موتور ابررسانا

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 431

سپاس: 207

جنسیت:

تماس:

موتور ابررسانا

پست توسط rohamjpl »

موتورهای ابررسانا گونه‌های جدیدی از موتورهای سنکرون هستند که در آن‌ها از سیم‌پیچ‌ها و صفحات ابررسانا به جای سیم‌پیچ‌های معمول به کار رفته در موتور‌های مرسوم استفاده می‌شود. از آنجا که این سیم‌پیچ‌ها قادر به تولید و تحمل جریان‌های بسیار بزرگ‌تر نسبت به سیم‌پیچ‌های مسی هستند، میدان مغناطیسی قوی‌تری در محیط ماشین تولید می‌کنند و در نهایت منجر به ماشینی با توان بالاتر می‌شوند. در موتور‌های ابررسانا با جایگزین کردن سیم‌پیچ مسی با سیم‌پیچ‌های ابررسانا، می‌توان به چگالی جریانی در حدود ۱۰ برابر حالت قبل بدون تلفات مقاومتی دست یافت که در آن‌ها از سیم‌پیچ‌ها و صفحات ابررسانا به جای سیم‌پیچ‌های معمول به کار رفته در موتورهای مرسوم استفاده می‌شود. میدان مغناطیسی قوی‌تری در محیط ماشین تولید می‌کنند و در نهایت منجر به ماشینی با توان بالاتر می‌شوند.
طرح کلی مقطع یک موتور HTS . استاتور شامل سیم‌پیچ هسته هوا از جنس ابررسانای دمابالاست که درون یک ماده غیرمغناطیسی نصب شده است.سیم ابررسانا در سیم‌پیچی، تلفات تحریک $R_fI_f^2$
عملاً صفر می‌شود، زیرا $R_f=0$ است. شار مغناطیسی تولید شده برای استاتور (آرمیچر) توسط سیستم تحریک روتور با اشباع مغناطیسی هسته فرومغناطیس آن محدود نمی‌شود، زیرا استاتور را می‌توان بدون دندانه ساخت. آرمیچر بدون شیار یعنی اینکه تلفات در دندانه آرمیچر وجود ندارد و چگالی شار در فاصله هوایی توزیع سینوسی خواهد داشت.چهار روش برای مغناطیسی کردن HTS وجود دارد: خنک‌سازی میدان (FC)، خنک‌سازی صفر میدان (ZFC)، مغناطیسی کردن پالسی میدان (PFM) و مکش شار.
در روش FC یک میدان مغناطیسی DC قوی به وسیله یک سیم‌پیچ بزرگ تولید می‌شود. این میدان تا زمانی که HTS خنک شود و دمای آن از دمای بحرانی پایین‌تر آید، برقرار است و پس از آن به آهستگی از بین می‌رود. در روش‌های ZFC و PFM ماده ابررسانای دمابالا تا زیر دمای بحرانی سرد شده و پس از آن در معرض یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد که از صفر تا مقدار بیشینه‌ای افزایش و سپس دوباره به صفر کاهش می‌یابد. در روش ZFC میدان مغناطیسی به صورت خطی و با شیبی ملایم تغییر می‌کند و توسط یک سیم‌پیچ ابررسانا تولید می‌شود، در حالی که در روش PFM میدان موجی ضربانی است و اعمال آن مدت زمانی در حد میلی‌ثانیه به طول می‌انجامد و عموماً توسط تخلیه یک بانک خازنی در یک سیم‌پیچ کوچک مسی تولید می‌شود. در روش مکش شار، میدانی در سراسر ابررسانا که در معرض یک موج مغناطیسی است پخش می‌شود. موج‌های متوالی در مسیرهای مشابه موجب تغییرات پله‌ای شدیدتر جریان در ابررسانا و در نتیجه ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی‌تر می‌شوند.طراحی استاتور
ابتدا باید HTS را انتخاب کنیم. نوار HTS که برای سیم‌پیچی آرمیچر از آن استفاده می‌شود.سیم‌پیچی آرمیچر موتور HTS از شش سیم‌پیچ حلقه-مسطح (مانند زمین دو و میدانی) با شعاع زانویی در حدود چند سانتی‌متر تشکیل می‌شود.روتور از یک محور از مواد غیرمغناطیسی، یک فضای کمعمق برای پر کردن نیتروژن مایع جهت خنک‌سازی استوانه‌های کم‌ارتفاع ابررسانا و 80 استوانه کم‌ارتفاع ابررسانای چسبیده به یک دیواره مسی با لایه چسبناک 1 میلی‌متری با دمای پایین ساخته می‌شود. دیواره مسی گرما را از استوانه‌های کم‌ارتفاع ابررسانا به نیتروژن مایع هدایت می‌کند. حاشیه (دیواره) روتور از مواد عایق گرما تشکیل می‌شود. قطر کلی روتور تقریباً 180 میلی‌متر است.معادلات شار پیوندی استاتور و گشتاور الکترومغناطیسی در دستگاه dq‌ به صورت زیر هستند:$\large \lambda _ d = L _ d i _ d + \lambda _ f \;\;\;\;\; (1)$و$\large \lambda _ q = L _ q i _ q \;\;\;\;\; (2)$و$\large T = \frac { 3 } { 2 } p (\lambda _ d i _ q – \lambda _ q i _ d ) \;\;\;\;\; (3)$که در آن، λfوLd و Lq ثابت emf آرمیچر و اندوکتانس‌ها و
p تعداد زوج قطب‌ها استتصویرو تصویر
اکثر ماشین آلات از نوع سنکرون با استفاده از SC برای سیم پیچ میدان DC استفاده می کنند
• تا دهه نود ، بیشتر ماشین آلات با NbTi (دمای پایین) ساخته می شدند
ابررساناها - LTS)
• از دهه نود به بعد ، ابررساناهای با درجه حرارت بالا (HTS) مورد علاقه قرار گرفتند
• اکثر ماشین های SC دارای سیم پیچ تحریک DC روی روتور هستند
• در چند برنامه ، سیم پیچ تحریک DC روی استاتور است و روتور AC را حمل می کند
سیم پیچ آرماتور
• برای کاربردهای Ship Propulsion و توربین بادی از ماشین های کم سرعت استفاده می شود

