автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Разработка и исследование модификаций магнитоэлектрических синхронных машин

На правах

ВАНДЮК Наталия Юрьевна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДИФИКАЦИЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИНХРОННЫХ МАШИН

Специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в Отделе электроэнергетических проблем Российской академии наук, г. Санкт-Петербург (с 01.01.05 входит в состав Института электрофизики и электроэнергетики РАН).

Научный руководитель: доктор технических наук, член-корреспондент РАН

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, проф. кандидат технических наук, с.н.с.

Чубраева Лидия Игоревна

Гончаренко Роберт Борисович Егоров Сергей Александрович

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие ЦНИИ «Электроприбор»

Защита состоится « 21» ОКШЫ 2005 г. в 10_ часов на заседании диссертационного совета К 212.229.02 в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, главное здание, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан еЛНти^Д 2005

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук * Попов М.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Актуальность темы диссертационной работы определяется постоянным совершенствованием электромеханических преобразователей энергии различного исполнения, в том числе магнитоэлектрических синхронных машин, а также ростом интереса промышленности к разработке высокоэффективных накопителей энергии различных типов, в частности, с использованием маховиков. Подобные накопительные комплексы включают в свой состав двигатель-генератор и маховик, и могут применяться в качестве резервных источников бесперебойного питания, установок по покрытию пиковых нагрузок и т.д. Использование магнитоэлектрических синхронных машин для двигателей-генераторов накопительных комплексов привлекательно с точки зрения их высокой надежности в связи с отсутствием щеточных электрических контактов.

Значительный вклад в разработку и внедрение бесконтактных электрических машин, в том числе магнитоэлектрических, внесли Н.П. Адво-лоткин, В.В. Апсит, В.А. Балагуров, А.И. Бертинов, Д.А. Бут, И.А. Глебов, Д.А. Завалишин, А.Н. Ледовский, И.Е. Овчинников, Л.М. Паластин, Т.Г. Сорокер, В.В. Хрущев и др. В области работ по накопителям кинетической энергии для систем бесперебойного питания, проводимых в нашей стране и за рубежом, перспективным направлением считается разработка интегрированных накопительных комплексов, в которых ротор электрической машины объединяется с маховиком, что позволяет снизить габариты, повысить энергоемкость и КПД установки.

Класс бесконтактных электрических машин с индукторами, использующими высококоэрцитивные магниты, в последние годы дополнился гистерезисными и реактивными двигателями с массивами из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на роторе. Отечественные разработки таких машин проводит коллектив МАИ. Ожидается, что совершенствование ВТСП материалов, в том числе и объемных ВТСП (массивов), приведет в ближайшее время к возрастанию величин индукции захваченного ими магнитного поля свыше 2 Тл при азотном уровне рабочих температур (77,3 К). В связи с этим целесообразным и своевременным является проведение комплексных научных исследований, направленных на реализацию магнитоэлектрических синхронных машин с ВТСП массивами на роторе, с целью перехода к практическому использованию объемных ВТСП материалов в многополюсных синхронных электричс1диА машнпаи. ,

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ ] 3 БИБЛИОТЕКА

С. Лет » О»

Цели диссертационной работы:

• разработка новых вариантов магнитоэлектрических синхронных машин, имеющих улучшенные массогабаритные показатели и пониженные потери, с использованием современных материалов на основе микро- и нанотехно-логий для индукторов: обращенной синхронной машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами на роторе, входящей в состав интегрированного накопительного комплекса, и дисковой криогенной синхронной машины с ВТСП массивами и постоянными магнитами на роторе;

• разработка метода намагничивания объемных ВТСП материалов, позволяющего создавать многополюсную магнитную систему на роторе магнитоэлектрической синхронной машины, содержащем ВТСП массивы.

Задачи исследований:

• анализ направлений развития магнитоэлектрических синхронных машин с индукторами, выполненными из магнитных материалов на основе микро-и нанотехнологий;

• разработка вариантов (модификаций) синхронной машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами для интегрированного накопительного комплекса; исследование электромагнитных полей в воздушном зазоре, оптимизация элементов активной зоны, оценка теплового состояния машины с целью выработки рекомендаций по выбору основных размеров и способам снижения потерь в магнитоэлектрической синхронной машине, предназначенной для интегрированного накопительного комплекса;

• разработка методов намагничивания объемных ВТСП материалов индукторов криогенных синхронных машин с многополюсной магнитной системой с сохранением бесконтактности индуктора;

• создание макетов, установок и модельных магнитоэлектрических синхронных машин для экспериментальных исследований; апробация метода намагничивания на модельной машине; сопоставление теоретических и экспериментальных результатов.

Методы исследований. Для решении поставленных задач использовались: теория электрических машин переменного тока, теория накопителей кинетической энергии, аналитические методы расчета электромагнитных полей на основе решения дифференциальных уравнений Пуассона-Лапласа, методы тепловых расчетов электрических машин на основе тепловых схем замещения, проведение экспериментальных исследований на макетах и моделишх^становках, проведение криогенных испытаний.

\ /-л ипчг -л«*' ! ^ "

Научная новизна заключается в разработке новых модификаций магнитоэлектрических синхронных машин, в которых используются перспективные высокоэффективные материалы на основе микро- и нанотехно-логий для индукторов, нетрадиционные конструктивные и технические решения.

Автором выполнено исследование электромагнитных полей в воздушном зазоре беспазовой синхронной машины обращенного типа с высококоэрцитивными постоянными магнитами, предназначенной для интегрированного накопительного комплекса. Проведена оптимизация конструкции активной зоны машины с целью снижения электромагнитных потерь. Разработан метод оценки теплового состояния машины, учитывающий отвод потерь от вращающегося в вакууме ротора посредством теплоизлучения. Созданы оригинальные экспериментальные установки для исследования процессов намагничивания ВТСП массивов. Разработан метод намагничивания ВТСП индуктора магнитоэлектрической синхронной машины, позволяющий получить в собранной машине многополюсную магнитную систему на роторе посредством электромагнитного поля статора; предложены новые принципы подмагничивания ВТСП массивов. Разработаны, изготовлены и экспериментально исследованы модели дисковых магнитоэлектрических машин с индукторами из постоянных магнитов и объемных ВТСП материалов.

Практическая ценность диссертационной работы.

• Методы электромагнитных и тепловых расчетов, а также предложения по конструктивному исполнению могут быть использованы при проектировании синхронных магнитоэлектрических машин с улучшенными массога-баритными и энергетическими характеристиками, входящих в состав интегрированных накопительных комплексов.

• Разработанный метод намагничивания ВТСП индукторов магнитоэлектрических машин позволяет решить проблему создания бесконтактной синхронной машины с ВТСП массивами на роторе.

• Результаты работы могут быть использованы при проектировании магнитоэлектрических цилиндрических и дисковых машин, работающих как при обычных, так и при криогенных температурах и предназначенных для общепромышленной и специальной электроэнергетики.

• Научные результаты работы, экспериментальные стенды, установки и модельные машины использованы в учебном процессе кафедры 32 ГОУ

ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» (ГУАП): дополнен курс практических занятий по дисциплине «Нетрадиционная электромеханика», созданы новые лабораторные работы для лабораторного практикума по дисциплине «Микро- и нанотехнологии в электромеханике» учебного плана подготовки специалистов по направлению «Электромеханика».

Реализация и внедрение результатов работы. Теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы реализованы при выполнении: международных проектов JOULE Project PL970168 «FlyWiP» (Швейцария, Германия, Голландия, Россия, Греция) и INCO-COPERNICUS № IC-CT98-0504 (DG12-CDPE) «Разработка высокотемпературных сверхпроводниковых преобразователей энергии, совмещающих принципы вращения и левитации» (Греция, Россия, Франция, Венгрия); грантов РФФИ «Разработка научных основ создания нового поколения электротехнического оборудования с использованием наукоемких технологий» (№ 00-15-99096) и «Моделирование электромагнитных процессов в токонесущих элементах устройства для преобразования и накопления энергии с целью оптимизации режимов его работы» (№ 01-02-17850, № 02-0206881 - персональный грант диссертанта); персональных грантов губернатора Санкт-Петербурга для молодых ученых и специалистов 2000-2004 гг.; ГНТП «Международные проекты», проект «ВТСП-генераторы»; ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002-2006 гг.», тема «Управляемая сверхпроводимость»; работ по программе фундаментальных исследований ОЭММПУ РАН, тема «Изучение процессов в сверхпроводящих токонесущих элементах в режимах работы электроэнергетического оборудования»; работ по программе ОАО «ФСК ЕЭС»; ФЦП «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.», проект ЯО 122/1362.

