ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
THE INFLUENCE OF VARIABLE MAGNETIC FIELDS ON SUPERCONDUCTING ELECTRIC MACHINE WINDING
Анисимов Геннадий Николаевич – кандидат технических наук, доцент кафедры «Теоретические основы электротехники» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I (Россия, г. Санкт-Петербург).
Mr. Gennady N. Anisimov – PhD in Engineering, Associate Professor, Theoretical foundations of electrical engineering Department, Petersburg State Transport University of Emperor Alexander I (Russia, Saint-Petersburg).
Колесова Анна Владимировна – старший преподаватель кафедры «Электромеханические комплексы и системы» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I (Россия, г. Санкт-Петербург).
Ms. Anna V. Kolesova – senior lecturer, Electromechanical complexes and systems Department, Petersburg State Transport University of Emperor Alexander I (Russia, Saint-Petersburg).
Саттаров Ринат Рашитович – заведующий лабораторией кафедры «Электромеханические комплексы и системы» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I (Россия, г. Санкт-Петербург).
Mr. Renat R. Sattarov – head of laboratory, Electromechanical complexes and systems Department, Pe-tersburg State Transport University of Emperor Alexander I (Russia, Saint-Petersburg).
Аннотация. Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований потерь мощности в сверхпроводящих обмотках возбуждения (СПОВ) электрических машин от воздействия пульсирующего и вращающегося магнитных полей. Описываются методики расчета потерь в сверхпроводниках и методика определения допустимых электромагнитных воздействий на сверхпроводящие обмотки в динамичных режимах. Приводятся основные расчетные соотношения для определения потерь энергии в сверхпроводящих обмотках путем суммирования гистерезисных, вихревых и кооперативных потерь в элементах объёма СПОВ с учётом распределения магнитного поля по ее сечению. Рассматриваются вопросы устойчивости работы СПОВ с учетом допустимых уровней индукции переменного магнитного поля, воздействующего на СПОВ в широком диапазоне частот. Приводятся результаты экспериментального исследования СПОВ, изготовленных из промышленных ниобий-титановых и ниобий-оловянных проводников, при изменении частоты воздействующего поля и значений рабочего тока. Проводится теоретический анализ процессов дис-сипации энергии при воздействии на СПОВ вращающегося с частотой 50 Гц магнитного поля при наличии постоянного поля подмагничивания с индукцией до 2 Тл.
Summary. The results of theoretical and experimental studies of power losses in superconducting excitation windings of (SPOV) electrical machines from the effects of pulsating and rotating magnetic fields are presented in the article. The authors describe the methods of loss calculation in superconductors as well as the method of determining allowable electromagnetic radiation on a superconducting winding in dynamic modes. The article provides basic design calculations to determine the energy losses in the superconducting windings by summing the hysteresis, eddy and co-operative losses in the elements of volume SPOV taking into account the distribution of the magnetic field in its cross-section. The stability of the SPOV concerning acceptable levels of induction of an alternating magnetic field acting on the SCEW in a wide range of frequencies is focused on. The results of experimental studies SPOV made with the help of industrial niobium-titanium and niobium-tin conductors at change of incident field frequency and values of operating current are given. The authors present a theoretical analysis of the processes of energy dissipation when exposed to SPOV rotating with a frequency of 50 Hz magnetic field with a permanent bias field with induction up to 2 T.
Ключевые слова: сверхпроводящая обмотка, пульсирующее магнитное поле, вращающееся магнитное поле, температура, частота, потери на вихревые токи, потери на гистерезис, ко-оперативные потери.
Key words: superconducting winding, a pulsing magnetic field, rotating magnetic field, temperature, fre-quency, eddy currents losses, hysteresis losses, cooperative losses.
