Теоретические исследования электромагнитной совместимости тягового сверхпроводникового оборудования с электрооборудованием традиционного исполнения

• Автор: Никитин, Виктор Валерьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 392 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений ВВЕДЕНИЕ

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ В ТЕХНИКЕ. ПРОБЛЕМА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ СВЕРХПРОВОДНИКОВОГО И ТРАДИЦИОННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.

1.1. Применение сверхпроводников в различных областях техники.

1.2. Тяговые электрические передачи со сверхпроводниковым оборудованием перспективных колесных наземных транспортных средств.
1.3. Проблема электромагнитной совместимости сверхпроводниково-го и традиционного электрооборудования.
Выводы.
2. ДВУМЕРНАЯ ЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КАТУШКИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ТРАДИЦИОННОГО ИСПОЛНЕНИЯ.

2.1. Постановка задачи. Допущения.

2.2. Математическая модель традиционной электрической машины.

2.3. Двумерная линейная теория системы электромагнитного взаимодействия сверхпроводящей катушки и традиционной электрической машины.
2.4. Расчет электромагнитной силы взаимодействия между сверхпроводящей катушкой и электрической машиной традиционного исполнения и внесенной индуктивности сверхпроводящей катушки.
2.5. Результаты расчетов электромагнитного взаимодействия сверхпроводящей катушки и электрических машин традиционного исполнения.

Выводы.

3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СВЕРХПРОВОДНИКОВОЙ КАТУШКИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ТРАДИЦИОННОГО ИСПОЛНЕНИЯ
3.1. Анализ численных методов расчета электромагнитных полей.
3.2. Некоторые аспекты численной реализации метода вторичных источников.
3.3. Трехмерная нелинейная численная модель электромагнитного взаимодействия сверхпроводящей катушки и электрической машины традиционного исполнения.
3.4. Алгоритм и структура программы, реализующей вычислительную часть трехмерной нелинейной модели электромагнитного взаимодействия сверхпроводящей катушки и электрической машины традиционного исполнения.
3.5. Двумерная нелинейная численная модель взаимодействия сверхпроводящей катушки и электромагнитного аппарата.
3.6. Результаты расчетов по разработанным численным моделям. Выводы
4, МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ СВЕРХПРОВОДНИКОВОГО И ТРАДИЦИОННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
4.1. Методика оптимизации геометрии поперечного сечения индукторов сверхпроводниковых индуктивных накопителей энергии.
4.2. Метод оптимизации осесимметричных индукторов с активными экранами.
4.3. Сверхпроводниковая униполярная электрическая машина с уменьшенным внешним магнитным полем.
4.4. Методика расчета коэффициентов экранирования ферромагнитных экранов плоской и цилиндрической геометрии.
4.5. Синтез ферромагнитных экранов неаналитических форм.

Выводы

5. ВЕРИФИКАЦИЯ ЛИНЕЙНОЙ ТЕОРИИ И НЕЛИНЕЙНОЙ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СПК И ТЭМ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
5.1. Верификация линейной теории и трехмерной нелинейной численной модели электромагнитного взаимодействия СГЖ и ТЭМ.
5.2. Экспериментальное исследование влияния внешнего магнитного поля на функционирование ЭМА.
5.3. Экспериментальные исследования плоских ферромагнитных экранов.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение 1. Программа расчета влияния внешнего магнитного поля сверхпроводящей катушки на магнитное поле в воздушном зазоре электрической машины традиционного исполнения.
Приложение 2. Трехмерная нелинейная численная модель электромагнитного влияния сверхпроводящей катушки на электрическую машину традиционного исполнения (текст программы).
Приложение 3. Программа расчета вращающего момента (силы притяжения) якоря электромагнитного аппарата, помещенного в сильное внешнее магнитное поле.
Приложение 4. Программа расчета и оптимизации линейного сверхпроводникового индуктивного накопителя энергии с тремя экранирующими катушками.
Приложение 5. Текст технического задания на выполнение расчетных работ по проблеме электромагнитного взаимодействия сверхпроводящей катушки и электрической машины традиционного исполнения.

С.ФУ-1н11-1^- = 0 хнсИ -С2Ф/я -А-ВУ-РС0 =0.
(1.14)
(1.15)
Система (1.14), (1.15) приводится к уравнениям Бернулли, описывающим законы изменения тока накопителя и магнитного потока двигателя при условии У^сопбС
—7- +—гн + ~м - 0; а ? ТЕ I н
<Л (П 11 __ _ -
+-------------+ М7 Ф = 0,
си{ф) ТЕФ
где Мх = {А + ВУ + Гсо)Утр- М2= СхСгУ
(1.16)
(1.17)
Ь{А + ВУ + Рсо)
Решения (1.16), (1.17) имеют вид
>„ =Ж2-М,ТЕ)Ж+мл
■ Е У

-М2Г£

+ М2Г,
(1.18)
(1.19)
где 70, Фо - начальные значения тока накопителя и магнитного потока двигателя.
По выражениям (1.18), (1.19) были выполнены расчеты зависимостей магнитного потока и тока СПИН для случая движения перспективного автономного локомотива с поездом массой 3000 т на участке пути с уклоном -8%о (рис. 1.5). Поскольку в расчетах начальный ток СПИН принят /0=0, то на первом этапе регулировочного торможения (пока суммарная тормозная сила не уравновесилась ускоряющей силой от уклона пути) движение осуществляется с Ф=сош1:, за счет чего скорость движения несколько возрастает. На вто-