Технические предложения по конструктивному исполнению передвижных ветроэнергетических установок с магнитоэлектрическими дисковыми генераторами переданы СПбГУ «Секретариат Северного Форума» для последующего внедрения. Предложения по конструктивному исполнению модельных устройств для электродинамической модели ОАО «НИИПТ» переданы ОАО «ФСК ЕЭС» для подготовки договора на их изготовление. Стенд с модельной дисковой машиной и установка по намагничиванию ВТСП массивов включены в учебный процесс кафедры информа-

ционных технологий в электромеханике и робототехнике ГУАП для лабораторного практикума по дисциплине «Микро- и нанотехнологии в электромеханике» учебного плана подготовки специалистов по направлению «Электромеханика». Внедрение результатов подтверждается актами о практическом использовании результатов диссертационной работы. Получены патенты RU 37387 U1 и RU 2256997 С1.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах по международному проекту INCO-COPERNICUS (г. Санкт-Петербург, 1999 г.; г. Москва, 2001 г.), семинарах по международному проекту JOULE (г. Санкт-Петербург, 1999 г., 2000 г.), а также следующих научно-технических конференциях, школах, семинарах: Российском электротехническом конгрессе (г. Москва, 1999 г.); Пятой международной школе по сверхпроводимости «5th Summer School and Scientific Workshop on Superconductivity» (г. Эгер, Венгрия, 1999 г.); Школах по сверхпроводимости (г. Протвино, 2000-2001 гг.); Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (г. Казань, 2000 г.); Пятой, Шестой, Седьмой, Восьмой и Девятой Санкт-Петербургских ассамблеях молодых ученых и специалистов (г. Санкт-Петербург, 20002004 гг.); научно-практической конференции «Формирование технической политики инновационных наукоемких технологий» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.); Девятой и Десятой международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2003 г., 2004 г.); Третьей и Четвертой международных школах-семинарах «БИКАМП» (г. Санкт-Петербург, 2001 г., 2003 г.); научных сессиях аспирантов и соискателей ГУАП (г. Санкт-Петербург, 2002-2004 гг.); международном симпозиуме «Аэрокосмические технологии '04» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.), международной научной конференции «Электротехника, энергетика, экология» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.).

По теме диссертационной работы опубликовано 25 научных работ, в том числе 4 статьи в сборниках, 13 докладов на конференциях, 6 тезисов докладов и аннотаций работ, 2 патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем работы составляет 150 страниц и содержит 73 рисунка, 21 таблицу, 93 наименования использованной литературы.

Положения, выносимые на защиту.

• Метод намагничивания ВТСП массивов бесконтактного ротора криогенной синхронной машины с образованием многополюсной магнитной системы посредством электромагнитного поля статора.

• Сравнительный анализ методов намагничивания ВТСП массивов.

• Результаты исследований электромагнитных полей в воздушном зазоре, теплового состояния, оптимизации элементов активной зоны по обращенной синхронной магнитоэлектрической машине, входящей в состав интегрированного накопительного комплекса; предложения по конструктивному исполнению.

• Результаты экспериментальных исследований дисковых магнитоэлектрических машин с редкоземельными магнитами и ВТСП массивами на роторе.

• Предложения по конструктивному исполнению дисковой синхронной машины с ВТСП массивами на роторе и системой магнитного подвеса.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приводится постановка задачи и краткая аннотация содержания работы по главам, дана оценка новизны и практической ценности полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе обзора литературных данных проводится анализ направлений развития магнитоэлектрических машин. Возможность повышения мощности магнитоэлектрических синхронных машин связана с использованием современных высокоэнергетических магнитных материалов для индукторов. Сопоставление различных типов магнитов показывает преимущество магнитов на основе редкоземельных металлов, в частности, неодим-железо-бора (Ис1-Ре-В), имеющего высокие магнитные свойства (коэрцитивная сила 750-950 кА/м, остаточная индукция 1,0-1,2 Тл) и приемлемую стоимость. Необходимо отметить, что максимальная рабочая температура магнитов Ы<1-Ре-В не должна превышать 373-423 К.

Показано, что на современном этапе развития материалов, выполненных на основе микро- и нанотехнологий, класс магнитоэлектрических синхронных машин может быть расширен включением в него криогенных электрических машин с объемными ВТСП материалами. На сегодняшний

день наиболее широко применяемыми в технической сверхпроводимости объемными ВТСП материалами являются керамики на основе висмута и иттрия, для охлаждения которых используется жидкий азот. Массивы из ВТСП керамики с «вмороженным» магнитным полем можно рассматривать как альтернативу редкоземельным магнитам.

Проанализированы основные существующие конструктивные решения по магнитоэлектрическим синхронным машинам энергетического назначения с редкоземельными постоянными магнитами и по криогенным электрическим машинам с объемными ВТСП материалами.

Рассмотрены пути совершенствования структуры накопительных комплексов, включающих маховик и электрическую машину, работающую в режиме двигатель-генератор. Перспективным направлением является разработка интегрированных комплексов, в которых маховик объединен с ротором электрической машины.

На основе анализа предшествующего опыта по созданию криогенных дисковых машин с использованием низко- и высокотемпературных сверхпроводников и чистых металлов сделан вывод о том, что дисковая конструкция машины может быть успешно применена для использования ВТСП массивов при условии решения проблемы создания «вмороженного» магнитного поля в массивах и сохранения бесконтактного ротора.

Сформулированы задачи по разработке и исследованию модификаций магнитоэлектрических синхронных машин: обращенной синхронной машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами на роторе, входящей в состав интегрированного накопительного комплекса, и дисковой криогенной синхронной машины с ВТСП массивами и постоянными магнитами на роторе.

Во второй главе рассмотрена концепция построения магнитоэлектрической синхронной машины для интегрированного накопительного комплекса (рисунок 1). Машина имеет обращенную конструкцию с наружным расположением ротора, который совмещен с маховиком и вращается в магнитных подшипниках. Ротор выполнен из высококоэрцитивных постоянных магнитов, статор имеет беспазовую конструкцию, многофазная обмотка располагается в немагнитном активном слое. Система охлаждения косвенная - хладагент циркулирует по каналу, расположенному в центральном отверстии сердечника статора. Основные параметры разработанной машины приведены в таблице 1.

Таблица 1

корпус

обмотка статора

подвес

Рисунок 1 - Конструктивная схема синхронной машины обращенного типа

Выполнено исследование электромагнитных полей в воздушном зазоре беспазовой магнитоэлектрической синхронной машины обращенного типа аналитическим методом на основе дифференциальных уравнений Пуассона-Лапласа. На рисунке 2 представлена схема активной зоны машины, используемая для расчета магнитного поля возбуждения в зазоре. Скалярный магнитный потенциал и (г,в), описывающий поле возбуждения, определяется из решения уравнения (радиус г и угол б - координаты точки в зазоре):

2 д2и (г,в) г -V-

дг2

Параметр Величина

Мощность, МВт 1,26

Напряжение, В 550

Ток, А 455

Число фаз 9

Частота вращения, об/мин 15000

Магниты индуктора Nd-Fe-B

Наружный диаметр сердечника статора, м 0,354

Длина сердечника статора, м 0,42

Индуктивное сопротивление по продольной оси х^ о е 0,25

Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси Х4, о е 0,18

Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси Х4 , о е 0,12

Статор

Рисунок 2 — Схема активной зоны машины

+ г

д U (г, в ) дг

д2Ц (г,в) = дв 2

0.

О)

На основе результатов исследования электромагнитных полей проведен расчет параметров магнитоэлектрической машины.

Для машины, работающей в составе интегрированного накопительного комплекса, важно снижать потери в генераторном, двигательном ре-

жимах работы и в режиме холостого хода, поскольку это влияет на длительность периода хранения энергии. Для снижения потерь на роторе предусмотрены электромагнитные экраны, расположенные поверх магнитов. Исходя из требования минимального удельного теплового потока на внутренней поверхности ферромагнитного сердечника статора, определено оптимальное отношение внутреннего диаметра сердечника к наружному диаметру - 0,3-0,5. Для снижения основных и добавочных потерь в статорной обмотке машины предложены геометрия витка обмотки статора с минимальным размером лобовых частей, конструкция стержня из круглых проводников диаметром 0,2 мм. Предложена схема транспонирования стержней из многожильных проводов в лобовых частях обмотки.

Разработан метод оценки теплового состояния магнитоэлектрической синхронной машины обращенного типа на основе тепловой схемы замещения, учитывающий отвод потерь от вращающегося в вакууме ротора посредством теплоизлучения, а от статора - косвенным охлаждением. Максимальная температура поверхности ротора ТР ограничена допустимым нагревом редкоземельных магнитов на основе Ый-Ре-В-.

где Qp- количество тепла, излучаемое единицей поверхности ротора в единицу времени;

Т0 - температура окружающей среды; 5,77е - коэффициент лучеиспускания.

