Расчет магнитного поля в активной зоне электрической машины с кольцевой сверхпроводниковой обмоткой якоря при наличии внешнего экрана

  • Сергей Владимирович Журавлев
  • Борис Семенович Зечихин
  • Николай Сергеевич Иванов
  • Юлия Юрьевна Некрасова
  • Анатолий Евгеньевич Ларионов
DOI: https://doi.org/10.24160/0013-5380-2019-9-41-49
Ключевые слова: электрические машины, кольцевая сверхпроводниковая обмотка, расчет магнитного поля, магнитный экран

Аннотация

Создание электрических машин с увеличенной удельной и объемной мощностью – сложная научно-техническая задача, которой посвящено множество опубликованных работ как в России, так и за рубежом. Наиболее интересными являются работы, в которых рассматриваются полно- стью сверхпроводниковые электрические машины, т.е. машины, обмотки статора и ротора ко- торых выполнены из сверхпроводников. Среди них можно отдельно выделить работы по созданию машин, называемых «безжелезными», с осевым потоком и охлаждением жидким водородом. При использовании высокотемпературных сверхпроводниковых (ВТСП) лент в составе обмоток элек- трических необходимо иметь в виду несколько существенных ограничений. Одной из схем, которая может быть адаптирована к применению ВТСП обмоток на статоре, является схема с кольцевой обмоткой якоря. В данной статье приведены соотношения для индуктивных параметров обмоток и линейной плотности тока электрической машины с кольцевой ВТСП обмоткой на статоре. По- лученные соотношения позволяют выбрать рациональный тип экрана и определить его размеры и массу. Также показаны результаты сравнения параметров двух машин при использовании различ- ных типов магнитных экранов.

Биографии авторов

Сергей Владимирович Журавлев

Журавлев Сергей Владимирович – кандидат техн. наук, доцент Национального исследовательского университета «Московский авиационный институт» НИУ «МАИ», диссертацию защитил в 2005 г.

Борис Семенович Зечихин

Зечихин Борис Семенович – доктор техн. наук, профессор НИУ «МАИ», диссертацию защитил в 1983 г.

Николай Сергеевич Иванов

Иванов Николай Сергеевич – кандидат. техн. наук, доцент НИУ «МАИ», диссертацию защитил в 2014 г.

Юлия Юрьевна Некрасова

Некрасова Юлия Юрьевна – кандидат техн. наук, доцент НИУ «МАИ», диссертацию защитила в 2007 г.

Анатолий Евгеньевич Ларионов

Ларионов Анатолий Евгеньевич – кандидат техн. наук, доцент НИУ «МАИ», диссертацию защитил в 1995 г.

