Ключові слова
support system
spokes inside torus
size and mass parameters тороїдальний надпровідний індуктивний накопичувач енергії
механічна утримуюча система
масогабаритні параметри
Як цитувати
Анотація
Розглянуто тороїдальні магнітні системи, внутрішній об’єм яких використовується для розміщення там елементів механічної утримуючої системи. Досліджено системи з котушками круглої і рейстрекової форм. Запропонованo утримуючу систему, у якій відсутні згинаючі моменти ізабезпечено однаковізначення механічних напруг в елементах конструкції. Проведено аналіз розмірів тороїдальних соленоїдів і об’ємів надпровідної обмотки та матеріалу механічної утримуючої системи. Показано, що об’єм утримуючої системи практично однаковий для соленоїдів із стяжками для котушок як рейстрекової, так і круглої форм, а також для більш складних за геометрією D-подібних котушок, для яких необхідним є механічний бандаж навколо периметру котушок. Об’єм надпровідної обмотки для накопичувачів з рейстрековими котушками є значно меншим, ніж з круглими і наближається до теоретичного мінімуму, який мають тороїдальні соленоїди з D-подібними котушками. Показано, що тороїдальні магнітні системи з рейстрековими котушками мають найменші радіальні розміри порівняно з іншими досліджуваними конфігураціями. Бібл. 25, табл. 2, рис. 8.
Посилання
Ali M.H., Wu B., Dougal R. An overview of SMES applications in power and energy systems // IEEE Trans. On Sustainable Energy. − 2010. − Vol. 1. − № 10. − Pp. 38−47.
Abu-Siada A., Islam S. Application of SMES unit in improving the performance of an AC/DC power system // IEEE Trans. on Appl. Supercond. − 2011. − Vol. 2. − № 2. − Pp. 109−121.
A-Rong Kim, Hyo-Ryong Seo, Gyeong-Hun Kim, Minwon Park, In-Keun Yu, Y. Otsuki, J. Tamura, Seok-Ho Kim, Kideok Sim, Ki-Chul Seong. Operating Characteristic Analysis of HTS SMES for Frequency Stabilization of Dispersed Power Generation System // IEEE Trans. on Appl. Supercond. − 2010. − Vol. 20. − №3. − Pp. 1334−1338.
A-Rong Kim, Sang-Yong Kim, Kwang-Min Kim, Jin-Geun Kim, Seokho Kim, Park Minwon, Yu In-Keun, Lee Sangjin, Sohn Myung-Hwan, Kim Hae-Jong, Bae Joon-Han, Seong Ki-Chul. Performance Analysis of a Toroid-Type HTS SMES Adopted for Frequency Stabilization // IEEE Trans. on Appl. Supercond. − 2011. − Vol. 21. − №3. − Pp. 1367−1370.
Boom R.W., Laurence J.C. Force-reduced superconducting toroidal magnetic coils // Adv. In Cryog. Engin. Conf. − N.-York, London: Plenum Press, 1970. − Pp. 184−189.
Eyssa Y.M., Boom R.W. Considerations of a Large Force Balanced Magnetic Energy Storage System // IEEE Trans. on Magnetics. − 1981. − Vol. 17. − №1. − Pp. 460−462.
Engineering problems of TOKAMAK. − Moscow: Energoatomizdat. − 1986. −144 p. (Rus)
ITER Physics Basis // Nuclear Fusion. − 1999. − Vol. 39. − №12.
Gralnick S.L., Tenney F.H. Analytical Solution of the Toroidal Constant Tension Solenoid // J. Appl. Phys. − 1976. − №47. − Pp. 2710−2721.
Georgiyevskiy A., Ostrow S., Vasetsky Yu. Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) Systems with Spoke Support Structure Placed Inside a Torus // Proceedings of the VII Intern. Workshop: Computation Problems of Electrical Engineering, Jazleevets (Ukraine). − 2003. − Pp. 24−27.