Метод позволяет подбором свойств используемых материалов, тепловых шунтов и пр. обеспечить равномерное распределение тепловых потерь в активной зоне и ограничить максимальную температуру нагрева магнитов, размещенных на роторе. Оценка теплового состояния показала, что рабочая температура магнитов индуктора не превышает 373 К.

Полученные результаты использованы швейцарской фирмой ASPES Engineering AG в рамках международного проекта ЕС JOULE «FlyWiP» при разработке и изготовлении магнитоэлектрической машины для интегрированного накопительного комплекса мощностью 1,26 МВт с запасенной энергией 66 МДж. Комплекс предназначен для покрытия пиковых нагрузок крупных железнодорожных вокзалов.

В третьей главе проанализированы существующие методы намаг-

(2)

ничивания объемных ВТСП материалов (иттриевой и висмутовой керамики) для различных типов сверхпроводниковых электрических машин. Показано, что методы намагничивания, т.е. создания «вмороженного» магнитного поля, имеют определенные ограничения в их применении для многополюсных индукторов синхронных машин. Кроме того, совершенствование структуры и параметров ВТСП керамики предполагает возрастание индукции «вмороженного» магнитного поля свыше 2 Тл при рабочей температуре 77,3 К. Поэтому перспективной следует считать разработку методов предварительного «вмораживания» поля в массивы посредством внешних электромагнитных полей, в том числе импульсных.

Для создания синхронной машины с ВТСП индуктором требуется решить следующие задачи: создание многополюсной системы на роторе в собранной машине, получение максимально возможной величины «вмороженного» в ВТСП массивы магнитного поля, обеспечение дополнительного подмагничивания ВТСП массивов в процессе работы машины.

В основу создания нового метода намагничивания ВТСП индуктора положены физические процессы, протекающие в сверхпроводниках второго рода, при наложении различных внешних воздействий. С точки зрения намагничивания интерес представляют два воздействия на ВТСП массивы:

• захолаживание ВТСП образца в постоянном магнитном поле и последующее снятие (отключение) внешнего поля;

• захолаживание ВТСП образца в нулевом поле и последующее приложение (включение) магнитного поля (в том числе и импульсного) к захоло-женному образцу.

На специально изготовленных экспериментальных установках выполнен комплекс исследований, позволивший оценить эффективность различных способов намагничивания ВТСП массивов. В экспериментальных исследованиях, а также для изготовления модельной машины с ВТСП индуктором использовались массивы на основе иттриевой керамики ¥Ва2Си307 с критической температурой 92 К, имеющие монокристаллическую структуру и изготовленные в форме цилиндров диаметром 22 мм, высотой 9,5 мм. Захолаживание осуществлялось жидким азотом (77,3 К).

К настоящему времени есть предложения по намагничиванию ВТСП массивов в электрических машинах с помощью специальных катушек на роторе. Однако, такой вариант делает необходимым наличие щеточно-контактного аппарата, тем самым увеличиваются потери, снижается надеж-

ность машины. Избежать этой проблемы можно, создав бесконтактный ротор, для намагничивания массивов которого внешнее поле создается со стороны статора с помощью якорной обмотки. Кроме того, для многополюсной машины необходимо создание системы с чередованием полярности полюсов. Следовательно, ставится задача получения в воздушном зазоре синусоидальной кривой распределения приложенного к массивам электромагнитного поля, при этом число полуволн должно быть равным числу полюсов машины.

Задача решалась для модельной дисковой машины с ВТСП массивами цилиндрической формы. Предложена оригинальная схема соединения катушек якорной обмотки, позволяющая получить многополюсную систему на роторе с необходимым чередованием полярности намагниченных массивов. Рассмотрено влияние ферромагнитных элементов на роторе и статоре модельной машины на индуктивное сопротивление по продольной оси с целью повышения величины поля намагничивания.

Результаты исследований по намагничиванию ВТСП массивов индуктора модельной электрической машины при их захолаживании в магнитном поле обмотки якоря показывают, что эффективность намагничивания мала, что связано с ограничением величины тока в обмотке при длительной работе. Для повышения величины «вмороженного» магнитного поля требуется увеличивать внешнее поле. Повышенное поле намагничивания можно получить за счет питания якорной обмотки постоянным током большой величины в течение короткого промежутка времени (15-60 с) и импульсным током (длительностью до 10 мс).

Исследования по импульсному намагничиванию ВТСП массивов в настоящее время ведутся в ряде зарубежных и российских научных центров. Однако применительно к электрическим машинам импульсное намагничивание ВТСП индуктора со стороны статора не исследовано.

Для выполнения данных исследований разработан и изготовлен стенд (рисунок 3), в котором для создания поля намагничивания используется катушка обмотки статора модельной машины. Стенд также позво-

ВТС11 керамики

Рисунок 3 - Экспериментальный стенд по намагничиванию

ляет проводить исследования по подмагничиванию, размагничиванию, а также воздействию переменных электромагнитных полей различной частоты и амплитуды на предварительно намагниченный ВТСГТ массив.

Анализ результатов исследований показывает, что при импульсном намагничивании в ВТСГТ массиве «вмораживается» 50-62 % от внешнего приложенного электромагнитного поля. Характерная осциллограмма процесса намагничивания показана на рисунке 4, где В¡— индукция приложенного электромагнитного поля, В2- индукция «вмороженного» в массив поля. Установлено, что полное размагничивание ВТСП массива происходит при приложении внешнего магнитного поля, величина которого не менее чем в 1,5 раза превышает исходное «вмороженное» в массив поле. Переменные электромагнитные поля вызывают потери в поверхностном слое массива и снижают величину «вмороженного» поля. При одной и той же амплитуде приложенного электромагнитного поля наиболее существенное снижение величины «вмороженного» поля наблюдается при частотах менее 20 Гц. Предложены принципы подмагничивания ВТСП массивов в процессе работы электрической машины в случае затухания в них токов, создающих «вмороженное» магнитное поле.

В, о. е.

Ж:

Рисунок 4 - Осциллограмма процесса импульсного намагничивания ВТСП массива

В результате импульсного намагничивания ВТСП индуктора модельной машины с последующим подмагничиванием массивов удалось поднять величину «вмороженного» в массивы магнитного поля в 4,8 раза по сравнению с величиной, полученной при намагничивании захолажива-нием индуктора в электромагнитном поле обмотки якоря. Намагничивание ротора модельной машины по разработанному методу позволило создать ВТСП индуктор с восьмиполюсной магнитной системой.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований модельных магнитоэлектрических машин дискового типа.

Разработан технологический процесс изготовления модельных дисковых магнитоэлектрических машин. Для машины изготовлены два взаимозаменяемых ротора, один из которых содержит цилиндрические ВТСП

массивы УВа^Си30- (рисунок 5, а), а другой - кольцевые магниты Ий-Ре-В (рисунок 5, б).

На специально разработанном экспериментальном стенде проведены исследования данных магнитоэлектрических машин в установившихся и переходных режимах работы (рисунок 6). Результаты экспериментов позволили определить достоинства и недостатки магнитоэлектрических машин с индукторами из постоянных магнитов и ВТСП массивов.

а) б)

Рисунок 5 - Статорные диски и ротор с ВТСП массивами (а) и ротор с редкоземельными магнитами (б) дисковой машины

а) б)

Рисунок 6 - Подготовка к испытаниям дисковой машины с постоянными магнитами (а) и ВТСП массивами (б) в режиме генератора

В целом, в дисковых синхронных машинах с постоянными магнитами и с ВТСП массивами обеспечиваются: эффективное использование редкоземельных магнитов и ВТСП массивов простых геометрических форм; высокая надежность ротора; возможность выполнения индуктора с большим числом полюсов; малые аксиальные размеры машины; возможность выбора высоких электромагнитных и тепловых нагрузок. Дисковая машина с вертикальной осью хорошо сочетается с магнитными подшипниками или системой магнитного ВТСП подвеса. Приведены результаты разработок

магнитоэлектрических синхронных машин с постоянными магнитами и ВТСП массивами для малой энергетики, интегрированных электротехнических комплексов по накоплению и преобразованию кинетической энергии (проект INCO-COPERNICUS) и для электродинамического моделирования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ тенденций и направлений развития бесконтактных электрических машин переменного тока, включая электрические машины с использованием высококоэрцитивных постоянных магнитов и объемных высокотемпературных сверхпроводников.

2. Разработана концепция магнитоэлектрической синхронной машины для интегрированного накопительного комплекса с улучшенными энергетическими и массогабаритными характеристиками. Машина имеет обращенную конструкцию с наружным расположением ротора, совмещенного с маховиком, и статором беспазовой конструкции, многофазная обмотка которого располагается в немагнитном активном слое. Выполнены расчетные исследования электромагнитных полей, потерь и теплового состояния активных частей магнитоэлектрической синхронной машины обращенной конструкции с редкоземельными постоянными магнитами с учетом особенностей теплоотвода от ротора, вращающегося в магнитных опорах. По результатам исследований даны рекомендации по конструктивному исполнению элементов машины, разработанной в рамках международного проекта JOULE.

