WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Испытания четырехполюсного синхронного ВТСП электродвигателя с радиальными ПМ показали, что при наличии ВТСП элементов в роторе его опрокидывающий момент возрос на 40 – 60%. Значительно увеличился КПД, который в номинальном режиме достигает значения 90%. Коэффициент мощности (cos ), независимо от режима работы ВТСП двигателя, лежит в диапазоне 0,95 – 0,99 (см. рис. 15).

U = 110 В, n = 3000 мин-1

а)

б)

Рисунок 15. Экспериментальные выходные характеристики четырехполюсного
ВТСП двигателя с радиальными ПМ: а без ВСТП; б с ВТСП

Результаты экспериментального исследования четырехполюсного ВТСП двигателя с тангенциальными ПМ показали, что наличие ВТСП элементов в роторе вставок увеличивает мощность машины на 30%, КПД на 5 – 10%, а коэффициент мощности при этом остается прежним.

В качестве примера, на рис. 16 показано сравнение результатов экспериментальных данных с теоретическими расчетами для двухполюсного ВТСП двигателя с композитным слоисто-блочным ротором (рис. 16а) и четырехполюсного ВТСП двигателя с тангенциальными ПМ (рис. 16б). Видно, что погрешность в номинальном режиме работы составляет ~10 – 15%, что позволяет рекомендовать рассмотренные алгоритмы численного расчета на этапе проектирования таких электрических машин.

а)

б)

Рисунок 16. Сопоставление теоретических расчетов с экспериментальными
исследованиями ВТСП двигателей: пунктирные линии теоретический расчет;
сплошные линии экспериментальные данные

На базе теоретических и экспериментальных исследований ВТСП двигателей с ПМ в диссертационной работе сформулированы рекомендации по использованию этих электрических машин в качестве приводов криогенных насосов и высокодинамичных приводов испытательных стендов для автомобильной промышленности.

Основные выводы и результаты

  1. Сделан обзор разработок и показано, что в настоящее время совершенствование ВТСП электрических машин и повышение их энергетических параметров связывают с возможностью использования в их активной зоне редкоземельных постоянных магнитов и массивных ВТСП элементов на основе иттриевой керамики.
  2. Предложены новые схемы двух- и четырехполюсных синхронных электродвигателей на основе массивных ВТСП элементов и постоянных магнитов, обладающих высокими массоэнергетическими показателями.
  3. Построенные в работе аналитические методики расчета двухмерных магнитных полей и выходных параметров двухполюсных синхронных ВТСП двигателей позволяют проводить сравнительный анализ параметров различных конструктивных схем таких двигателей с учетом физических свойств массивными ВТСП элементов и постоянных магнитов.
  4. Для двухполюсного синхронного ВТСП двигателя со слоисто-блочной структурой ротора определены оптимальные значения концентраций постоянных магнитов, ВТСП и ферромагнитных элементов, обеспечивающих получение предельных значений электромагнитной мощности при высоких значениях cos . Показано, что использование в составе композитного слоисто-блочного ротора пластин из массивных ВТСП элементов позволяет увеличить в 1,3 – 1,5 раза выходную мощность СП синхронных двигателей по сравнению с синхронными электродвигателями аналогичной конструкции (без ВТСП пластин) при тех же режимах охлаждения машины на уровне температур жидкого азота.
  5. Теоретические исследования показали, что синхронные двигатели с радиальными постоянными магнитами и слоистым сердечником ротора из ферромагнитных и ВТСП пластин, при рациональном выборе толщины ПМ, обеспечивают на 10 – 15 % более высокие энергетические показатели по сравнению с синхронными ВТСП двигателями со слоисто-блочной структурой ротора.
  6. Разработаны теоретические методы численного расчета двухмерных магнитных полей и параметров четырехполюсных синхронных электродвигателей с радиальными и тангенциальными ПМ и массивными ВТСП элементами в роторе, позволяющие проводить сравнительный анализ энергетических параметров различных конструктивных схем таких двигателей с учетом магнитных свойств элементов и реальной геометрии электрических машин.
  7. Результаты численных расчетов показали, что четырехполюсные синхронные ВТСП электродвигатели с радиальными постоянными магнитами на роторе обеспечивают более высокий уровень мощности по сравнению с ВТСП двигателями с тангенциальными магнитами.
  8. Разработаны конструкции, спроектированы, изготовлены и испытаны на стенде кафедры 310 МАИ экспериментальные модели:
  • двухполюсного синхронного ВТСП электродвигателя со слоисто-блочным ротором (DxL = 82x100мм) мощностью ~10 кВт при частоте вращения n = 3000 мин-1;
  • двухполюсного синхронного ВТСП электродвигателя со слоистым сердечником и радиальными ПМ (DxL = 62,7x80 мм) мощностью ~4 кВт при частоте вращения n = 3000 мин-1;
  • четырехполюсного синхронного ВТСП электродвигателя с радиальными ПМ на роторе (DxL = 84x78 мм) мощностью ~15 кВт при частоте вращения n = 6000 мин-1;
  • четырехполюсного синхронного ВТСП электродвигателя с тангенциальными ПМ на роторе (DxL = 84x78 мм) мощностью ~15 кВт при частоте вращения n = 6000 мин-1.
  1. Проведена модернизация криогенного стенда и дооснащение автоматизированного измерительного комплекса, позволяющего производить регистрацию и предварительную обработку экспериментальных данных в реальном масштабе времени в течение эксперимента.
  2. Экспериментальные исследования двух- и четырехполюсных синхронных ВТСП электродвигателей показали, что они устойчиво работают в среде жидкого азота, обеспечивая высокие удельные массоэнергетические показатели.
  3. Полученные экспериментальные характеристики синхронных ВТСП электродвигателей хорошо согласуются с теоретическими данными, что позволяет рекомендовать созданные теоретические модели для проектных расчетов высокоэффективных ВТСП приводов.
  4. На базе теоретических и экспериментальных исследований ВТСП электродвигателей с ПМ сформулированы рекомендации для использования их в качестве приводов криогенных насосов и высокодинамичных приводов испытательных стендов для автомобильной промышленности.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

