и устройства на основе массивных высокотемпературных сверхпроводников. М.: Физматлит, 2010, 396 с.
Ковалев Л.К., Ковалев К.Л, Тулинова Е.Е., Иванов Н.С. Методика расчета распределения магнитного поля в активной зоне синхронных генераторов с электромагнитным возбужде- нием в автономных электроэнергетических установках. — Электричество, 2014, № 5, с. 12—17.
Иванов Н.С., Кобзева И.Н., Ковалев К.Л., Семенихин В.С. Аналитическая методика расчета полностью сверхпроводнико- вой электрической машины для летательных аппаратов. Вк н.: Инновационные технологии в энергетике. Кн. 3. Прикладная высокотемпературная сверхпроводимость. М.: Наука, 2016, 142 с.
Ларионов С.А. Реактивные электродвигатели с объемны- ми высокотемпературными сверхпроводниковыми элементами в роторе: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. Москва, 2004 г.
Постников И.М. Проектирование электрических ма- шин. Киев: Гос. изд-во техн. лит-ры УССР, 1960.
#
Qu T., Li Y., Song P., Hao C., Wu Q., Zhu J. Design study of a 10 kW-Class fully superconducting synchronous generator. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, iss. 4.
Yanamoto T., Izumi M., Murase Y., Oryu T. Loss Analysis of a 3-MW High-Temperature Superconducting Ship Propulsion Motor. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, iss. 4.
Dezhin D.S., Kovalev K.L., Verzhbitskiy L.G., Kozub S.S., Firsov V.P. Design and Testing of 200 kW Synchronous Motor with 2G HTS Field Coils. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2017, vol. 87, iss. 3.
Dezhin D.S., Ivanov N.S., Kobzeva I.N., Kovalev K.L. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2017, No. 2, pp. 2—7.
Kovalev L.K., Ilyushin K.V., Kovalev K.L., Penkin V.T., Poltavets V.N., Koneyev S.M.-A., Akimov I.I., Gawalek W., Oswald B., Krabbes G. High output power electric motors with bulk HTS elements. Physica C: Superconductivity and its Applications, 2003, vol. 386, pp. 419—423.
Kovalev L.K. Kovalev K.L., Koneyev S.M.-A., Penkin V.I., Poltavets V.N., Il’yasov R.I., Dezhin D.S. Elektricheskiye mashiny i ustroistva na osnove massivnykh vysokotemperaturnykh sverkhprovodnikov (Electric machines and out-of-date facilities based on massive high-temperature superconductors). Moscow, Fizmatlit, 2010, 396 p.
Kovalev L.K., Kovalev K.L., Tulinova Ye.Ye., Ivanov N.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2014, No. 5, pp. 12—17.
Ivanov N.S., Kobzeva I.N., Kovalev K.L., Semenikhin V.S. Analiticheskaya methodika rascheta polnost’yu sverkhprovodnikovoy elektricheskoy mashiny dlya letatel’nykh apparatov. Innovatsionnye tekhnologii v energetike. Kn. 3. Prikladnaya vysokotemperaturnaya sverkhprovodimost’ (Analytical method of calculating a fully superconducting electric aircraft machine. Innovative technologies in the energy sector. Book 3. Applied high-temperature superconductivity). Moscow, Nauka, 2016, 142 p.
Larionov S.A. Reaktivnye elektrodvigateli s ob’emnymi vysokotemperaturnymi sverkhprovodnikovymi elementami v rotore: Avtoref. diss. … kand. tekhn. nauk (Reactive electric motors with bulk high-temperature superconducting elements in the rotor: Author diss.... Cand. Sci. (Eng.). Moscow, 2004.
Postnikov I.M. Proektirovaniye elektricheskikh mashin (Design of electrical machines). Kiyev, Gos. izd-vo tekhn. lit-ry USSR, 1960.