3. Разработаны и изготовлены экспериментальные установки для исследования намагничивания ВТСП массивов. Выполнен комплекс экспериментальных исследований, позволивший оценить эффективность различных методов намагничивания объемных ВТСП элементов ротора. Показаны преимущества импульсного намагничивания, обеспечивающего максимальную величину «вмороженного» магнитного поля.

4. Разработана и изготовлена модельная дисковая синхронная машина, ротор которой содержит цилиндрические ВТСП массивы на основе иттрие-вой керамики. Экспериментально подтверждена возможность использования электромагнитного поля, создаваемого обмоткой якоря, в качестве внешнего поля для намагничивания ВТСП индуктора. Разработан новый метод намагничивания ВТСП массивов индуктора магнитоэлектрической машины полем статора, позволяющий создать индуктор с магнитной систе-

мой чередующейся полярности и максимальной индукцией магнитного поля в зазоре. Предусмотрена возможность подмагничивания ВТСП массивов при затухании токов в них. Метод может быть реализован как в случае дисковой, так и цилиндрической конструкции машины.

5. Для модельной дисковой машины изготовлен ротор, содержащий кольцевые магниты на основе Nd-Fe-B. Создан специальный экспериментальный стенд для исследования модельных магнитоэлектрических машин в различных режимах работы. Проведены комплексные экспериментальные исследования магнитоэлектрических машин дисковой конструкции с двумя типами роторов, включающие исследования установившихся и переходных режимов при комнатных и криогенных температурах. По результатам исследований определены достоинства и недостатки электрических машин с индукторами из редкоземельных магнитов и ВТСП массивов.

6. На основании полученных в ходе работы результатов даны предложения по конструктивному исполнению дисковой синхронной машины с ВТСП индуктором и системой магнитного подвеса, а также электромеханических преобразователей энергии различного применения, включая передвижные ветроэнергетические установки небольшой мощности и модельные устройства, предназначенные для исследования комплекса сверхпроводниковых электроэнергетических устройств на электродинамической модели. Работы выполнены в рамках международного проекта INCO-COPERNICUS, программ СПбГУ «Секретариат Северного Форума», ОАО «ФСК ЕЭС».

7. Созданы новые лабораторные работы, научные результаты использованы в практических занятиях при подготовке специалистов по направлению «Электромеханика» на кафедре информационных технологий в электромеханике и робототехнике ГУАП.

Публикации по теме диссертационной работы:

1. Вандюк НЮ, Чубраееа Л.И. Криогенные источники питания для кратковременных и импульсных нагрузок// Российский электротехнический конгресс, секция 9 «Сверхпроводящие и электротехнические установки», 30 июня - 2 июля 1999 г.: Тез. докл. М.: ООО МЕДИНА-Принт, 1999. С. 52-54.

2. Vandiouk N. Yu. Possibility of application of HTSC for combined electrical alternator-storage system// Proc. of 5th SSSW, Eger, Hungary, 17-25 July, 1999. P. 41-44.

3. Vandiouk N.Yu. Cryogenic elements in electromechanical power converter for the

output increase// Proc. of ASSE2000, Eger, Hungary, 1-9 July, 2000. P. 72-75.

4. Вандюк Н.Ю. Метод оценки теплового состояния высокооборотного электромеханического преобразователя энергии// Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении: Всероссийская школа-семинар молодых ученых и специалистов 24-27 октября 2000 г. Материалы докл. Казань: КГТУ, 2000. С. 26-28.

5. Вандюк Н.Ю. Выбор типа электрической машины для накопителя кинетической энергии// Третья международная школа-семинар БИКАМП-01. Труды конф. СПб.: ГУАП, 2001. С. 231-233.

6. Вандюк Н.Ю., Кунаев B.JI., Лисичкин И.А. Оптимизация формы лобовых частей беспазовой обмотки якоря обращенной синхронной машины// Третья международная школа-семинар БИКАМП-01. Труды конф. СПб.: ГУАП, 2001. С. 236-238.

7. Вандюк НЮ. Возможность использования комбинированного преобразователя и накопителя энергии в системе бесперебойного питания// Российский национальный симпозиум по энергетике, 10-14 сентября 2001 г. Материалы докладов. Казань: КГТУ, 2001. С. 166-169.

8. Вандюк Н.Ю. Оптимизация элементов активной зоны комбинированного преобразователя-накопителя энергии с целью улучшения выходных параметров устройства// Шестая Санкт-Петербургская ассамблея молодых ученых и специалистов. Аннотации работ. СПб.: СПбГУ, 2001. С. 68.

9. Вандюк НЮ, Чубраев Д.В. Повышение эффективности работы преобразователя-накопителя энергии за счет оптимизации активной зоны// Второй Политехнический симпозиум "Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона". Материалы конф. СПб.: СПбГТУ, 2002. С. 29.

10. Chubraeva L.I., Tchoubraev DI., Vandiouk N.Yu. Decrease of losses in a combined electromehanical converter and storage unit// Development of HTSC Alternators Combining Rotating and Levitating Principles. Сб. статей. СПб.: ОЭЭП РАН, 2002. С. 118-125.

11. Chubraeva LI., Andreev E.N., Vandiouk N.Yu., Poluschenko O.L. Experimental investigations of YBCO bulks magnetisation for the inductor of a heterapolar disc alternator// Development of HTSC Alternators Combining Rotating and Levitating Principles. Сб. статей. СПб.: ОЭЭП РАН, 2002. С. 105-109.

12. Вандюк Н.Ю. Аналитический расчет поля электромеханического накопителя энергии на базе беспазовой синхронной машины с редкоземельными постоянными магнитами// Сборник докладов Пятой научной сессии аспирантов и соискателей ГУАП. СПб.: ГУАП, 2002. С. 194-197.

13. Вандюк Н.Ю. Теоретические и экспериментальные исследования режимов работы комбинированного преобразователя-накопителя энергии// Седьмая Санкт-Петербургская ассамблея молодых ученых и специалистов. Аннотации работ. СПб.: СПбГУ, 2002. С. 82.

14. Вандюк Н.Ю., Чубраева ЛИ. Интегрированный преобразовательно-накопительный комплекс на базе бесконтактной синхронной машины// Формирование технической политики инновационных наукоемких технологий: Материалы

науч.-практ. конф. Т. II. СПб.: СПбГПУ, 2002. С. 34-37.

15. Вандюк Н.Ю. Анализ схем конструктивного исполнения накопителей кинетической энергии// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез докл Девятой Международной науч.-техн. конф. студентов и аспирантов В 3-х г. Т. 2 М: МЭИ, 2003. С. 6-7.

16. Вандюк Н.Ю. Оценка аэродинамических потерь в роторе-маховике накопителя кинетической энергии// Шестая научная сессия аспирантов ГУАП: Сб. докл.: В 2 ч Ч. 1. Технические науки. СПб.: ГУАП, 2003. С. 152-154.

17. Вандюк Н.Ю. Исследования электротехнического комплекса по преобразованию и накоплению кинетической энергии// Доклады IV Международной школы-семинара БИКАМП, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга - БИКАМП'ОЗ СПб.: ГУАП, 2003. С. 305-306.

18. Вандюк Н Ю, Волынкин ИВ, Карпушин В Б Испытания дисковой машины с постоянными магнитами// Сб. статей: Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования. Выпуск 5. СПб.: ОЭЭП РАН, 2003. С. 181-185.

19. Вандюк Н.Ю., Волынкин И.В Исследование ВТСП массивных материалов для индуктора дискового генератора// Десятая ежегодная международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиотехника, электроника и энергетика». Тез. докл. М.: МЭИ, 2-3 марта, 2004. С. 5.

20. Патент RU 37387 U1. Электрическая дисковая машина / Андреев EH., Вандюк Н.Ю, Симачев В Г, Чубраева ЛИ Гос реестр полезных моделей РФ № 2004100430; Приоритет 08.01.2004; Опубл. 20.04 2004. Бюл. № 11

21. Вандюк Н.Ю. Разработка конструкции модельного ВТСП компенсатора// Седьмая научная сессия аспирантов ГУАП: Сб. докл : В 2 ч Ч. 1. Технические науки СПб.: ГУАП, 2004. С. 163-165.

22. Чубраева Л.И., Платонова М.Ю, Вандюк Н.Ю, Волынкин КВ., Косарева Т.Н., Федосова ТЕ. Кинетические накопители энергии для бортовой энергетической системы космической станции// III Международный симпозиум "Аэрокосмические технологии '04". Сб. материалов. СПб.: ГУАП, 2004 С. 100-103.

23. Вандюк Н.Ю. Исследование бесконтактных синхронных машин дисковой конструкции// Девятая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов. Аннотации работ. СПб.: СПбГУ, 2004. С. 49.