  1. Дежин Д.С., Ковалев К.Л., Ковалев Л.К. Двигатели с композитным ротором на базе ВТСП и постоянных магнитов // Авиация и космонавтика – 2006: Сборн. тез. докл. Москва, 23–26 октября 2006. – С. 370.
  2. Dezhin D.S., Ilushin K.V., Koneev S.M.A., Kovalev K.L., Kovalev L.K., Penkin V.T., Poltavec V.N., Firsov V.P. A pump with HTS electrical drive for the cryogenic pipeline // CryoPrague-2006: Book of abstracts. July 17 – 21, 2006. – Praha, Czech republic. – P. 107.
  3. Дежин Д.С., Ильясов Р.И., Илюшин К.В., Ковалев Л.К., Конеев С.М.-А., Полтавец В.Н. Синхронные двигатели с объемными высокотемпературными сверхпроводниковыми элементами и возбуждением от постоянных магнитов // Электричество. – 2007. – № 2. – С. 28–33.
  4. Дежин Д.С., Кавун Ю.Ю., Ковалев Л.К. Синхронные электродвигатели с радиально тангенциальными магнитами // Электричество. – 2007. – №11. – С. 16–23.
  5. Дежин Д.С., Карпышев А.В., Ковалев К.Л., Ковалев Л.К., Конеев С.М.-А., Полтавец В.Н., Фирсов В.П. Опыт создания криогенных насосов для силовых кабельных линий // Конференция по физике конденсированного состояния, сверхпроводимости и материаловедению: Сборн. ан. докл. Москва, 26–30 ноября 2007. – С. 231.
  6. Дежин Д.С., Ковалев К.Л. Электродвигатель с композитным ротором на основе ВТСП, постоянных магнитов и ферромагнитных элементов // Конференция по физике конденсированного состояния, сверхпроводимости и материаловедению: Сборн. ан. докл. Москва, 26–30 ноября 2007. – С. 227.
  7. Дежин Д.С., Ковалев К.Л. Синхронный электродвигатель со слоисто-блочным ротором с постоянными магнитами и массивными ВТСП элементами // Информационные технологии в авиационной и космической технике-2008: Сборн. тез. докл. Москва, 21–24 апреля 2008. – С. 59.
  8. Дежин Д.С., Ильясов Р.И., Ковалев К.Л., Ковалев Л.К. Электродвигатель с композитным ротором на основе ВТСП, постоянных магнитов и ферромагнитных элементов // Электричество. – 2008. – №8. – С. 40–46.
  9. Дежин Д.С. Численные способы расчета двух- и четырехполюсных синхронных ВТСП электродвигателей с постоянными магнитами // Авиация и космонавтика – 2008: Сборн. тез. докл. Москва, 20–23 октября 2008. – С. 209.
  10. Пат. 71190. Российская Федерация, МПК51 Н02К 55/02, Н02К 1/02. Сверхпроводниковая синхронная электрическая машина с композитным ротором / Дежин Д.С., Ковалев К.Л., Ковалев Л.К. и др.; заявитель и патентообладатель Московский авиационный институт. – опубл. 27.02.08, Бюл. №6. – 2 с.
Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»