Литература

1. Al-Mosawi M.K., Bailey W., Beduz C., Goddard K., Yang Y. Development of a coreless HTS synchronous generator operating at sub-cooled liquid nitrogen temperatures. – Journal of Physics: Conf. Series 97 (2008) 012205. Doi:10.1088/1742-6596/97/1/012205.
2. Wendell O.S. Bailey, Maitham Al-Mosawi, Yifeng Yang, Kevin Goddard, Carlo Beduz. The Design of a Lightweight HTS
3. Han-Wook Cho, Kiruba S. Haran. Force Analysis of Superconducting Coils in Actively Shielded Air-Core Superconducting Machines. – IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, No. 5.
4. Weili. Li, Chengyu. Song, Junci. Cao, Liyi. Li. Performance Analysis of Axial-Radial Flux Type Fully Superconducting Synchronous Motor. Intern. Conf. on Power System Technology, 2010.
5. Dezhin, D.S., Ilyasov, R.I., Kovalev, K.L. HTS inductor electric machine with combined excitation. – IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2018, vol. 194, iss. 5.
6. Dezhin, D., Ivanov, N., Kovalev, K., Kobzeva, I., Semenihin, V. System Approach of Usability of HTS Electrical Machines in Future Electric Aircraft. – IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, iss. 4.
7. Пенкин В.Т. Сверхпроводниковый синхронный генера- тор для автономной энергетической установки летательного ап- парата: Автореф. дис… канд. техн. наук. Московский авиацион- ный институт, 1990, 38 с.
8. Журавлев С.В., Зечихин Б.С., Иванов Н.С., Некрасова Ю.Ю., Ларионов А.Е. Аналитическая методика расчета магнит- ного поля в активной зоне электрических машин со сверхпро- водящими обмотками индуктора и якоря. – Вестник Москов- ского авиационного института, 2018, т. 25, № 4, с. 189–202.
9. Зечихин Б.С. Электрические машины летательных аппа- ратов. Гармонический анализ активных зон. М.: Машинострое- ние, 1983, 149 с.
10. Ковалев К.Л., Пенкин В.Т., Иванов Н.С., Некрасова Ю.Ю., Ильясов Р.И., Дежин Д.С., Журавлев С.В. Перспективы применения сверхпроводниковых устройств на борту полно- стью электрического самолета с гибридной силовой установ- кой. – Электричество, 2018, № 10, с.45–53.
#
1. Al-Mosawi M.K., Bailey W., Beduz C., Goddard K., Yang Y. Development of a coreless HTS synchronous generator operating at sub-cooled liquid nitrogen temperatures. – Journal of Physics: Conf. Series 97 (2008) 012205. Doi:10.1088/1742-6596/97/1/012205.
2. Wendell O.S. Bailey, Maitham Al-Mosawi, Yifeng Yang, Kevin Goddard, Carlo Beduz. The Design of a Lightweight HTS Synchronous Generator Cooled by Subcooled Liquid Nitrogen. – IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2009, vol. 19, No. 3.
3. Han-Wook Cho, Kiruba S. Haran. Force Analysis of Superconducting Coils in Actively Shielded Air-Core Superconducting Machines. – IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, No. 5.
4. Weili. Li, Chengyu. Song, Junci. Cao, Liyi. Li. Performance Analysis of Axial-Radial Flux Type Fully Superconducting Synchronous Motor. Intern. Conf. on Power System Technology, 2010.
5. Dezhin, D.S., Ilyasov, R.I., Kovalev, K.L. HTS inductor electric machine with combined excitation. – IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2018, vol. 194, iss. 5.
6. Dezhin, D., Ivanov, N., Kovalev, K., Kobzeva, I., Semenihin, V. System Approach of Usability of HTS Electrical Machines in Future Electric Aircraft. – IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, iss. 4.
7. Penkin V.T. Sverkhprovodnikovyi sinkhronnyi generator dlya avtonomnoy energeticheskoy ustanovki letatel’nogo apparata: Avtoref. diss…. kand. tekhn. nauk (Superconducting synchronous generator for autonomous power plant of the aircraft: author dis. … Cand. Sci. (Eng.), Moscow Aviation Institute, 1990, 38 p.
8. Zhuravlev S.V., Zechikhin B.S., Ivanov N.S., Nekrasova Yu.Yu., Larionov A.Ye. Vestnik Moskovskogo aviatsionnogo instituta – in Russ. (Bulletin of Moscow Aviation Institute), 2018, vol. 25, No. 4, pp. 189–202.
9. Zechikhin B.S. Elektricheskiye mashiny letatel’nykh apparatov. Garmonicheskiy analiz aktivnykh zon (Electrical machines of aircrafts. Harmonic analysis zones). Moscow, Mashinostroeniye, 1983, 149 p.
10. Kovalev K.L., Penkin V.I., Ivanov N.S., Nekrasova Yu.Yu., Il’yasov R.I., Dezhin D.S., Zhuravlev S.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2018, No. 10, pp.45–53.
Опубликован
2019-09-01
Выпуск
№ 9 (2019): Выпуск № 9
Раздел
Статьи