24. Чубраева Л.И., Платонова М.Ю., Сергеев М Ю, Вандюк Н.Ю., Волынкин И.В Кинетические накопители энергии с моделированием процессов левитации вращающихся масс// Сб. статей: Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования. Выпуск 6. СПб.- ОЭЭП РАН, 2004 С 134-145.

25. Патент RU 2256997 Cl, Н02К21/00. Электрическая дисковая машина / Андреев E.H., Вандюк Н.Ю., Симачев В Г., Чубраева ЛИ Гос. реестр изобретений РФ. № 2003137878; Приоритет 26.12.2003; Опубл. 20 07.2005 Бюл. № 20 8 с

»16705

РНБ Русский фонд

2006-4 11195

ЛР №04239 от 12.03.01. Подписано к печати 15.09.05 Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Заказ №235

191186, С.-Петербург, Дворцовая наб., 18, ОЭЭП РАН

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН, ОСНОВАННЫХ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Общие замечания.

1.2. Материалы на основе микро- и нанотехнологий для магнитоэлектрических машин.

1.3. Варианты конструктивного исполнения синхронных Ш магнитоэлектрических машин с возбуждением от редкоземельных постоянных магнитов.

1.4. Варианты конструктивного исполнения магнитоэлектрических машин с возбуждением от объемных высокотемпературных сверхпроводников.

1.5. Анализ предшествующего опыта по исследованию серии модельных дисковых машин.

1.6. Задачи диссертационной работы.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. ОБРАЩЕННАЯ СИНХРОННАЯ МАШИНА ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАННОГО НАКОПИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

2.1. Общие замечания.

2.2. Конструктивная схема синхронной машины обращенного типа с постоянными магнитами для ИНК.

2.3. Аналитический расчет электромагнитных полей магнитоэлектрической машины обращенного типа.

2.3.1. Особенности расчета электромагнитных полей машины с редкоземельными постоянными магнитами.

2.3.2. Аналитическое определение поля возбуждения в воздушном зазоре электрической машины.

2.3.3. Аналитическое определение поля обмотки статора в воздушном зазоре электрической машины.

2.4. Оптимизация потерь в активной зоне машины обращенного типа.

2.5. Основные параметры синхронной магнитоэлектрической машины для ИНК.

2.6. Анализ теплового состояния машины обращенного типа.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА НАМАГНИЧИВАНИЯ ИНДУКТОРА МАШИНЫ С ОБЪЕМНЫМИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМИ СВЕРХПРОВОДНИКАМИ

3.1. Общие положения.

3.2. Теоретическое обоснование нового метода намагничивания ВТСП индуктора.

3.3. Исследования по намагничиванию объемной ВТСП керамики длительно приложенными полями.

3.4. Исследование намагничивания ВТСП массивов на модельной электрической машине.

3.5. Исследования по намагничиванию объемной ВТСП керамики импульсными полями.

3.6. Исследование влияния внешних переменных магнитных полей различной частоты и импульсных полей на намагниченный ВТСП массив.

3.7. Исследование импульсного намагничивания ВТСП индуктора модельной машины.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ И ОБЪЕМНЫМИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМИ СВЕРХПРОВОДНИКАМИ

4.1. Разработка конструкции модельной дисковой электрической машины.

4.2. Технологический процесс изготовления модельной дисковой электрической машины.

4.3. Экспериментальные исследования модельных магнитоэлектрических машин с редкоземельными постоянными магнитами и ВТСП индуктором.

4.4. Анализ возможностей практического применения новых типов магнитоэлектрических синхронных машин.

Выводы к главе 4.

Актуальность темы диссертационной работы определяется постоянным совершенствованием электромеханических преобразователей энергии различного исполнения, в том числе магнитоэлектрических синхронных машин, а также ростом интереса промышленности к разработке высокоэффективных накопителей энергии различных типов, в частности, с использованием маховиков. Подобные накопительные комплексы включают в свой состав двигатель-генератор и маховик, и могут применяться в качестве резервных источников бесперебойного питания, установок по покрытию пиковых нагрузок и т.д. Использование магнитоэлектрических синхронных машин в качестве двигателей-генераторов для накопительных комплексов привлекательно с точки зрения их высокой надежности в связи с отсутствием щеточных электрических контактов. В настоящее время перспективным направлением считается разработка интегрированных накопительных комплексов, в которых ротор электрической машины объединяется с маховиком, что позволяет снизить габариты, повысить энергоемкость и КПД установки.

Класс бесконтактных электрических машин с индукторами, использующими высококоэрцитивные магниты, в последние годы дополнился гистерезисными и реактивными двигателями с массивами из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на роторе. Ожидается, что совершенствование ВТСП материалов, в том числе и объемных ВТСП (массивов), приведет в ближайшее время к возрастанию величин индукции захваченного ими магнитного поля свыше 2 Тл при азотном уровне рабочих температур (77,3 К). В связи с этим целесообразным и своевременным является проведение комплексных научных исследований, направленных на реализацию магнитоэлектрических синхронных машин с ВТСП массивами на роторе, с целью перехода к практическому использованию объемных ВТСП материалов в многополюсных синхронных электрических машинах.

Цели диссертационной работы определены как:

- разработка новых вариантов магнитоэлектрических синхронных машин, имеющих улучшенные массогабаритные показатели и пониженные потери, с использованием современных материалов на основе микро- и нанотехнологий для индукторов: обращенной синхронной машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами на роторе, входящей в состав интегрированного накопительного комплекса, и дисковой криогенной синхронной машины с ВТСП массивами и постоянными магнитами на роторе;

- разработка метода намагничивания объемных ВТСП материалов, позволяющего создавать многополюсную магнитную систему на роторе магнитоэлектрической синхронной машины, содержащем ВТСП массивы.

Для достижения поставленных целей в диссертационной работе решены следующие основные задачи:

- анализ направлений развития магнитоэлектрических синхронных машин с индукторами, выполненными из магнитных материалов на основе микро- и нанотехнологий;

- разработка вариантов (модификаций) синхронной машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами для интегрированного накопительного комплекса; исследование электромагнитных полей в воздушном зазоре, оптимизация элементов активной зоны, оценка теплового состояния машины с целью выработки рекомендаций по выбору основных размеров и способам снижения потерь в магнитоэлектрической синхронной машине, предназначенной для интегрированного накопительного комплекса;

- разработка методов намагничивания объемных ВТСП материалов индукторов криогенных синхронных машин с многополюсной магнитной системой с сохранением бесконтактности индуктора;

- создание макетов, установок и модельных магнитоэлектрических синхронных машин для экспериментальных исследований; апробация метода намагничивания на модельной машине; сопоставление теоретических и экспериментальных результатов.

При решении поставленных задач использовались: теория электрических машин переменного тока, теория кинетических накопителей энергии, аналитические методы расчета электромагнитных полей на основе решения дифференциальных уравнений Пуассона-Лапласа, методы тепловых расчетов электрических машин на основе тепловых схем замещения, проведение экспериментальных исследований на макетах и модельных установках, проведение криогенных испытаний.

Положения, выносимые на защиту:

1. Метод намагничивания ВТСП массивов бесконтактного ротора криогенной синхронной машины с образованием многополюсной магнитной системы посредством электромагнитного поля статора.

2. Сравнительный анализ методов намагничивания ВТСП массивов.

3. Результаты исследований электромагнитных полей в воздушном зазоре, теплового состояния, оптимизации элементов активной зоны по обращенной синхронной магнитоэлектрической машине, входящей в состав интегрированного накопительного комплекса; предложения по конструктивному исполнению.

4. Результаты экспериментальных исследований дисковых магнитоэлектрических машин с редкоземельными магнитами и ВТСП массивами на роторе.

5. Предложения по конструктивному исполнению дисковой синхронной машины с ВТСП массивами на роторе и системой магнитного подвеса.

Научная новизна заключается в разработке новых модификаций магнитоэлектрических синхронных машин, в которых используются перспективные высокоэффективные материалы на основе микро- и нанотехнологий для индукторов, нетрадиционные конструктивные и технические решения.

