×
13.01.2017
217.015.903f

СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике и предназначено для применения в качестве бесконтактного электромагнитного устройства ввода электрической энергии от обычной или сверхпроводящей энергетической сети в однофазный сверхпроводящий кабель или сверхпроводящую магнитную систему переменного тока промышленной частоты. Технический результат состоит в повышении токонесущей способности, мощности и кпд. Сверхпроводящий трансформатор содержит магнитопровод, криостат, силовые первичную и вторичную, многослойные цилиндрические сверхпроводящие обмотки с концентрически расположенными слоями витков. Многослойная цилиндрическая обмотка возбуждения с концентрически расположенными плотно намотанными витками и слоями, прилегающими друг к другу, присоединена параллельно силовой первичной обмотке, размещена между магнитопроводом и силовыми первичной и вторичной обмотками. Витки силовой первичной и вторичной обмоток выполнены неплотно намотанными. Слои витков размещены с зазором относительно друг друга. Многослойная цилиндрическая обмотка возбуждения размещена в криостате. Вне его жидкоазотной полости размещен конденсатор, параллельно подключенный к обмотке возбуждения, которая пространственно удалена от силовой первичной обмотки на расстояние (0,12÷0,15)R. Число витков первичной обмотки равно (1,02÷1,05) W, где R - радиус поперечного сечения силовой первичной обмотки, W - число витков обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения выполнена из высокотемпературного сверхпроводящего многожильного ленточного провода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для применения в качестве бесконтактного электромагнитного устройства ввода электрической энергии от обычной или сверхпроводящей энергетической сети или источника электроэнергии в однофазный сверхпроводящий кабель или сверхпроводящую магнитную систему переменного тока промышленной частоты.

Известен сверхпроводящий трансформатор, состоящий из магнитопровода, криостата, сверхпроводящих первичной и вторичной обмоток. Сверхпроводящие первичная и вторичная обмотки, размещенные на поверхностях кольцеобразных, концентрично расположенных трубчатых каркасов, имеют спиральную намотку такую, что витки обмоток образуют одну скрутку вокруг продольной оси кольцеобразной поверхности. Благодаря выполнению сверхпроводящей обмотки в виде спиральной, скрученной вокруг кольцевой поверхности трубчатого каркаса, все витки обмотки имеют одинаковую длину и занимают одинаковое положение в магнитном поле, образуя таким образом симметричную обмотку и симметричное магнитное поле, что позволяет уменьшить потери в сверхпроводящих обмотках. Применение в сверхпроводящих обмотках трансформатора проводников обмоток на расстоянии друг от друга по периметру поверхности кольцеобразного трубчатого каркаса позволяет снизить магнитное поле рассеяния и потери в сверхпроводнике и повысить токонесущую способность и КПД трансформатора (а.с. СССР №1228708, 1988 г.).

Недостатком такой конструкции сверхпроводящего трансформатора является наличие составляющей тока возбуждения в первичном токе первичной силовой обмотки, что приводит к наличию магнитного поля возбуждения в зоне расположения силовых первичной и вторичной обмоток, что снижает величину критического тока трансформатора, уменьшает его удельную мощность и, вызывая потери в силовых обмотках, уменьшает кпд сверхпроводящего трансформатора, увеличивает расход хладагента и электроэнергии на компенсацию потерь в сверхпроводящем трансформаторе.

Известен сверхпроводящий трансформатор, состоящий из разомкнутого магнитопровода, находящегося при комнатной температуре и выполненного без одного стержня, внутри которого размещен тороидальный неметаллический криостат. В гелиевой зоне криостата размещены первичная и вторичная сверхпроводящие силовые обмотки. Сверхпроводящий трансформатор снабжен отдельной обмоткой возбуждения, состоящей из плотно намотанных слоев и витков, находящейся при комнатной температуре и изготовленной из обычного проводникового материала (медь, алюминий) и экраном, изготовленным из высокотемпературного сверхпроводника и размещенным между обмоткой возбуждения и силовыми сверхпроводящими обмотками (а.с. СССР №1653465, 1991 г.).

Наличие сверхпроводящего экрана, внутри которого находится обмотка возбуждения, позволяет практически устранить влияние сильного магнитного поля возбуждения на область расположения силовых сверхпроводящих обмоток трансформатора и тем самым, уменьшая магнитные потери в них, увеличить кпд, токонесущую способность и мощность сверхпроводящего трансформатора.

