Параметры сверхпроводящего трансформатора.
Методика определения плотности тока и активного сопротивления в СП трансформаторах существенно отличается от определения этих величин в обычных, традиционных трансформаторах. Плотность тока и, соответственно, ток в трансформаторах со сверхпроводящими обмотками содержат две составляющие: 1) нормальную и 2) сверхпроводящую. Нормальная оставляющая тока ограничивается сопротивлением RH, препятствующим движению нормальных электронов и обуславливающим потери в обмотках, а сверхпроводящая - кинетической индуктивностью Lк, не вызывая потерь. Кинетическая индуктивность по своей природе отличается от обычной полевой индуктивности и является новым параметром, учет которого необходим в теории СП трансформаторов.
Электрическая схема определения токов и соединения сопротивления Rн и индуктивности LK показана на рис. 52(а)[18]. Для переменного синусоидального тока с угловой частотой ω схема принимает вид, показанный на рис. 52(6).
Параллельное соединение Rн и Хκ=ωΖκ можно заменить последовательным соединением двух эквивалентных сопротивлений: активного сопротивления ΔR и реактивного кинетического сопротивления ΔΧ (см. рис. 52в).
Для эквивалентных сопротивлений имеем:
Рис. 52. Эквивалентные схемы замещения для токов
Для сверхпроводников второго рода эквивалентные сопротивления ΔR и ΔХ получаются при постановке значений Rн и Lк из уравнений (4.63) и (4.64) в уравнения (4.59) и (4.60).
После определения параметров СП трансформатора, могут быть построены эквивалентные электрические схемы замещения.
На рис. 53 и 54 показаны электрические схемы замещения двух - и трехобмоточных СП трансформаторов для расчета переходных и стационарных процессов.
На рис. 53 приведены электрические схемы замещения двухобмоточного СП трансформатора для определения токов в переходных и стационарных процессах.
Рис. 53. Электрические схемы замещения двухобмоточного СП трансформатора
а) - схема для переходных процессов
б) - схема для стационарных процессов
На рис. 54 представлены электрические схемы замещения трехобмоточного трансформатора для определения переходных и стационарных процессов. На рис. 55 даны электрические схемы замещения СП трансформатора с отдельной обмоткой возбуждения [43] в переходных и стационарных процессах.
Рис. 54. Электрические схемы замещения трехобмоточного СП трансформатора
а) - схема для переходных процессов
б) - схема для стационарных процессов
Рис. 55. Электрические схемы замещения СП трансформатора
с отдельной обмоткой возбуждения
а) - схема для переходных процессов
б) - схема для стационарных процессов
Применение СП обмоток с высокой плотностью тока вызывает изменение геометрических размеров и параметров трансформатора.
В целях увеличения токонесущей способности обмоток СПТ, обмотки трансформатора выполняются неплотной намоткой, с шагом t и расстоянием между осями соседних витков [19,224]:
Рис. 56. К расчету индуктивного сопротивления рассеяния СП обмотки трансформатора
здесь:
В связи с тем, что k≤1, КПД СП трансформатора определяется потерями в магнитопроводе. Для уменьшения магнитных потерь стержни трансформатора могут быть выполнены без железа, при этом железное ярмо сохраняется для замыкания магнитного потока или магнитопровод может быть изготовлен полностью безжелезным, что возможно в СП трансформаторах тороидального типа. В случае же выполнения железных магнитопроводов, эффективным средством для уменьшения магнитных потерь является использование в качестве материала магнитопровода аморфной электротехнической стали.