Выполнено исследование электромагнитных полей в воздушном зазоре беспазовой синхронной машины обращенного типа с высококоэрцитивными постоянными магнитами, предназначенной для интегрированного накопительного комплекса. Проведена оптимизация конструкции активной зоны машины с целью снижения электромагнитных потерь. Разработан метод оценки теплового состояния машины, учитывающий отвод потерь от вращающегося в вакууме ротора посредством теплоизлучения. Созданы оригинальные экспериментальные установки для исследования процессов намагничивания ВТСП массивов. Разработан метод намагничивания ВТСП индуктора магнитоэлектрической синхронной машины, позволяющий получить в собранной машине многополюсную магнитную систему на роторе посредством электромагнитного поля статора; предложены новые принципы подмагничивания ВТСП массивов. Разработаны, изготовлены и экспериментально исследованы модели дисковых магнитоэлектрических машин с индукторами из постоянных магнитов и объемных ВТСП материалов Практическая ценность диссертационной работы:

- методы электромагнитных и тепловых расчетов, а также предложения по конструктивному исполнению могут быть использованы при проектировании синхронных магнитоэлектрических машин с улучшенными массогабаритными и энергетическими характеристиками, входящих в состав интегрированных накопительных комплексов;

- разработанный метод намагничивания ВТСП индукторов магнитоэлектрических синхронных машин позволяет решить проблему создания бесконтактной синхронной машины с ВТСП массивами на роторе;

- результаты работы могут быть использованы при проектировании магнитоэлектрических цилиндрических и дисковых машин, работающих как при обычных, так и при криогенных температурах и предназначенных для общепромышленной и специальной электроэнергетики;

- научные результаты работы, экспериментальные стенды, установки и модельные машины использованы в учебном процессе кафедры 32 ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» (ГУАП): дополнен курс практических занятий по дисциплине «Нетрадиционная электромеханика», созданы новые лабораторные работы для лабораторного практикума по дисциплине «Микро-и нанотехнологии в электромеханике» учебного плана подготовки специалистов по направлению «Электромеханика».

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах по международному проекту INCO-COPERNICUS (г. Санкт-Петербург, 1999 г., г. Москва, 2001 г.), семинарах по международному проекту JOULE (г. Санкт-Петербург, 1999 г., 2000 г.), а также следующих научно-технических конференциях, школах, семинарах: Российском электротехническом конгрессе (г. Москва, 1999 г.); Пятой международной школе по сверхпроводимости «5th Summer School and Scientific Workshop on Superconductivity» (г. Эгер, Венгрия, 1999 г.); Школах по сверхпроводимости (г. Протвино, 2000-2001 гг.); Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (г. Казань, 2000 г.); Пятой, Шестой, Седьмой, Восьмой и Девятой Санкт-Петербургских ассамблеях молодых ученых и специалистов (г. Санкт-Петербург, 2000-2004 гг.); научно-практической конференции «Формирование технической политики инновационных наукоемких технологий» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.); Девятой и Десятой международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2003-2004 гг.); Третьей и Четвертой международных школах-семинарах «БИКАМП» (г. Санкт-Петербург, 2001 г., 2003 г.); научных сессиях аспирантов и соискателей ГУАП (г. Санкт-Петербург, 2002-2004 гг.); международном симпозиуме «Аэрокосмические технологии '04» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.), международной научной конференции «Электротехника, энергетика, экология» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.).

По теме диссертационной работы опубликовано 25 научных работ, в том числе 4 статьи в сборниках, 13 докладов на конференциях, 6 тезисов докладов и аннотаций работ, 2 патента - RU37387U1 и RU2256997C1.

Реализация результатов работы. Теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы реализованы при выполнении: международных проектов JOULE Project PL970168 «FlyWiP» (Швейцария, Германия, Голландия, Россия, Греция) и INCO-COPERNICUS № IC-CT98-0504 (DG12-CDPE) «Разработка высокотемпературных сверхпроводниковых преобразователей энергии, совмещающих принципы вращения и левитации» (Греция, Россия, Франция, Венгрия); грантов РФФИ «Разработка научных основ создания нового поколения электротехнического оборудования с использованием наукоемких технологий» (№ 00-15-99096) и «Моделирование электромагнитных процессов в токонесущих элементах устройства для преобразования и накопления энергии с целью оптимизации режимов его работы» (№ 01-02-17850, № 02-02-06881 - персональный грант диссертанта); персональных грантов губернатора Санкт-Петербурга для молодых ученых и специалистов 2000-2004 гг.; ГНТП «Международные проекты», проект «ВТСП-генераторы»; ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002-2006 гг.», тема «Управляемая сверхпроводимость»; работ по программе фундаментальных исследований ОЭММПУ РАН, тема «Изучение процессов в сверхпроводящих токонесущих элементах в режимах работы электроэнергетического оборудования»; работ по программе ОАО «ФСК ЕЭС»; ФЦП «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.», проект ЯО 122/1362.

Технические предложения по конструктивному исполнению передвижных ветроэнергетических установок с магнитоэлектрическими дисковыми генераторами переданы СПбГУ «Секретариат Северного Форума» для последующего внедрения. Предложения по конструктивному исполнению модельных устройств для электродинамической модели ОАО «НИИПТ» переданы ОАО «ФСК ЕЭС» для подготовки договора на их изготовление. Стенд с модельной дисковой машиной и установка по намагничиванию ВТСП массивов включены в учебный процесс кафедры 32 ГУАП. Внедрение результатов подтверждается актами о практическом использовании результатов диссертационной работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы.

Выводы к главе 4

1. Для проведения комплексных исследований модельных магнитоэлектрических машин дискового типа разработаны и изготовлены два ротора, один из которых содержит кольцевые магниты на основе Nd-Fe-B, а другой — цилиндрические ВТСП массивы на основе иттриевой керамики.

2. Разработан и реализован на практике технологический процесс изготовления модельных магнитоэлектрических машин, ориентированный на производственные возможности и станочное оборудование отдела-изготовителя.

3. Создан специальный экспериментальный стенд, обеспечивающий возможность проведения исследований двух типов магнитоэлектрических машин в режимах холостого хода и под нагрузкой при комнатных и криогенных температурах.

4. Проведены экспериментальные исследования двух типов магнитоэлектрических машин в установившихся и переходных режимах работы. Результаты экспериментов позволили определить достоинства и недостатки магнитоэлектрических машин с индукторами из постоянных магнитов и ВТСП массивов.

5. Даны предложения по конструктивному исполнению дисковой магнитоэлектрической машины с системой магнитного подвеса.

6. В составе коллектива исполнителей по проекту Европейского экономического сообщества «Разработка высокотемпературных сверхпроводниковых преобразователей энергии, совмещающих принципы вращения и левитации» (INCO-COPERNICUS) выполнена разработка интегрированного накопительного комплекса с дисковой магнитоэлектрической синхронной машиной, дисковым маховиком и ВТСП магнитным подшипником.

7. Определены основные возможные направления практического использования дисковых магнитоэлектрических машин в общепромышленной и специальной энергетике.

8. Приведены результаты разработок дисковых машин для компактных маломощных передвижных ветроэнергетических установок по договору о творческом сотрудничестве с СПбГУ «Секретариат Северного Форума». По договору с ОАО «Федеральная сетевая компания ЕЭС» выполнена разработка модельного синхронного компенсатора и модельного накопительного устройства, предназначенных для исследований на электродинамической модели ОАО «НИИПТ».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ тенденций и направлений развития бесконтактных электрических машин переменного тока, включая электрические машины с использованием высококоэрцитивных постоянных магнитов и объемных высокотемпературных сверхпроводников.

2. Разработана концепция магнитоэлектрической синхронной машины для интегрированного накопительного комплекса с улучшенными энергетическими и массогабаритными характеристиками. Машина имеет обращенную конструкцию с наружным расположением ротора, совмещенного с маховиком, и статором беспазовой конструкции, многофазная обмотка которого располагается в немагнитном активном слое.

3. Выполнены расчетные исследования электромагнитных полей, потерь и теплового состояния активных частей магнитоэлектрической синхронной машины обращенной конструкции с редкоземельными постоянными магнитами с учетом особенностей теплоотвода от ротора, вращающегося в магнитных опорах. По результатам исследований даны рекомендации по конструктивному исполнению элементов машины, разработанной в рамках международного проекта JOULE.

4. Разработаны и изготовлены экспериментальные установки для исследования намагничивания ВТСП массивов. Выполнен комплекс экспериментальных исследований, позволивший оценить эффективность различных методов намагничивания объемных ВТСП элементов ротора. Показаны преимущества импульсного намагничивания, обеспечивающего максимальную величину «вмороженного» магнитного поля.

5. Разработана и изготовлена модельная дисковая синхронная машина, ротор которой содержит цилиндрические ВТСП массивы на основе иттриевой керамики. Впервые выполнен комплекс исследований по намагничиванию ВТСП индуктора с созданием полюсов чередующийся полярности. Экспериментально подтверждена возможность использования электромагнитного поля, создаваемого обмоткой якоря, в качестве внешнего поля для намагничивания ВТСП индуктора.

6. Разработан новый метод намагничивания ВТСП массивов индуктора магнитоэлектрической машины полем статора, позволяющий создать индуктор с магнитной системой чередующейся полярности и максимальной индукцией магнитного поля в зазоре. Предусмотрена возможность подмагничивания ВТСП массивов при затухании токов в них. Метод может быть реализован как в случае дисковой, так и цилиндрической конструкции машины.

