Сверхпроводниковая электрическая машина с кольцевой обмоткой якоря

Авторы

Габрелян А. С.^*, Иванов Н. С.^**, Кондрашов Д. А., Коренчук К. Ю.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: artgab21@gmail.com
**e-mail: n.s.ivanov88@gmail.ru

Аннотация

В настоящее время основной тенденцией развития транспорта является переход на электродвижение, что обусловлено повышенными требованиями к экологичности и КПД транспортных систем. Важнейшим параметром, определяющим перспективность электротранспорта, является удельная мощность электрических машин (генераторов и двигателей). Так, например, для полностью электрического самолета необходимы электрические машины с удельной мощностью свыше 20 кВт/кг [20]. Как показывают исследования, достичь таких показателей удельной мощности возможно только при использовании криогенного охлаждения и применения современных сверхпроводниковых материалов. В статье рассмотрены перспективные схемы полностью сверхпроводниковых электрических машин с высокой удельной мощностью. Представлены методики их расчета, результаты конечно-элементного моделирования и численного эксперимента.

Ключевые слова

переход транспорта на электродвижение, высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) для электротранспорта, кольцевая обмотка якоря, улучшенные массогабаритные показатели ВТСП двигателей и генераторов

Библиографический список

1. Тархов С.А. Эволюционная морфология транспортных сетей. – Смоленск: Универсум, 2006. – 386 с.

2. Witte M. Impacts of Electric Vehicles, 2011. URL: http://www.ec.europa.eu/

3. Щербаков В. ВТСП провода 2-го поколения: от пилотной технологии к промышленной // Сверхпроводники для электроэнергетики. 2007. Т. 4. Вып. 1. URL: http://perst.isssph.kiae.ru/supercond/bulletein.php?id=98&menu=bull_subj

4. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. – М.: Высшая школа, 1990.– 416 с.

5. Глебов И.А., Данилевич Я.Б., Шахтарин В.Н. Турбогенераторы с использованием сверхпроводимости. – Л.: Наука, 1981. – 231 с.

6. Jun Z., Feng X., Wei C., Yijun D., Jin C. and Wenbin T. The Study and Test for 1MW High Temperature Superconducting Motor. // IEEE/CSC & ESAS European Superconductivity News Forum. 2012. No. 22, pp. 6 – 9.

7. Dezhin D., Ilyasov R., Kozub S., Kovalev K. and Verzhbitsky L. Synchronous motor with HTS-2G wires // Journal of Physics: Conference Series. 2014. Vol. 507. No. 3, p. 32011.

8. Kovalev K., Kovalev L., Poltavets V., Samsonovich S., Ilyasov R., Levin A. and Surin M. Synchronous Generator with HTS-2G field coils for Windmills with output power 1 MW // Journal of Physics: Conference Series. 2014. Vol. 507. No. 3, p. 32023.

9. Luongo C.A., Masson P.J., Nam T., Mavris D., Kim H.D., Brown G.V., Waters M. and Hall D.W. Next Generation More-Electric-Aircraft: A Potential Application for HTS Superconductors // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2009. Vol. 19. No. 3. Part 2, pp. 1055 – 1068.

10. Qu R., Liu Y. and Wang J. Review of Superconducting Generator Topologies for Direct-Drive Wind Turbines // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2013. Vol. 23. No. 3, pp. 1 – 6.

11. Wang J., Qu R. and Liu Y. Comparison Study of Superconducting Generators with Multiphase Armature Windings for Large-scale Direct-drive Wind Turbines // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2013. Vol. 23. No. 3, pp. 1 – 5.

12. Fleshler S., DeMoranville K., Gannon J., Li X., Podtburg E., Rupich M.W., Sathyamurthy S., Thieme C.L.H., Tucker D. and Whitman L. Development Status of AMSC Amperium ^® Wire // Journal of Physics Conference Series. 2014. Vol. 507. No. 2, p. 22005.

13. Kozub L., Bogdanov S., Dezhin I., Kashtanov D., Kovalev E., Shuvalov K., Smirnov V., Sytnik V., Shcherbakov V., Tkachenko P. HTS racetrack coils for electrical machines // Proceedings of Cryogenics. 2014, pp. 283 – 287.

14. Пенкин В.Т. Сверхпроводниковый синхронный генератор для автономной энергетической установки летательного аппарата: Дисс. ... канд. техн. наук. – М.: МАИ, 1990. – 233 с.

15. Постников И.М. Проектирование электрических машин. – Киев: Государственное изд-во технической литературы УССР, 1960. – 910 с.

16. Бут Д.А. Основы электромеханики: Учебное пособие. – М.: Изд-во МАИ, 1996. – 365 с.

17. Ковалев К.Л., Дежин Д.С., Иванов Н.С. Оценка перспектив увеличения удельной мощности электрических машин для БЭС и ПЭС // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2015. № 4(35). С. 9 –16.

18. СуперОкс. Сверхпроводник в будущее. URL: http://www.superox.ru/products/973-vtspprovod/

19. Li G., Liu H., WangY.-S. and Zhang H. Frequency-Dependence and Anisotropy of AC Losses of Bi2223/Ag and YBCO-Coated Conductors // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2016. Vol. 26. No. 4. URL: http:/ieeexplore.org/document/7399394/

20. Strategic Research & Innovation Agenda (SRIA). / Materials of Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe (ACARE) SRA 1 (2002), SRA 2 (2004) and an Addendum to SRA 2 (2008).

21. American Superconductor (AMSC). URL: http://www.amsc.com/

22. Журавлев С.В., Зечихин Б.С., Кузьмичев Р.В. Аналитический расчет магнитного поля в активной зоне синхронных машин с постоянными магнитами // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 1. С. 197 – 209.

Скачать статью