Изготовление и испытание высокотемпературной сверхпроводниковой катушки для макета двигателя беспилотного летательного аппарата
Ключевые слова:
высокотемпературная сверхпроводимость, потери на переменном токе, результаты испытания ВТСП катушек, электродвигатель для беспилотного летательного аппарата
Аннотация
Использование в электрических машинах обмоток на основе высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) позволяет увеличить эффективность машин за счет существенно более высокой допустимой токовой нагрузки, а также снизить массу и габаритные размеры, что делает возможным создание принципиально новых систем. Однако еще не до конца исследована работа ВТСП обмоток на переменном токе. В частности, критические параметры ВТСП катушки и короткого ВТСП образца существенно отличаются. Кроме того, при работе устройств на переменном токе в них возникают потери, в том числе в сверхпроводнике, правильное определение которых необходимо при разработке криогенной системы. В статье описан технологический процесс создания катушки типа рейстрек из ВТСП ленты второго поколения (2G ВТСП ленты), а также представлены результаты ее испытаний при температуре жидкого азота и различных значениях питающего напряжения. На основе полученных экспериментальных данных определены потери в ВТСП катушке на переменном токе. Результаты работы использованы при проектировании электродвигателя для беспилотного летательного аппарата.
Литература
de Bruyn B.J., Jansen J.W., Lomonova E.A. AC losses in HTS coils for high-frequency and non-sinusoidal currents. — Supercond. Sci. Technol., 2017, vol. 30, No. 9.
Zubko V., Fetisov S., Vysotsky V. Hysteresis Losses Analysis in 2G HTS cables. — IEEE Trans. Appl. Supercond., 2016, vol. 26, No. 3.
Ogawa J., Fukui S., Oka T., Sano Y., Ogawa M., Ranecky S. Experimental Investigation of AC Loss Characteristics in HTS Tape With Rotating Magnetic Field. — IEEE Trans. Appl. Supercond., 2017, vol. 27, No. 4.
Казовский Е.Я., Карцев В.П., Шахтарин В.Н. Сверхпроводящие магнитные системы. Л.: Наука, 1967, 323 с.
LOCTITE STYCAST [Электрон. pесурс] https://www. henkel-adhesives.com/us/en/product/potting-compounds/loctite_ stycast_2850ftbl.html (дата обращения 09.01.2019).
LabVIEW [Электрон. pесурс] http://www.ni.com/ru-ru/ shop/labview.html (дата обращения 09.01.2019).
Kovalev K.L., Verzhbitsky L.G., Kozub S.S., Penkin V.T., Larionov A.E., Modestov K.A., Ivanov N.S., Tulinov E.E., Dubensky A.A. Brushless superconducting synchronous generator with claw-shaped poles and permanent magnets. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 26, iss. 3, April 2016, Article number 7405291, DOI: 10.1109/TASC.2016.2528995.
Ye Yang, Shiying Duan, Yi Ren, Yudong Jiang, Ling Feng, Xiao Zhang, Haibo Chai, Mingwei Kuang, Jiandong Wu, Xinsheng Yang and Yong Zhao. Design and Development of a Cryogen-free Superconducting Prototype Generator with YBCO Field Windings. DOI 10.1109/TASC.2016.2514349. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity.
Magnusson N., Paulsen M., Eliassen J.C., Abrahamsen A.B., Helleson S.M., Runde M., Nysveen A., Mostett L.E., Bjerkli J., King P. Fabrication of a Scaled MgB2 Racetrack Demonstrator Pole for a 10-MW Direct-Drive Wind Turbine Generator. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, iss. 4.
Amperium® Copper Laminated Wire [Электрон. pесурс] https://www.amsc.com/wp-content/uploads/CPRAMP8501_8502_ DS_A4_0414_WEB.pdf (дата обращения 09.01.2019].
Ковалев К.Л., Иванов Н.С., Ильясов Р.И., Некрасова Ю.Ю., Цепким В.Т., Дежин Д.С., Журавлев С.В. Перспективы применения сверхпроводниковых устройств на борту полностью электрического самолета с гибридной силовой установкой. — Электричество, 2018, № 10, c. 45—60.