7. Для модельной дисковой машины изготовлен ротор, содержащий кольцевые магниты на основе Nd-Fe-B. Создан специальный экспериментальный стенд для исследования модельных магнитоэлектрических машин в различных режимах работы. Проведены комплексные экспериментальные исследования магнитоэлектрических машин дисковой конструкции с двумя типами роторов, включающие исследования установившихся и переходных режимов при комнатных и криогенных температурах. По результатам исследований определены достоинства и недостатки электрических машин с индукторами из редкоземельных магнитов и ВТСП массивов.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований дисковых магнитоэлектрических синхронных машин использованы при выполнении международного проекта «Разработка высокотемпературных сверхпроводниковых преобразователей энергии, совмещающих принципы вращения и левитации» (INCO-COPERNICUS).

8. На основании полученных в ходе работы результатов даны предложения по конструктивному исполнению дисковой синхронной машины с ВТСП индуктором и системой магнитного подвеса, а также электромеханических преобразователей энергии различного применения, включая передвижные ветроэнергетические установки небольшой мощности и модельные устройства, предназначенные для исследования комплекса сверхпроводниковых электроэнергетических устройств на электродинамической модели. Работы выполнены в рамках программ СПбГУ «Секретариат Северного Форума» и ОАО «ФСК ЕЭС».

11. Результаты теоретических исследований используются в учебном процессе кафедры «Информационные технологии в электромеханике и робототехнике» ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения». Модельная дисковая машина и установка по намагничиванию ВТСП массивов внедрены в учебный процесс в качестве лабораторных работ по дисциплине «Микро- и нанотехнологии в электромеханике и робототехнике» учебного плана подготовки специалистов по направлению «Электромеханика».

1. Динамомашина в ее историческом развитии. Документы и материалы / Под ред. академика В.Ф. Миткевича. JL: Изд-во АН СССР, 1934. 560 с.

2. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высшая школа, 1990. -415 с.

3. Балагуров В. А., Галтеев Ф. Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.

4. Справочник по электротехническим материалам: в 3-х т. Т. 1 / Под ред. Ю. В. Корицкого и др. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 368 с.

5. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. М.: Высшая школа, 1991. - 383 с.

6. Глебов В.А., Нефедов B.C., Ремизов Г.В., Попова О.И. Нанокристаллические магнитные материалы на основе системы неодим-железо-бор // Труды ВНИИНМ им. А.А. Бочвара: Сб. статей. Вып.1. М.: ВНИИНМ, 2002. - 32 с.

7. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса и П. Аливисатоса. М.: Мир, 2002. - 292 с.

8. Кудреватых Н.В., Остоушко А.А., Тарасов Е.Н. и др. Исследование деградации магнитных свойств постоянных магнитов из сплава Nd-Fe-B в солевых растворах и водородных средах при наличии покрытия // Электротехника, 1999. -№ 10.-С. 20-23.

9. Волокитина Е.В., Шалагинов В.Ф. Опыт использования постоянных магнитов неодим-железо-бор в ручном электроприводе для медицины // Электотехника, 2004.-№ 8.-С. 41-45.

10. Chubraeva L.I., Pylinina S.N., Sigaev V.E. et al. Experimental investigation of cryogenic motor model // Applied Superconductivity. Insitute of Physics. 1995. P. 655-658.

11. Чубраева Jl.И. Генераторы нетрадиционного исполнения. Л.: Наука, 1991. -246 с.

12. Казовский Е.Я., Карцев В.П., Шахтарин В.Н. Сверхпроводящие магнитные системы. Л.: Наука, Ленингр. отд-ние, 1967. - 323 с.

13. Буккель В. Сверхпроводимость. М.: Мир, 1975. - 366 с.

14. Черноплеков Н.А. Новые возможности сильноточной сверхпроводниковой технологии // Кабели и провода. М.: ООО Кабели и провода, 2000. - С.4-11.

15. Высокотемпературные сверхпроводящие материалы. Часть I/ Под ред. В.В. Тихонова. -М.: ВНИИПИ, 1990. 82 с.

16. Muta I., Jung H.J., Nakamura Т. et al. Performances of axial-type superconducting BSCCO-2223 motor // Proc. of 15th ICEM. 2002. - paper 306.

17. Wrobel R., Mellor P.H. Optimisation of a discrete Halbach-like permanent magnet array for a brushless motor// Proc. of 16th ICEM. 2004. - P. 47-48.

18. История электротехники / Под ред. И.А. Глебова. М.: Издательство МЭИ, 1999.-524 с.

19. Бут Д.А. Электромеханика сегодня и завтра // Электричество, 1995. № 2. - С. 2-10.

20. Никифоров Б.В., Шишкин Д.Ю. Принципы построения электроэнергетической системы перспективной дизель-электрической подводной лодки. В кн.: Вопросы проектирования подводных лодок. Вып. 12. СПб: ФГУП «ЦКБ МТ «Рубин», 2000. С. 34-43.

21. Кучинский В.Г., Прасолин А.П., Шишкин Д.Ю. Системы электродвижения на основе вентильных двигателей. В кн.: Вопросы проектирования подводных лодок. Вып. 12. СПб: ФГУП «ЦКБ МТ «Рубин», 2000. - С. 44-53.

22. Danilevich J., Antipov V., Kruchinina I. Permanent magnet generator for 200 kW station of a new type// 16th ICEM, Cracow, Poland, Sept. 2004. PS 1-4. - P. 59-60.

23. Голуб A.B. Исследование магнитного поля в воздушном зазоре синхронной машины, возбуждаемой от постоянных магнитов. В кн.: Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования. Вып. 4. СПб: ОЭЭП РАН, 2002. С. 148-154.

24. Keith Е. V. Т., William Е. S. Inertial Energy Storage for Advanced Space Station Applications// 20th IECEC, Miamibeach, Aug. 1985. Vol. 2. P. 2.337-2.342.

25. Truong L.V., Wolff F. L., Dravid N. V. Simulation of Flywheel Electrical System for Aerospace Applications// 35th IECEC & Exhibit, Las Vegas, Nevada, July 2000. -Vol. l.-P. 601-608.

26. Бут Д.А., Алиевский Б.Л., Мизюрин C.P., Васюкевич П.В. Накопители энергии/ ф Под ред. Д. А. Бута. М.: Энергоатомиздат, 1991. 400 с.

27. Манн Э.Г., Тиунчик В.М. Кольцевые электромеханические аккумуляторы// Электричество, 1986. № 4. - С. 19-24.

28. Глебов И. А., Кашарский Э. Г., Рутберг Ф. Г. Синхронные генераторы кратковременного и ударного действия. JI.: Наука, 1985. - 224 с.

29. Дикань С.В., Намитоков К.К. Аппараты систем бесперебойного электроснабжения. Киев: Тэхника, 1989.-174 с.• 34. Джента Д. Накопление кинетической энергии. Теория и практика современных маховичных систем. М.: Мир, 1988. - 430 с.

30. Вандюк Н.Ю. Анализ схем конструктивного исполнения накопителей кинетической энергии // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. Девятой Мещунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. В 3-х т. Т. 2. М.: Изд-во МЭИ, 2003. С. 6-7.

31. Colotti A. Permanenterregte Synchronmaschinen fur Schwungradspeicher. ETH Zurich, 1998. - 139 p.

32. Вандюк Н.Ю. Выбор типа электрической машины для накопителя кинетической энергии // Третья международная школа-семинар БИКАМП-01. Труды конф. СПб.: Изд-во СПбГУАП, 2001. - С. 231-233.

33. Паластин Л.М. Синхронные машины автономных источников питания. М.: Энергия, 1980.-с.

34. Курбасов А.С. Целесообразность и возможность использования электрических машин дисковой конструкции // Электричество, 1985. №2. - С. 29-33.

35. Белый П.Н. Конструктивное развитие дисковых высокомоментных технологических электродвигателей с высококоэрцитивными постоянными магнитами // Электротехника, 2001. №7. С. 20-23.

36. Kovalev L.K., Ilushin K.V., Koneev S.M.-A. et al. Electric machines with the bulk HTS rotor elements. Recent results and future development // Российский электротехнический конгресс, Москва, 30 июня-2июля 1999 г. М.: ООО МЕДИНА-Принт, 1999. - С. 93-94.

37. Kovalev L.K., Ilushin K.V., Penkin V.T. et al. Hysteresis electrical motors with bulk melt textured YBCO //Applied Superconductivity. 1997. Vol. 2. -P. 1515-1518.

38. Ковалев JI.K., Егошкина Л.А., Пенкин B.T. Гистерезисные машины с керамическим ротором. В кн.: Электромеханические и электромагнитные устройства генерирования и преобразования электроэнергии. М.: Изд-во МАИ, 1992. — С.45-54.

