Ш.И. Лутидзе, Э.А. Джафаров
“Сверхпроводящие трансформаторы”. Москва: ООО Издательство “Научтехлитиздат”, 2002.
В книге изложены электродинамика сверхпроводников и основы расчета сверхпроводящих проводов и сверхпроводящих обмоток.
Даны методы расчета сверхпроводящих трансформаторов с пульсирующим и вращающимся магнитным полем.
Рассмотрены сверхпроводящие трансформаторы с ферромагнитными и неферромагнитными магнитопроводом с отдельной обмоткой возбуждения.
Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области разработки и создания сверхпроводящих трансформаторов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Использование сверхпроводимости в силовых трансформаторах требует в первую очередь рассмотрения электродинамики сверхпроводников и, на ее основе, разработки общих методов расчета электромагнитного поля в сверхпроводниковой среде и методов расчета сверхпроводящих (СП) электрических цепей.
Электродинамика сверхпроводников, приведенная в монографии, построена на основе Максвелловских уравнений электромагнитного поля, с учетом двухжидкостной модели Гортера - Казимира, использованной в теории Лондонов и феноменологической теории Гинзбурга - Ландау применительно к сверхпроводящей среде, как нелинейной среде.
При таком рассмотрении, в математической модели электромагнитных процессов сверхпроводящей среды, кроме удельных параметров: удельного сопротивления, удельной магнитной и удельной диэлектрической проницаемостей, необходимо использование также и удельной кинетической индуктивности, а для исследования электрических сверхпроводящих цепей, кроме параметров: активного сопротивления, полевой индуктивности и емкости, дополнительного параметра - кинетической индуктивности.
Задача уменьшения потерь и увеличения токонесущей способности, при одновременном уменьшении массогабаритных показателей сверхпроводящих трансформаторов (СПТ), полностью может быть решена на основе использования предложенной математической модели и оптимизации вышеприведенных параметров СП трансформатора.
В связи с тем, что активное сопротивление и кинетическая индуктивность сверхпроводников, как нелинейные параметры, всецело зависят от интенсивности магнитного поля, возникла задача осуществления оптимального распределения магнитного поля в отдельных многожильных сверхпроводящих проводах и в СП обмотках с целью уменьшения потерь и расхода материала.
Вследствие этого, наиболее целесообразным оказалось использование многожильных сверхпроводящих проводов (СПП) с локализованным магнитным полем, что дает максимальное увеличение критической плотности тока отдельных СП жил, находящихся в собственных магнитных полях.
Решение этих вопросов тесно связано с конструктивным выполнением сверхпроводящих проводов и сверхпроводящих обмоток, их размещением относительно друг друга в пространстве, необходимостью, в ряде случаев, использования отдельных обмоток возбуждения для создания магнитного потока в магнитопроводе сверхпроводящего силового трансформатора.
Для достижения наилучшего эффекта использования сверхпроводящего трансформатора, выявлена целесообразность уменьшения взаимного влияния его токонесущих элементов друг на друга, разделения в пространстве магнитных потоков рассеяния и возбуждения.
Развитие элементов силовой электроники: полностью управляемых GTO - тиристоров и мощных ЮРТ - транзисторов для сверхпроводящих трансформаторов электромашинного типа с вращающимся магнитным полем, значительно расширяет этот класс электротехнических устройств нового поколения.
В трансформаторах такого типа вращающееся магнитное поле может быть создано не только с помощью трехфазного переменного тока, но и постоянным электрическим током при пространственном переключении элементов сверхпроводящих обмоток на основе бесконтактного полупроводникового переключателя. Этот способ возбуждения вращающегося магнитного поля дает возможность создания компактных сверхпроводящих трансформаторов постоянного тока, инверторов и выпрямителей.
Вышеуказанные проблемы и вопросы рассмотрены в данной монографии.
В книге использованы разработки авторов, проводимые в лаборатории криогенной электротехники ЭНИНа им. Г.М. Кржижановского по исследованию сверхпроводящих электрических машин и трансформаторов под руководством д.т.н., проф. Лутидзе Ш.И.
Монография не содержит вопросы, связанные с криообеспечением СП устройств, технологией и технике - экономическими показателями сверхпроводящих трансформаторов.
Из-за ограниченного объема, в ней не рассмотрены: регулирование сверхпроводящих трансформаторов, применение дополнительных защитных обмоток, сверхпроводящих экранов и т.д.
Авторы.