#
de Bruyn B.J., Jansen J.W., Lomonova E.A. AC losses in HTS coils for high-frequency and non-sinusoidal currents. — Supercond. Sci. Technol., 2017, vol. 30, No. 9.
Zubko V., Fetisov S., Vysotsky V. Hysteresis Losses Analysis in 2G HTS cables. — IEEE Trans. Appl. Supercond., 2016, vol. 26, No. 3.
Ogawa J., Fukui S., Oka T., Sano Y., Ogawa M., Ranecky S. Experimental Investigation of AC Loss Characteristics in HTS Tape With Rotating Magnetic Field. — IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 27, No. 4.
Kazovskiy Ye.Ya., Kartsev V.P., Shakhtarin V.N. Superconducting Sverkhprovodyashchiye magnitnye sistemy (magnetic systems). Leningrad, Nauka, 1967, 323 р.
LOCTITE STYCAST [Electron. resurs] https://www.henkel- adhesives.com/us/en/product/potting-compounds/loctite_stycast_ 2850ftbl.html (Data obrashcheniya 09.01.2019).
LabVIEW [Electron. resurs] http://www.ni.com/ru-ru/shop/ labview.html (Data obrashcheniya 09.01.2019).
Kovalev K.L., Verzhbitsky L.G., Kozub S.S., Penkin V.T., Larionov A.E., Modestov K.A., Ivanov N.S., Tulinov E.E., Dubensky A.A. Brushless superconducting synchronous generator with claw-shaped poles and permanent magnets. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 26, iss. 3, April 2016, Article number 7405291, DOI: 10.1109/TASC.2016.2528995.
Ye Yang, Shiying Duan, Yi Ren, Yudong Jiang, Ling Feng, Xiao Zhang, Haibo Chai, Mingwei Kuang, Jiandong Wu, Xinsheng Yang and Yong Zhao. Design and Development of a Cryogen-free Superconducting Prototype Generator with YBCO Field Windings. DOI 10.1109/TASC.2016.2514349. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity.
Magnusson N., Paulsen M., Eliassen J.C., Abrahamsen A.B., Ш!^ш S.M., Runde M., Nysveen A., Moslett L.E., Bjerkli J., King P. Fabrication of a Scaled MgB2 Racetrack Demonstrator Pole for a 10- MW Direct-Drive Wind Turbine Generator. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, iss. 4.
Amperium® Copper Laminated Wire [Электрон. pесурс] https://www.amsc.com/wp-content/uploads/CPRAMP8501_8502_ DS_A4_0414_WEB.pdf (Data obrashcheniya 09.01.2019].
Kovalev K.L., Ivanov N.S., Il’yasov R.I., Nekrasova Yu.Yu., Penkin V.T., Dezhin D.S., Zhuravlev S.V. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2018, No. 10, pp. 45—60.
Zubko V., Fetisov S., Vysotsky V. Hysteresis Losses Analysis in 2G HTS cables. — IEEE Trans. Appl. Supercond., 2016, vol. 26, No. 3.
Ogawa J., Fukui S., Oka T., Sano Y., Ogawa M., Ranecky S. Experimental Investigation of AC Loss Characteristics in HTS Tape With Rotating Magnetic Field. — IEEE Trans. Appl. Supercond., 2017, vol. 27, No. 4.
Казовский Е.Я., Карцев В.П., Шахтарин В.Н. Сверхпроводящие магнитные системы. Л.: Наука, 1967, 323 с.
LOCTITE STYCAST [Электрон. pесурс] https://www. henkel-adhesives.com/us/en/product/potting-compounds/loctite_ stycast_2850ftbl.html (дата обращения 09.01.2019).
LabVIEW [Электрон. pесурс] http://www.ni.com/ru-ru/ shop/labview.html (дата обращения 09.01.2019).
Kovalev K.L., Verzhbitsky L.G., Kozub S.S., Penkin V.T., Larionov A.E., Modestov K.A., Ivanov N.S., Tulinov E.E., Dubensky A.A. Brushless superconducting synchronous generator with claw-shaped poles and permanent magnets. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 26, iss. 3, April 2016, Article number 7405291, DOI: 10.1109/TASC.2016.2528995.
