8.3. Надпровідні індуктивні накопичувачі енергії

Розвиток нових галузей техніки потребує створення джерел енергії 10⁶  10⁸ Дж з імпульсами потужності до 10¹³ Вт.

В надпровідному індуктивному накопичувачі енергія може зберігатись із будь-якою тривалістю практично без втрат.

Рис. 8.3. Надпровідний індуктивний накопичувач енергії

Накопичувач розряджається, коли в надпровідний ланцюг уводиться активний опір. Накопичувач може заряджатись від малопотужних джерел енергії.

Принципова конструктивна схема надпровідного індуктивного накопичувача енергії наведена на рис. 8.3.

Накопичувач складається з виймальної частини (котушки) й кріостата. Котушка 1 має секції, які створюють паралельні гілки, розділені перегородками 2. Котушку намотують багатожильним обмотковим кабелем з надпровідними жилами зі стопу ніобій – титан.

Секції й перегородки закріплюють на каркасі 3, який через трубу підвішування 4 закріплюють до кришки 5. Накопичувач має високовольтний увід 6 та заземлюючий увід 7.

Кріостат складається з двох самостійних посудин які створюють гелієвий об’єм 8 та азотну ванну 9. Обидві посудини розділені вакуумними порожнинами 10.

Надпровідні накопичувачі мають високе значення індукції (до 5 Тл) й середню густину 10⁴  10⁵ А/см² при температурі 4 – 5 К.

Розрахунок зусиль, які діють при розряді на витки та конструктивні частини накопичувача, є складною задачею. Точність рішення визначається розрахунком магнітного поля в цій магнітній системі. Для обчислення подовжньої й поперечної складових магнітного поля накопичувача застосовують ЕОМ, за допомогою яких складові поля в кожній точці розраховують протягом кількох хвилин. Для розрахунку індуктивностей використовують методи середніх геометричних відстаней, кінечних різниць, кінечних елементів, інтегральних рівнянь.

Контрольні запитання

1. Які назви застосовують до котушок індуктивності? Чому? Для чого такі котушки використовують?

2. Як поділяються реактори за електромагнітними параметрами та конструкціями?

3. Які функції виконують в електричних системах?

4. Навіщо немагнітні зазори в реакторах поділяють на кілька частин?

5. Навіщо застосовують бетонні реактори? Яка їхня конструкція?

6. Які конструкції реакторів дозволяють регулювати реактивний опір?

7. Що таке надпровідний індуктивний накопичувач? Яка його будова?

Висновки до частини першої

У першій частині книги розглянуті статичні електромагнітні перетворювачі енергії, які найчастіше застосовуються в сучасній електротехніці або є перспективними до застосування. Крім розглянутих, є й інші трансформаторні пристрої, наприклад трансформатори з обертовою вторинною обмоткою, які застосовуються для безконтактного живлення обмоток індукторів синхронних машин. Крім того, не розглянуті спеціальні трансформатори, які застосовуються в кріогенній техніці, та деякі інші.

На сучасному рівні електротехніки необхідно вирішити питання створення відносно простих статичних електромагнітних перетворювачів для плавного регулювання частоти вихідної напруги та простого перетворення однофазної напруги в трифазну для живлення різних навантажень та споживачів.

Крім зазначених проблем, слід звернути увагу на відсутність методики простих інженерних розрахунків теплових процесів у сухих трансформаторах.