Jingye Zhang, Shaotao Dai, Zikai Wang, Dong Zhang, Naihao Song, Zhiyuan Gao, Fengyuan Zhang, Xi Xu, Zhiqin Zhu, Guomin Zhang, Liangzhen Lin, Liye Xiao. The Electromagnetic Analysis and Structural Design of a 1 MJ HTS Magnet for SMES // IEEE Trans. on Appl. Supercond. − 2011. − Vol. 21. − №3. − Pp. 1344−1347.
Kopylov S., Balashov N., Ivanov S., Veselovsky A., Zhemerikin V. Use of Superconducting Devices Operating Together to Ensure the Dynamic Stability of Electric Power System // IEEE Trans. on Appl. Supercond. − 2011. − Vol. 21. − №3. − Pp. 2135−2139.
Larionov B.A, Spevakova F.М., Stolov А.М., Azizov E.A. Problems of accumulation and transformations of electromagnetic energy in impulse systems with magnetic energy storage / in “Physical and technical large impulse systems”. − Moscow: Energoatomizdat, 1987. − Pp. 66−104. (Rus)
Mazurenko I., Pavlyuk A., Vasetsky Yu. Parameters of superconducting magnets with racetrack-shaped coils and support structure placed inside torus // Electrical Review. − 2012. − Vol. 2012. − №3a. − Pp. 67−69.
Nomura S., Shintomi T., Akita S., Nitta T., Shimada R., Meguro S. Technical and Cost Evaluation on SMES for Electric Power Compensation // IEEE Trans. on Appl. Supercond. − 2010. − Vol. 20. − №3. − Pp. 1373−1378.
Qiuliang Wang, Yinming Dai, Baozhi Zhao, Souseng Song, Zhiqiang Cao, Shunzhong Chen, Quan Zhang, Housheng Wang, Junsheng Cheng, Yuangzhong Lei, Xian Li, Jianhua Liu, Shangwu Zhao, Hongjie Zhang, Guoxing Xu, Zaimin Yang, Xinning Hu, Haoyang Liu, Chunzhong Wang, Luguang Yan. Development of Large Scale Superconducting Magnet With Very Small Stray Magnetic Field for 2 MJ SMES // IEEE Trans. on Appl. Supercond. − 2010. − Vol. 20. − №3. − Pp. 1352−1355.
Schoenung S.M., Meier W.R., Hassenzahl W.V. A Comparison of Large-scale Toroidal and Solenoidal SMES System // IEEE Trans. on Magn. − 1991. − Vol. 27. − №2. − Pp. 2324−2328.
Shafranov V.D. An optimal form of toroidal solenoids // Journal of Technical Physics. −№9. − 1972. − Pp. 1785−1791. (Rus)
Taozhen Dai, Yuejin Tang, Jing Shi, Fengshun Jiao. Design of a 10 MJ HTS Superconducting Magnetic Energy Storage Magnet // IEEE Trans. on Appl. Supercond. − 2010. − Vol. 20. − № 3. − Pp. 1356−1359.
Thome R.J., Tarr J.M. MHD and Fusion Magnets. Field and force design concepts. − N.-York: Wiley Interscience Publication, 1982. − 347 p.
Vasetsky Yu.M. Asymptotic method for calculation of electromagnetic fields and forces in systems with special conductor configuration // IEEE Trans on Appl. Superconductivity. − 2000. − Vol. 10. − №1. − Pp. 1384−1387.
Vasetsky Yu.М. Asymptotic method for calculation of electrodynamical problems in systems with large curved shape conductors. − Kyiv: Naukova Dumka, 2010. − 270 p. (Rus)
Vasetsky Yu.M., Mazyrenko I.L., Pavlyuk A.V. Parameters of superconducting magnetic systems with support elements inside of toroidal volume // Tekhnichna Elektrodynamіka. − 2011.− №5. − Pp. 36−47. (Rus)
W. Weijia Yuan Xian, M. Ainslie, Z. Hong, Y. Yan, R. Pei, Y. Jiang, T.A. Coombs. Design and Test of a Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) Coil // IEEE Trans. on Appl. Supercond. − 2010. − Vol. 20. − №3. − Pp. 1379−1382.
Wells B.R., Mills R.G. Force-free toroidal systems // High Magn. Fields. − N.-York, London: Mass. Technol. Press. − 1962. − Pp. 44−47.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2023 Array