Разработка синхронных электрических машин с композитными и объемными сверхпроводниками в роторе

• Автор: Пенкин, Владимир Тимофеевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 310 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Сверхпроводящие токонесущие элементы криогенных

электрических машин

Введение
1.1. Композитные провода на основе низкотемпературных сверхпроводниковых материалов
1.2. Композитные провода на основе высокотемпературных сверхпроводниковых материалов

1.2.1. Композитные провода 1-ого поколения

1.2.2. Композитные провода 2-ого поколения

1.2.3. Композитные провода переменного тока

1.2.4. Композитные провода на основе диборида магния
1.3. Объемные высокотемпературные сверхпроводники
1.3.1. Объемные ВТСП элементы из иттриевых керамик
1.3.2. Объемные ВТСП элементы из висмутовых керамик
1.3.3. Объемные ВТСП элементы из диборида магния
1.4. Листовые СП композиты
Выводы
Глава 2. Перспективные бортовые электроэнергетические комплексы со
сверхпроводниковыми электрическими машинами
2.1. Состояние разработок сверхпроводниковых
электрических машин для летательных аппаратов
2.2. Характеристика бортовых потребителей высокой
мощности
2.3. Структурные схемы бортовых АЭУ с СПСГ

2.3.1. Основные параметры привода установок с синхронными генераторами
2.3.2. Анализ удельных характеристик СПСГ и АЭУ в
целом
2.3.3. Компоновочная схема АЭУ
2.3.4. Особенности работы СПСГ в АЭУ ЛА
2.3.5. Возможные схемы криостатирования бортовых

2.4. Перспективные схемы ЛА с СПСГ
2.4.1. Преимущества электрического аэродвижения
2.4.2. Особенности внедрения технологии аэроэлектродвижения
2.5. Криогенный электропривод на базе ВТСП машин малой и средней мощности
Выводы
Глава 3. Бортовые синхронные электрические машины с композитными
НТСП обмотками ротора
Введение
3.1. Перспективные конструктивные схемы бортовых и промышленных СПСГ большой мощности
3.2. Построение методики проектного расчета СПСГ
3.3. Методика проектного расчета электромагнитного криоэкрана СПОВ
3.3.1. Постановка задачи расчета криоэкрана СПОВ
3.3.2. Аналитические решения сопряженной задачи расчета тепловых и электромагнитных процессов в криоэкране

3.3.3. Результаты численного расчета криоэкрана СПОВ на
основе интегральных уравнений
3.4. Проектные методы расчета параметров кольцевой
обмотки якоря и рейстрековой СПОВ бортовых СПСГ
3.4.1. Общая постановка задачи
3.4.2. Аналитические зависимости для расчета индуктивных параметров СПСГ
3.4.3. Оценка потерь в проводящих экранирующих оболочках
3.4.4. Индуктивные параметры СПСГ с рейстрековым индуктором
3.4.5. Сопоставление характеристик и параметров СПСГ
с различными типами обмоток якоря
3.4.6. Экспериментальное определение индуктивных параметров макета якоря с кольцевой обмоткой и рейстрековым индуктором
3.5. Конструкция авиационного СПСГ и экспериментальное определение его характеристик
Выводы
Глава 4. Гистерезисные электродвигатели с объемными ВТСП
элементами
Введение
4.1. Методики расчета и проектирования гистерезисных
электродвигателей с монодоменными ВТСП элементами
4.1.1. Конструктивные схемы и общая постановка задачи
4.1.2. Двухмерные распределения магнитных полей в
ВТСП электродвигателях

волокон, ведет себя с точки зрения кооперативных потерь как один объемный сверхпроводник.
В Toyohashi University of Technology (Япония) разработан метод транспонирования ВТСП волокон в проводах на основе Bi-2223 в серебряной матрице (рис. 1.9) для подавления электромагнитной связи между отдельными волокнами. Предложенный метод оказался эффективен в полях с амплитудой выше 10 мТл. Потери в ВТСП проводнике с шагом твистирования 9 мм почти в два раза ниже, чем для образца без скрутки. Другое направление по снижению гистерезисных и кооперативных потерь связано с увеличением поперечного сопротивления Bi-2223 ВТСП проводов при помощи высокорезистивных барьеров на основе Са2Си03 и SrZr03 с добавлением порошка Bi-2212. Перед протяжкой провода на поверхность одиночных ВСТП прутков наносились оксидные порошки. Сечение готового ВТСП проводника показано на рис.
1.9. Ухудшение критического тока, вызванное введением резистивного барьера, составляет около 10%. Несмотря на то, что провода с резистивным барьером
без барьера без барьера СЗ2С11 Оэ+ 8г/л()3 +
беэ скрутки 1Д=9мм ВІ2212 ВІ2
37 жил 37 жил И=14мм 1Л=16мм
19жнл 19жнл
Рис. 1.10. Потери на переменном токе в различных ВТСП проводниках 1-ого поколения.
обладают меньшим числом ВТСП волокон и большим шагом скрутки, величина потерь в переменном магнитном поле в них существенно снижена.