СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЕ РАЗНОИМЕННОПОЛЮСНЫЕ МПТ
Применение для обмотки якоря СП или КП нерационально вследствие того, что размещение якоря с коллектором в криостате требует отвода больших потерь трения щеток о коллектор и недопустимость щеток в криостате. Размещение в криостате только одной якорной обмотки без коллектора связано с большим тепле притоком через проводники, соединяющие обмотку якоря с коллекторными пластинами, и усложняет конструкции. Таким образом, реальным является использование СП и КП только для обмотки возбуждения.
Максимальная мощность, на которую можно построить одноякорную МПТ обычного исполнения при частоте вращения п = 1,7..3,4 об/с, составляет примерно 10 МВт.
Сверхпроводниковую МПТ можно выполнить мощностью 40 МВт при п « « 3,4 об/с и 200 МВт при 34 об/с (рис. 10.22).
Таким образом, применение СПОВ позволяет повысить предельную мощность МПТ в несколько раз при одновременном снижении относительной массы (стоимости) и повышении КПД.
Коллекторные машины со СПОВ без ферромагнитопровода имеют ряд достоинств:
а) меньшая относительная масса и больший КПД (примерно на 1,5%);
б) меньший момент инерции якоря (в 1,5—2 раза) вследствие отсутст вия стального магнитопровода якоря;
в) большая перегрузочная .способность и высокие динамические характеснижается время переходного процесса при пуске, реверсе и останове); коммутация: искрения на коллекторе практически нет, так как отсутствй1а^ф^фомагнитопровода снижает значение реактивной ЭДС;
д) повышение предельной мощности машины;
е) линейность характеристик, что облегчает регулирование.
Коллекторные машины со СП индуктором найдут применение в металлургии, морском флоте и т. д. Они особенно эффективны как реверсивные двигатели прокатных станов и т. д. Применение СПМПТ может повысить производительность существующих прокатных станов на 10—12%.
В 1969 г. в СССР испытана коллекторная машина постоянного тока мощностью 2,7 кВт со СП индуктором без стального магнитопровода. СПОВ, разме-, щенная в статическом вертикальном криостате, выполнена из кабеля (6 жил из 65 БТ диаметром 0,27 мм и одна медная жила). Форма катушки — седлообразная, коэффициент заполнения провода сверхпроводником 0,75. Якорь, расположенный во внутренней (теплой) зоне криостата, собран из гетинаксовых шайб укрепленных на валу из немагнитной стали. В пазы шайб уложена [медная обмотка. В якоре предусмотрены аксимальные и радиальные каналы охлаждения. Криостат состоял из гелиевого и азотного сосудов, изготовленных из немагнитной нержавеющей стали.
Испытания машины в двигательном и генераторном режимах, в установившихся и переходных режимах, показали ее надежность и подтвердили ожидаемые достоинства СП коллекторных машин.
В СПМПТ по сравнению с базовой обычного исполнения: а) относительная мощность возросла примерно в 2 раза,га КПД примерно на 1,5 %; б) реактивная ЭДС снизилась примерно в 3 раза,гаЪремя запуска — примерно в 1,5 раза.
По расчетным данным, мощный коллекторный двигатель постоянного тока со СП индуктором будет иметь примерно в 2,5 раза меньшую относительную массу и в 2 раза меньшие относительные потери.
Принципиальная конструктивная схема четырехполюсной коллекторной МПТ со СПОВ и якорем без ферромагнитопровода приведена на рис. 10.23.
СЛОВ 2 и сверхпроводниковые*коммутирующие катушки 3 расположены в цилиндрическом криостате 4. Наружный корпус криостата может быть выполнен из титана. (Он прочен и'немагнитен). СП катушки и криостат должны быть надежно укреплены, так как они передают момент вращения машины. Число катушек равно числу полюсов, и их размеры должны определяться из условий оптимизации массы (или приведенной стоимости) машины.
На СПОВ действуют силы, передающие момент, так как отсутствует ферро-магнитопровод, к которому обычно эти силы прилагаются. Поэтому криостат, в котором расположены СПОВ, необходимо крепить к станине специаль тягами /, по которым возможен большой теплоприток из теплой зоны в ную. Для снижения тепЛопрйтока тяги специальной конструкций выпоЛнягдтсй из титана.
Возможно выполнение бессиловой конструкции с бифилярными обмотками. Особенностью машины является защита ОВ от воздействия реакции якоря без использования компенсационных обмоток.
В СССР ведутся исследования по созданию мощного малоинерционного реверсивного СП коллекторного двигателя постоянного тока. Испытан модельный коллекторный компенсированный СП двигатель мощностью 200 кВт при 6,67 об/с с горизонтальным расположением оси машины. В теплой зоне криостата расположен якорь диаметром 0,58 м с активной длиной 0,2 м. Испытание показало полное отсутствие искрения при двукратном значении тока якоря. Для сопоставления характеристик были испытаны два типа якорей: коллекторный и с контактными кольцами (вентильный). Сопоставление по моменту инерции СП двигателей (коллекторного и вентильного) с базовым традиционного исполнения (табл. 10.10) показывает, что вариант с вентильным двигателем допускает дальнейшее^ снижение момента инерции и, следовательно, улучшение динамических свойств двигателя.
Двигатель с контактными кольцами дает возможность повысить предельную мощность и может быть использован в качестве вентильного (синхронного) двигателя с датчиком положения ротора или как асинхронный двигатель.
|
и |
В ЧССР в 1974 г. создана сверхпроводниковая модельная двухполюсная коллекторная машина кратковременного (5 мин) действия с рном = 55 кВт, об/с со следующими данными:
Сверхпроводник стабилизирован медью. Форма ОВ такова, что в коммутируемой части ОЯ отсутствуют радиальные составляющие магнитного поля. Криостат разборный с индиевыми и резиновыми уплотнениями. Для теплового экранирования используется жидкий водород. На внутренней поверхности теплой зоны криостата расположена компенсационная обмотка. ОЯ закреплена на поверхности цилиндра из слоистого стеклопластика. Коллектор вынесен »ны криостата, что снижает влияние магнитного поля на его работу.
[тания показали хорошие коммутационные характеристики; необхо-димост^щ^югократных тренировок для повышения тока; увеличение расхода гелия с ростом вибрации машины.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.