«Ученые записки КнАГТУ». № II - 1(30) 2017 «Науки о природе и технике», с. 4 - 12
«Scholarly Notes of Komsomolsk-na-Amure State Technical University». Issue II - 1(30) 2017 «Engineering and Natural Sciences», p. 4 - 12
DOI 10.17084/2017.II-1(30).1
References
1. Kim, K. K. Sistemy elektrodvizheniia s ispolzovaniem magnitnogo podvesa i sverkhprovodimosti / K. K. Kim. – M.: Ucheb.-metod. tsentr po obrazovaniiu na zheleznodorozhnom transporte, 2007. – 360 s.
2. Kim, K. K. Transportnaia sistema s konduktsionnym podvesom pri dvizhenii ekipazha s maloi sko-rostiu / K. K. Kim // Elektrotekhnika. – 1998. – № 11. – S. 36-41.
3. Kim, K. K. Ispolzovanie sverkhprovodiashchego podvesa v transportnykh sistemakh / K. K. Kim // Elektrotekhnika. – 2000. – № 6. – S. 16-19.
4. Kim, K. K. Ob odnom sposobe avtomaticheskogo prichalivaniia kosmicheskikh apparatov / K. K. Kim // Kosmicheskie issledovaniia. – 1996. – T. 34(№ 1). – S. 1-4.
5. Kim, K. K. Ob odnom sposobe stykovki kosmicheskikh apparatov / K. K. Kim // Kosmicheskie issledo-vaniia. – 2000. – T. 38(№ 2). – S. 221-224.
6. Laskaris, T. E. Transient thermal analysis of epoxy-impregnated superconducting windings in linear ramped field / T. E. Laskaris // Journal of Heat Transfer. – 1978, 100. – № 4. – pp. 702-707.
7. Uiliams, Dzh. Sverkhprovodimost i ee primenenie v tekhnike / Dzh. Uiliams. – M.: Mir, 1973. – S. 135.
8. Carr, W. J. Alternating field loss in multifilamentary superconducting wire for weak AC field superposed on a constant bias / W. J. Carr, M. S. Walker, J. H. Murphy // Journal Applied Physics. – 1974, 46. – № 9. – pp. 4048-4052.
9. Pang, C. Losses in NbTi multifilamentary composite when exposed to transverse alternating and rotating field / C. Pang, A. M. Campbell, P. M. Laren // IEEE Transaction on Magnetics. – Vol-Mag-17. – № 1. – January, 1981.
10. Hlasnik, I. Could cryoturbogenerator armature winding be superconducting? / I. Hlasnik. – 03.05.01. June, 1982. Institute fur Technishe Physik.
11. Ivanov, S. N. Nekotorye voprosy ispolzovaniia sverkhprovodiashchikh obmotok vozbuzhdeniia v rezhime «zamorozhennogo» potoka / S. N. Ivanov, I. D. Lupkin // Izvestiia vuzov. Elektromekhanika. – 1982. – S. 1344-1347.
Ссылка на текст статьи
© 2017 G. N. Anisimov, A. V. Kolesova, R. R. Sattarov. This is an Open Access article distributed under the terms of the Russian Index of Science Citation License http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, allowing third parties to copy and redistribute the material in any medium or format and to remix, transform, and build upon the material for any purpose, even commercially, provided the original work is properly cited and states its license.
© 2017 Анисимов Г. Н., Колесова А. В., Саттаров Р. Р. Данная статья находится в Открытом Доступе и распространяется на условиях лицензии Российского Индекса Научного цитирования http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, в соответствии с которыми третьи лица имеют право копировать и повторно распространять этот материал на любых носителях и в любом формате, а также микшировать, изменять и использовать в качестве основы для любых целей, в том числе коммерческих, при условии, что на оригинальное произведение сделаны должным образом оформленные ссылки и что приведена информация о действующей в отношении него лицензии.
Произведение «ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН» созданное автором по имени Анисимов Г. Н., Колесова А. В., Саттаров Р. Р., публикуется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная
Основано на произведении с http://www.uzknastu.ru/files/translit/2017/II-1(30)/1.htm