Ye Yang, Shiying Duan, Yi Ren, Yudong Jiang, Ling Feng, Xiao Zhang, Haibo Chai, Mingwei Kuang, Jiandong Wu, Xinsheng Yang and Yong Zhao. Design and Development of a Cryogen-free Superconducting Prototype Generator with YBCO Field Windings. DOI 10.1109/TASC.2016.2514349. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity.
Magnusson N., Paulsen M., Eliassen J.C., Abrahamsen A.B., Helleson S.M., Runde M., Nysveen A., Mostett L.E., Bjerkli J., King P. Fabrication of a Scaled MgB2 Racetrack Demonstrator Pole for a 10-MW Direct-Drive Wind Turbine Generator. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, iss. 4.
Amperium® Copper Laminated Wire [Электрон. pесурс] https://www.amsc.com/wp-content/uploads/CPRAMP8501_8502_ DS_A4_0414_WEB.pdf (дата обращения 09.01.2019].
Ковалев К.Л., Иванов Н.С., Ильясов Р.И., Некрасова Ю.Ю., Цепким В.Т., Дежин Д.С., Журавлев С.В. Перспективы применения сверхпроводниковых устройств на борту полностью электрического самолета с гибридной силовой установкой. — Электричество, 2018, № 10, c. 45—60.
#
de Bruyn B.J., Jansen J.W., Lomonova E.A. AC losses in HTS coils for high-frequency and non-sinusoidal currents. — Supercond. Sci. Technol., 2017, vol. 30, No. 9.
Zubko V., Fetisov S., Vysotsky V. Hysteresis Losses Analysis in 2G HTS cables. — IEEE Trans. Appl. Supercond., 2016, vol. 26, No. 3.
Ogawa J., Fukui S., Oka T., Sano Y., Ogawa M., Ranecky S. Experimental Investigation of AC Loss Characteristics in HTS Tape With Rotating Magnetic Field. — IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 27, No. 4.
Kazovskiy Ye.Ya., Kartsev V.P., Shakhtarin V.N. Superconducting Sverkhprovodyashchiye magnitnye sistemy (magnetic systems). Leningrad, Nauka, 1967, 323 р.
LOCTITE STYCAST [Electron. resurs] https://www.henkel- adhesives.com/us/en/product/potting-compounds/loctite_stycast_ 2850ftbl.html (Data obrashcheniya 09.01.2019).
LabVIEW [Electron. resurs] http://www.ni.com/ru-ru/shop/ labview.html (Data obrashcheniya 09.01.2019).
Kovalev K.L., Verzhbitsky L.G., Kozub S.S., Penkin V.T., Larionov A.E., Modestov K.A., Ivanov N.S., Tulinov E.E., Dubensky A.A. Brushless superconducting synchronous generator with claw-shaped poles and permanent magnets. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 26, iss. 3, April 2016, Article number 7405291, DOI: 10.1109/TASC.2016.2528995.
Ye Yang, Shiying Duan, Yi Ren, Yudong Jiang, Ling Feng, Xiao Zhang, Haibo Chai, Mingwei Kuang, Jiandong Wu, Xinsheng Yang and Yong Zhao. Design and Development of a Cryogen-free Superconducting Prototype Generator with YBCO Field Windings. DOI 10.1109/TASC.2016.2514349. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity.
Magnusson N., Paulsen M., Eliassen J.C., Abrahamsen A.B., Ш!^ш S.M., Runde M., Nysveen A., Moslett L.E., Bjerkli J., King P. Fabrication of a Scaled MgB2 Racetrack Demonstrator Pole for a 10- MW Direct-Drive Wind Turbine Generator. — IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, vol. 28, iss. 4.
Amperium® Copper Laminated Wire [Электрон. pесурс] https://www.amsc.com/wp-content/uploads/CPRAMP8501_8502_ DS_A4_0414_WEB.pdf (Data obrashcheniya 09.01.2019].
Kovalev K.L., Ivanov N.S., Il’yasov R.I., Nekrasova Yu.Yu., Penkin V.T., Dezhin D.S., Zhuravlev S.V. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2018, No. 10, pp. 45—60.