عناصر ابررسانا به دلیل عملکردشان مهمترین قسمت سیستمهای الکترومکانیکی هستند و این سیستمها ماشینهای الکتریکی ابررسانا را تشکیل می دهند. عدم مقاومت DC در هادی های فوق العاده به کارایی بیشتر آن کمک می کند.
در یک ماشین فوق رسانا ، میدان مغناطیسی بسیار بالایی در یک ماشین معمولی غیرممکن تولید می شود و ویژگی اصلی هادی های فوق العاده است. میدان مغناطیسی بالا باعث کاهش حجم موتور و در نهایت چگالی قدرت بیشتری می شود.
Cryogenics در هادی های فوق العاده برای حفظ دمای خاص کمتر از دمای اتاق تا صد درجه ، دمای انتقال فوق العاده رسانا (Tc) که در آن ابررساناها به مقاومت صفر می رسند ، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.ژنراتورهای ابررسانا .
امروزه ماشین های الکتریکی همزمان همزمان ابررسانا که شامل دینام و موتور همزمان هستند ، امروزه بیشتر از گذشته رایج شده اند.
روتور یا عضو چرخان ماشین ها دارای یک میدان الکترومغناطیسی است که برای جریان مستقیم روی خود پیچیده است و از ابررساناها استفاده می کند.
با این وجود عضو ثابت یا استاتور ماشین ها از همان رساناهای قدیمی تشکیل شده از هادی های مس که هدایت طبیعی دارند ، استفاده می کند.
تلاشی برای کاهش اتلاف مقاومت رساناهای استاتور در آنها که خنک می شوند اما از بین رفتن دائمی آنها از بین نمی رود.
این اصل کار که قبلاً در ژنراتورهای الکتریکی قدیمی که شامل ژنراتورها یا موتورهای آهنربای دائمی همزمان و ماشین های القایی است ، مورد استفاده قرار گرفته است که امروزه در ژنراتورهای ابررسانا نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
تنها تفاوت این دو در سیم پیچ های ژنراتور ابررسانا است. این سیم پیچ ها در مقایسه با ژنراتورهای معمولی قادر به پشتیبانی از یک میدان مغناطیسی قوی تر هستند. استفاده از این سیم پیچ در سایر دستگاههای چرخشی مختلف نیز باعث بهبود کارایی آنها می شود. آنها را جمع و جور تر و سازگار با محیط زیست کنید.
ژنراتورهای ابررسانا دارای یک پوشش سیم پیچ برای سیم پیچ برای پشتیبانی از آن در هنگام نیروی گریز از مرکز و یک دمپر برای محافظت در برابر میدان مغناطیسی با فرکانس بالا هستند. یک محفظه خنک کننده برای حفظ دمای بسیار کم نیز به همراه یک مهر و موم چرخشی وجود دارد که یک اتاق چرخشی برای تأمین خنک کننده برودتی از آن است.
هسته از هسته استاتور غیر مغناطیسی به علاوه یک سیم پیچ استاتور ساخته شده از مس ساخته شده است. جریان از طریق حلقه لغزش به سیم پیچ فوق رسانا ، ساخته شده از مواد ابررسانا اعمال می شود.
سه عایق نیز وجود دارد ، اول سپر محافظت از آزاد شدن میدان مغناطیسی به اطراف ، دوم ژاکت خلاuum که لایه عایق خلا را تشکیل می دهد و آخرین لوله گشتاور است که ساختار عایق است.تصویر
تصویر

ارسال پست