Секционирование сверхпроводящих магнитных систем статических индуктивных регулирующих устройств

• Автор: Копылов, Сергей Игоревич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 241 с. : ил.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СВЕРХПРОВОДЯЩИХ

МАГНИТНЫХ СИСТЕМ СТАТИЧЕСКИХ ИНДУКТИВНЫХ РЕГУЛИРУЮЩИХ УСРОЙСТВ.

1.1 Состояние и перспективы развития сверхпроводящих

материалов.

1.1.1 Низкотемпературные силовые сверхпроводящие провода

1.1.2 Высокотемпературные сверхпроводящие провода и

керамические кольца.

1.2 Трансформаторные устройства с коммутаторами

магнитного потока на основе сверхпроводящих экранов.

1.2.1 Анализ особенностей конструкций сверхпроводящих токоограничителей.

1.2.2 Токоограничивающие выключатели трансформаторного типа со сверхпроводящими экранами.
1.3 Сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии для
электроэнергетических систем.
1.3.1 Обзор экспериментальных исследований сверхпроводниковых индуктивных накопителей энергии.
1.3.2 Обзор расчётных и оптимизационных исследований сверхпроводящих магнитных систем индуктивных накопителей энергии.
1.4 Влияние способов секционирования сверхпроводящих
элементов на работу устройств различного назначения.
1.5 Электромагнитные процессы в статических индуктивных
регулирующих устройств.
1.5.1 Расчёт магнитного поля в многосекционных магнитных

системах.
Расчёт индуктивностей многосекционных магнитных систем и распределения токов по секциям.
Цель работы. Постановка задачи исследования.
ВЛИЯНИЕ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ
СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ЭКРАНОВ НА РЕГУЛИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА УСРОЙСТВ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА.
Расчёт неразветвлённой магнитной цепи с воздушным зазором с учётом рассеяния экрана.
Влияние экрана изготовленного в виде сверхпроводящего кольца на распределение магнитного потока в магнитопровода.
Расчёт индуктивного сопротивления рассеяния.
Влияние сверхпроводящих колец (секционирования экрана) ... на распределение магнитного потока в магнитопроводе. Определение составляющих комплексного сопротивления намагничивающей обмотки с помощью круговой диаграммы магнитной цепи с экраном.
Экспериментальное исследование влияния секционирования на работу сверхпроводящего токоограничивающего устройства.
Выводы.
СЕКЦИОНИРОВАНИЕ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ ИНДУКТИВНЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ.
Влияние геометрических параметров на энергоёмкость магнитной системы.
Многосекционные магнитные системы с параллельным соединением секций.

3.1.2 Многосекционные магнитные системы с последовательным ... 130 соединением секций.
3.1.3 Сравнение расчётных и экспериментальных данных
3.2 Защита сверхпроводящих магнитных систем с помощью
секционирования обмотки.
3.2.1 Последовательное соединение секций
3.2.2 Параллельное соединение секций
3.3 Влияние секционирования на гистерезисные потери в
магнитных системах.
3.3.1 Методика расчёта гистерезисных потерь
3.3.2 Анализ результатов
3.4 Выводы
4. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ НА
ЭНЕРГОЁМКОСТЬ СВЕРХПРОВОДНИКОВОГО ИНДУКТИВНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ.
4.1 Влияние условий секционирования на запасаемую
магнитной системой энергию.
4.1.1 Секционирование магнитной системы по критическим
характеристикам сверхпроводника.
4.1.2 Секционирование магнитной системы по механическим
характеристикам.
4.2 Анализ эффективности секционирования тороидальных
сверхпроводящих магнитных систем.
4.2.1 Методика расчёта тороидальных сверхпроводящих
магнитных систем.
4.2.2 Анализ результатов секционирования тороидальных
сверхпроводящих магнитных систем.
4.3 Выводы

совместно с граничным условием непрерывности Н на поверхности соленоида. Примером перехода от бесконечного цилиндра к конечной структуре является секционированный тор, показанный на рис. 1.9. У тора типа а магнитное поле в рабочем объеме кольцевое, у тора типа б - направлено вдоль оси [69].
Н б)
Рис. 1.9. Бессиловая конфигурация тора: (а) - магнитное поле в рабочем объеме,
(б) - направлено вдоль оси.
Необходимо отметить, что структуры конечных размеров не являются полностью «бессиловыми», однако давление на токонесущие поверхности в них значительно снижено.
Рассмотрим работы [70,71], целью которых является повышение эффективности управления процессом разряда сверхпроводниковой магнитной системы источника питания ограниченной мощности. Регулирование тока в данной схеме осуществляется ступенчатым изменением индуктивности, за счет последовательного отключения секций СПИН, связанных между собой индуктивно [70,71]. Такое регулирование даёт возможность уменьшить нереализуемый запас энергии в накопителе.
Принципиальная схема импульсного источника с регулируемой индуктивностью на у шаге регулирования представлена на рис. 1.10. Постоянство разрядного тока /, на преобразователе осуществляется при помощи автотрансформаторной схемы следующим образом.
В момент времени, когда ток /, уменьшается от 1Н до 1К ключ АГу1 замкнут, а Кп разомкнут. Когда /, = 1К ключ Кл размыкается, а Кп замыкается. В результате индуктивность источника уменьшается от величины