Разработка и исследования ВТСП электрических машин с высокими массоэнергетическими показателями.

В ходе работы построена аналитическая модель ВТСП электрической машины. Данная модель позволяет проводить расчет выходных характеристик машины с учетом полевой и температурной зависимости критического тока используемых сверхпроводников. Кроме того, на основе данной модели построена методика оптимизационного расчета. Использование данной методики позволяет, в частности получить размеры активной зоны машины, которые обеспечат наибольшую удельную мощность при заданных исходных данных, соответствующих выбранной области применения машины. Также в ходе работы создана экспериментальная установка, позволяющая проводить исследования рабочих характеристик кольцевой ВТСП обмотки, включая потери в ней, магнитные свойства катушек, индуктивности. Выполнен входной контроль изготовленных катушек, в ходе которого определен их критический ток. Проведены экспериментальные исследования потерь в ВТСП катушках при наличии внешнего магнитного поля. Получены значения потерь в катушках при различной форме, амплитуде и частоте питающего напряжения для разной величины магнитной индукции внешнего поля в области катушки. Получены графики зависимости потерь в катушке от протекающего по ней тока при питании ее от регулятора напряжения при наличии и отсутствии внешнего магнитного поля. Наличие внешнего поля увеличивает потери в обоих случаях, но потери оказываются сопоставимы для BLAC (brushless alternating current) и BLDC (brushless direct current) режимов. Сопоставление режима BLAC и синусоидального напряжения показывает, что потери при BLAC режиме оказываются в несколько раз выше. Это может быть связано с пульсациями тока в катушке, вызванными переключениями ключей регулятора. Получены результаты измерений потерь при наличии статического магнитного поля и вращающего поля. Показано, что при наличии вращающегося поля потери в ВТСП обмотке переменного тока увеличиваются в несколько раз для всех режимов. Теоретическое исследование потерь в ВТСП катушках, работающих с несинусоидальными сигналами в присутствии вращающего магнитного поля может быть выполнено в настоящее время только численно с применением высокопроизводительных вычислений, что требует существенных временных затрат. В связи с этим, полученные экспериментальные данные обладают значительной ценностью и являются уникальными. В целом, к передовым научным результатам данной работы можно отнести: - аналитическую методику расчета параметров электрической машины с ВТСП обмотками ротора и статора и построенную на ее основе методику оптимизационного расчета; - экспериментальные исследования ВТСП обмоток в составе разработанной установки, которые позволили установить зависимость потерь в них от частоты, формы, амплитуды протекающего тока и внешнего магнитного поля.