Parametric analysis and stray fields of toroidal Superconducting magnetic energy storage
Вантажиться...
Дата
2019
ORCID
DOI
doi.org/10.20998/2074-272X.2019.3.05
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
Purpose. To carry out a parametric analysis of superconducting toroidal magnetic systems with a discrete winding, establishing
the possibility of using an idealized model in the form of a toroidal current surface and an approximatemethod for determining
the level of fields of scattering ofa real magnetic system. Methodology. The calculation of the distribution of the magnetic flux
density in the winding, the field of scattering and energy of the storage’s field was carried out using asymptotic methods for
solution of the problems of electrodynamics in systems with massive curvilinear conductors with current. An iterative calculation
procedure was used to determine the dimensionless characteristics. Results. The dimensionless characteristics of a toroidal
magnetic system with a winding in the formof individual superconducting coils of circular shape are calculated. The results are
obtained depending on the value of the storage's energy capacity for various values of the relative radial size of the torus. For a
toroidal superconducting storage device with energy capacity of 450 MJ, enough to perform the function of damping irregular
oscillations of power transmitted over the transmission line,magnetic fields of scattering are calculated for different numbers of
coils and torus section sizes. Originality. Based on a comparison of the values of dimensionless characteristics calculated fora
system with individual coils, and for an idealized mathematical model of a continuouscurrent surface, it was established that the
relative deviation of the dimensionless characteristics does not exceed 10 %. In contrast to the idealized model, the magnetic field
of a toroidal system composed of individual coils spreads beyond the toroidal surface and decreases the faster, the smaller the
relative radial sectional size of the torus, the greater the number of coils used and the closer they are to each other. Practical
value. The results obtained for dimensionless characteristics allow to conclude that the idealized model can be used at the first
stage of the development of a superconducting inductive storage. The estimation of the field of scattering can be made on the
basis of a simple model of unidirectional current filaments.
Розглянуто надпровідну тороїдальну магнітну систему з котушками круглої форми. Досліджено можливість використання ідеалізованої математичної моделі у вигляді суцільної струмової поверхні для проведення параметричного аналізу магнітних систем з обмеженою кількістю окремих котушок. На основі порівняння величин безрозмірних характеристик, розрахованих для системи з окремими котушками і для ідеалізованої моделі, встановлено, що відносне відхилення не перевищує 10 %. Отримано залежності магнітного поля розсіювання для магнітної системи енергоємністю450 МДж від відносного розміру перерізу тора і кількості котушок. Виконано оцінку характерної відстані від тороїдальної поверхні, на якій спадає магнітне поле розсіювання.
Розглянуто надпровідну тороїдальну магнітну систему з котушками круглої форми. Досліджено можливість використання ідеалізованої математичної моделі у вигляді суцільної струмової поверхні для проведення параметричного аналізу магнітних систем з обмеженою кількістю окремих котушок. На основі порівняння величин безрозмірних характеристик, розрахованих для системи з окремими котушками і для ідеалізованої моделі, встановлено, що відносне відхилення не перевищує 10 %. Отримано залежності магнітного поля розсіювання для магнітної системи енергоємністю450 МДж від відносного розміру перерізу тора і кількості котушок. Виконано оцінку характерної відстані від тороїдальної поверхні, на якій спадає магнітне поле розсіювання.
Опис
Ключові слова
stray magnetic field, магнітне поле розсіювання
Бібліографічний опис
Vasetsky Yu.M. Parametric analysis and stray fields of toroidal Superconducting magnetic energy storage / Yu.M. Vasetsky, I.L. Mazurenko, S.L. Bondarevskyi // Електротехніка і Електромеханіка = Electrical engineering & Electromechanics. – 2019. – № 3. – С. 30-36.