Недостатком указанного сверхпроводящего трансформатора является выполнение обмотки возбуждения из обычного проводникового материала и размещение ее при комнатной температуре, что увеличивает массогабаритные показатели сверхпроводящего трансформатора. Наличие высокотемпературного сверхпроводящего экрана, размещенного в жидкоазотной полости криостата между силовыми первичной и вторичной сверхпроводящими обмотками и обмоткой возбуждения трансформатора, увеличивает массогабаритные показатели сверхпроводящего трансформатора и затраты на его охлаждение за счет потерь энергии в экране, а также расходы на высокотемпературный сверхпроводник, из которого изготовлен экран, снижает технико-экономические показатели сверхпроводящего трансформатора. Изготовление силовых сверхпроводящих обмоток трансформатора плотной намоткой слоев и витков значительно снижает токонесущую способность трансформатора ввиду воздействия магнитных полей рассеяния силовых первичных и вторичных обмоток друг на друга и одновременно увеличивая магнитные потери в обмотках снижает кпд, токонесущую способность и мощность сверхпроводящего трансформатора.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, заключается в устранении указанных недостатков, то есть в увеличении токонесущей способности, мощности и кпд сверхпроводящего трансформатора, уменьшении потерь энергии, расхода электроэнергии и хладагента.

Указанный технический результат достигается тем, что сверхпроводящий трансформатор содержит магнитопровод, криостат, силовые первичную и вторичную, многослойные цилиндрические сверхпроводящие обмотки с концентрически расположенными слоями витков и многослойную цилиндрическую обмотку возбуждения с концентрически расположенными, плотно намотанными витками и слоями, прилегающими друг к другу, присоединенную параллельно силовой первичной обмотке и размещенную между магнитопроводом и силовыми первичной и вторичной обмотками сверхпроводящего трансформатора, и витки силовой первичной и вторичной обмоток выполнены неплотно намотанными, а слои витков размещены с зазором относительно друг друга, причем многослойная цилиндрическая обмотка возбуждения размещена в криостате, вне жидкоазотной полости криостата размещен конденсатор, который параллельно подключен к обмотке возбуждения, при этом обмотка возбуждения пространственно удалена от силовой первичной обмотки на расстояние (0,12÷0,15)R, а число витков первичной обмотки равно (1,02÷1,05) W,

где R - радиус поперечного сечения силовой первичной обмотки,

W - число витков обмотки возбуждения,

и обмотка возбуждения выполнена из высокотемпературного сверхпроводящего многожильного ленточного провода.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически представлена конструктивная схема сверхпроводящего трансформатора, а на фиг. 2 - его электрическая схема.

Сверхпроводящий трансформатор 1 содержит магнитопровод 2 с размещенным на нем криостатом 3, внутри которого расположены силовые первичная обмотка 4, вторичная обмотка 5, цилиндрическая многослойная обмотка возбуждения 6 и находящийся вне криостата конденсатор 7.

Магнитопровод 2 стержневого типа представляет собой плоскошихтованную конструкцию, материалом которой является традиционная текстурированная холоднокатаная электротехническая сталь. В случае выполнения магнитопровода 2 из аморфной электротехнической стали, магнитная проницаемость которой во много раз выше лучших сортов традиционной электротехнической стали, магнитные потери энергии в нем значительно снижаются (в 5÷6 раз) как и ток намагничивания, что увеличивает токонесущую способность, мощность и кпд сверхпроводящего трансформатора.

Криостат 3 сверхпроводящего трансформатора представляет собой цилиндрическую тороидальную конструкцию, выполненную из неметаллического, например, стеклопластикового материала, исключающего появление как вихревых, так и круговых токов в режиме работы сверхпроводящего трансформатора 1. Рабочая низкотемпературная полость криостата 3 заполняется жидким азотом, в ней размещаются высокотемпературные сверхпроводящие силовые первичная обмотка 4, вторичная обмотка 5 и обмотка возбуждения 6 сверхпроводящего трансформатора 1.

Силовые цилиндрические первичная 4 и вторичная 5 обмотки сверхпроводящего трансформатора 1 выполнены многослойными с концентрически расположенными слоями и как и обмотка возбуждения 6 изготовлены из высокотемпературного сверхпроводящего многожильного ленточного провода первого или второго поколения. Но в отличие от обмотки возбуждения 6, витки силовых первичной 4 и вторичной 5 обмоток выполнены неплотной намоткой, а слои витков размещены с зазором относительно друг друга и имеют между собой сильную магнитную связь за счет близкого взаиморасположения и пространственно удалены от обмотки возбуждения 6 и магнитопровода 2 сверхпроводящего трансформатора 1.

Цилиндрическая многослойная обмотка возбуждения 6 с концентрически расположенными плотно прилегающими друг к другу слоями и плотно намотанными витками выполнена из высокотемпературного сверхпроводящего многожильного ленточного провода первого или второго поколения, присоединена параллельно силовой первичной обмотке 4 сверхпроводящего трансформатора 1 и функционирует как и силовые первичные 4 и вторичные 5 обмотки в жидкоазотной полости криостата 3. При этом обмотка возбуждения 6 пространственно удалена от силовой первичной обмотки 4 сверхпроводящего трансформатора 1 на расстояние равное (0,12÷0,15)R, а число витков силовой первичной обмотки 4 равно (1,02÷1,05)W, где R - радиус поперечного сечения силовой первичной обмотки 4; W - число витков обмотки возбуждения 6. Параллельно обмотке возбуждения 6 присоединен конденсатор 7, размещенный вне жидкоазотной полости криостата 3 и функционирующий при комнатной температуре. Конденсатор 7 предназначен для компенсации реактивной мощности силовой вторичной обмотки 5 сверхпроводящего трансформатора 1. Обмотка возбуждения 6 пространственно удалена от силовых первичной 4 и вторичной 5 обмоток, ввиду чего имеет с ними слабую магнитную связь и расположена ближе к магнитопроводу 2 сверхпроводящего трансформатора 1, находясь между магнитопроводом 2 и силовыми первичной 4 и вторичной 5 обмотками.

Сверхпроводящий трансформатор 1 работает следующим образом. При подключении силовой первичной обмотки 4 к источнику переменного напряжения в режиме нагрузки происходит перераспределение первичного тока сверхпроводящего трансформатора 1. Реактивная намагничивающая составляющая первичного тока протекает в обмотке возбуждения 6 и создает основной магнитный поток в магнитопроводе 2 сверхпроводящего трансформатора 1. Это происходит за счет выбора числа витков обмотки возбуждения 6, в 1,02÷1,05 раза меньшей, чем числа витков силовой первичной обмотки 4, к которой она присоединена параллельно. Перенос реактивной намагничивающей составляющей первичного тока из силовой первичной обмотки 4 в обмотку возбуждения 6 дает возможность разгрузить силовую первичную обмотку 4 от нескомпенсированного тока намагничивания (возбуждения). Таким образом происходит полная компенсация ампервитков силовых первичной 4 и вторичной 5 обмоток сверхпроводящего трансформатора 1. Разгрузка силовой первичной обмотки 4 от намагничивающего тока возбуждения снижает магнитное поле возбуждения в силовых первичной 4 и вторичной 5 обмотках сверхпроводящего трансформатора 1, что увеличивает критический ток его силовых обмоток, токонесущую способность сверхпроводящего трансформатора 1 и его мощность, а также уменьшая магнитные потери в обмотках, увеличивает кпд сверхпроводящего трансформатора 1.

Удаление в пространстве обмотки возбуждения 6, создающей сильное магнитное поле возбуждения от силовой первичной обмотки 4 сверхпроводящего трансформатора 1 на расстоянии равное (0,12÷0,15)R, а также и от силовой вторичной обмотки 5, позволит снизить до минимального уровня сильное магнитное поле возбуждения в зоне расположения силовых первичной 4 и вторичной 5 обмоток, что увеличивает их токонесущую способность и, уменьшая потери в этих обмотках, повышает кпд и мощность сверхпроводящего трансформатора 1.

Предложенный сверхпроводящий трансформатор с увеличенной токонесущей способностью, мощностью и кпд предназначен для сверхпроводящих энергетических систем и комплексов, его применение повышает технико-экономические показатели и конкурентноспособность этих систем по сравнению с энергосистемами с применением сверхпроводящих трансформаторов традиционного исполнения.


СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР
СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР
СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 567.
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c9

Ультразвуковой способ контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена

Использование: для ультразвукового контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена. Сущность: заключается в том, что возбуждают ультразвуковые волны в заданной зоне исследуемой детали с известной начальной плотностью ρ, измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473894
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2137

Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем

Изобретение относится к области изготовления микросхем и может быть использовано для изготовления многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных схем и анизотропных магниторезистивных преобразователей. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем и повышение их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474004
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.218e

Способ герметизации трубчатых электронагревателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности герметизации и срока службы ТЭН, а также снижении трудоемкости и ускорении процесса герметизации. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474091
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.245f

Широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения

Использование: для определения пространственно-спектральных характеристик рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения включает герметичный корпус, в котором расположены каналы регистрации, каждый из которых включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474813
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013
Показаны записи 1-10 из 417.
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c9

Ультразвуковой способ контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена

Использование: для ультразвукового контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена. Сущность: заключается в том, что возбуждают ультразвуковые волны в заданной зоне исследуемой детали с известной начальной плотностью ρ, измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473894
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2137

Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем

Изобретение относится к области изготовления микросхем и может быть использовано для изготовления многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных схем и анизотропных магниторезистивных преобразователей. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем и повышение их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474004
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.218e

Способ герметизации трубчатых электронагревателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности герметизации и срока службы ТЭН, а также снижении трудоемкости и ускорении процесса герметизации. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474091
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.245f

Широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения

Использование: для определения пространственно-спектральных характеристик рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения включает герметичный корпус, в котором расположены каналы регистрации, каждый из которых включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474813
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013
+ добавить свой РИД