39. Ковалев Л.К., Полтавец В.Н., Егошкина Л.А. и др. Многодисковый гистерезисный электродвигатель на основе объемных высокотемператур-ных сверхпроводников // Электричество. 1998. - № 3. - С. 33-43.

40. Ковалев Л.К., Конев С.М.-А., Илюшин К.В. и др. Реактивные высокотемпературные сверхпроводниковые электродвигатели // Электричество, 2003.-№ 9.-С. 31-39.

41. Habisreuther Т. Bulk YBCO for flywheels and other power applications // Proc. of ASSE'04, Budapest. 2004. - 131 p.

42. Клименко Е.Ю., Кошурников E.K., Новиков С.И. и др. Модельный турбогенератор со сверхпроводящими обмотками возбуждения и якоря. В кн.: Технология электромашиностроения. Л.: ВНИИэлектромаш, 1991. - 160 с.

43. Шахтарин В.Н. Исследование сверхпроводникового синхронного генератора с осевым возбуждением // Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования: Сб. науч. тр. СПб.: НИИэлектромаш, 1996.-С. 121-133.

44. Akimov I.I., Chubraeva L.I., Sirotko D.V. et al. Experimental investigation of a model HTSC alternator // Applied Superconductivity. 1997. Vol. 2. - P. 15111514.

45. Чубраев Д.В. Дисковая электрическая машина как преобразователь и накопитель энергии // Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования. Вып. 2: Сб. науч. тр. СПб.: НИИэлектромаш, 1998.-С. 190-203.

46. Vandiouk N.Yu. Cryogenic elements in electromechanical power converter for the output increase // Proc. of ASSE2000. Eger, Hungary, 1-9 July, 2000.

47. Supertech Consortium, Hungary, 2001. P. 72-75.

48. Вандюк Н.Ю., Чубраева Л.И. Криогенные источники питания для кратковременных и импульсных нагрузок II Российский Электротехнический Конгресс, 30 июня-2 июля 1999 г.: Тез. докл. М.: ООО МЕДИНА-Принт, 1999. - С. 52-54.

49. Vandiouk N.Yu. Possibility of application of HTSC for combined electrical alternator-storage system // Proc. of 5th SSSW. Eger, Hungary, 17-25 July, 1999. Supertech Consortium, Hungary, 2001. - P. 41-44.

50. Вандюк Н.Ю. Возможность использования комбинированного преобразователя и накопителя энергии в системе бесперебойного питания// РНСЭ, 10-14 сентября 2001 г. Материалы докл. Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2001. - С. 166-169.

51. Flywheel Energy Storage for Wind Power Generation. Task 5.1. Design Electrical Machine. Prepared by ASPES Engineering AG, DNCEM St. Petersburg, SEG GmbH. Doc. No. FlyWiP-WP-5.1-02-1.0/ASP. 61 p.

52. Бинс К., Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. -М.: Энергия, 1970. 376 с.

53. Саркисян Л.А. Аналитические методы расчета стационарных магнитных полей. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1993. - 287 с.

54. Зечихин Б.С., Тимершин Ф.Г. Исследование поля магнитоэлектрического генератора с индуктором без полюсных наконечников // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1975. - №1. - С. 81-87.

55. Ледовский А.Н. Особенности проектирования электрических машин с цилиндрическими постоянными магнитами SmCos // Электричество, 1981. -№10.-С. 36^0.

56. Ледовский А.Н., Сугробов A.M. Магнитное поле в электрических машинах с постоянными магнитами из сплава SmCo5 // Электричество, 1982. №7. - С. 6568.

57. Зечихин Б.С. Электрические машины летательных аппаратов. Гармонический анализ активных зон. М.: Машиностроение, 1983. - 49 с.

58. Анищенко Е.И., Запорожец Ю.М., Келин Н.А. и др. Исследование магнитных полей в воздушных зазорах электрических машин с постоянными магнитами из сплава SmCo5 // Электротехника, 1977. №9. - С. 56-59.

59. Вандюк Н.Ю. Аналитический расчет поля электромеханического накопителя энергии на базе беспазовой синхронной машины с редкоземельными постоянными магнитами // Сб. докл. Пятой научной сессии аспирантов и соискателей ГУАП. СПб.: ГУАП, 2002. - С. 194-197.

60. Хэг Б. Электромагнитные расчеты. M.-JL: Гос. энерг. изд-во, 1934. - 306 с.

61. Домбровский В.В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах. Д.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1983. - 256 с.

62. Вольдек А.И. Электрические машины. М.-Л.: Энергия, 1966. - 782 с.

63. Титов В.В., Хуторецкий Г.М., Загородная Г.А. и др. Турбогенераторы. Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1967. - 895 с.

64. Вандюк Н.Ю., Кунаев B.JL, Лисичкин И.А. Оптимизация формы лобовых частей беспазовой обмотки якоря обращенной синхронной машины // Третья международная школа-семинар БИКАМП-01. Труды конф. СПб.: Изд-во СПбГУАП, 2001. - С. 236-238.

65. Шуйский В.П. Расчет электрических машин. Л.: Энергия, 1968. - 731 с.

66. Борисенко А.И., Данько В.Г., Яковлев А.И. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах. М.: Энергия, 1974. - 560 с.

67. Готгер Г. Нагревание и охлаждение электрических машин. М.-Л.:

68. Госэнергоиздат, 1961. 264 с.

69. Вандюк Н.Ю. Оценка аэродинамических потерь в роторе-маховике накопителя кинетической энергии // Шестая научная сессия аспирантов ГУАП: Сб. докл.: В 2 ч. Ч. 1. Техн. науки. СПб.: СПбГУАП. С. 152-154.

70. Высокотемпературная сверхпроводимость: Фундаментальные и прикладные исследования: Сб. статей. Вып. 1 / Под ред. А.А. Киселева. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. - 686 с.

71. Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников / Под ред. Д.М. Гинзберга. М.: Мир, 1990. - 543 с.

72. Iton Y., Mizutani U. Pulsed field magnetization of melt-processed Y-Ba-Cu-O superconducting bulk magnet // Jpn. J. Appl. Phys. 1996. Vol. 35. Pt. 1, No. 4A. -P. 2114-2125.

73. Ковалев Л.К., Конев C.M.-A., Ларионов A.E. и др. Процессы намагничивания монодоменных ВТСП элементов и их применение в криогенных электрических машинах // Электричество, 2002. № 3. - С. 29-39.

74. Алиевский Б. Л., Орлов В. Л. Расчет параметров магнитных полей осесимметричных катушек. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 112 с.

75. Вандюк Н.Ю. Исследования электротехнического комплекса по преобразованию и накоплению кинетической энергии // Доклады IV Международной школы-семинара БИКАМП, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга БИКАМП'ОЗ. СПб.: ГУАП, 2003. С.305-306.

76. Брехна Г. Сверхпроводящие магнитные системы. М.: Мир, 1976. - 704 с.

77. Вандюк Н.Ю., Волынкин И.В., Карпушин В.Б. Испытания дисковой машины с постоянными магнитами // Сб. ст.: Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования. Выпуск

78. СПб: ОЭЭП РАН. - С. 181-185.

79. Вандюк Н.Ю. Исследование бесконтактных синхронных машин дисковой конструкции // Девятая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов. Аннотации работ. СПб.: СПбГУ, 2004. - С. 49.

80. СПб.: ОЭЭП РАН, 2004. - С. 134-146.

81. Патент RU37387U1. Электрическая дисковая машина / Андреев Е.Н., Вандюк Н.Ю., Симачев В.Г., Чубраева Л.И. Гос. реестр полезных моделей РФ. № 2004100430; Приоритет 08.01.2004; Опубл. 20.04.2004. Бюл. № 11.

82. Патент RU2256997C1, Н02К21/00. Электрическая дисковая машина / Андреев Е.Н., Вандюк Н.Ю., Симачев В.Г., Чубраева Л.И. Гос. реестр изобретений РФ. № 2003137878; Приоритет 26.12.2003; Опубл. 20.07.2005. Бюл. № 20. 8 с.

83. Иванова И.Ю., Тугузова Т.Ф., Попов С.П., Петров Н.А. Малая энергетика Севера: Проблемы и пути развития. Новосибирск: Наука, 2002. - 188 с.

84. Вандюк Н.Ю. Разработка конструкции модельного ВТСП компенсатора// Седьмая научная сессия аспирантов ГУАП: Сб. докл.: В 2 ч. Ч. 1. Технические науки. СПб.: ГУАП, 2004. - С. 163-165.1. УТВЕРЖДАЮ»1. Первый проректор

85. Профессор кафедры информационных технологий в электромеханике и робототехнике, д-р техн. наук, профессор1. Крук Е.А.1. Шишлаков В.Ф.

86. Зам. заведующего отделом № 8, старший научный сотрудник1. Андреев Е.Н.

87. Ведущий инженер отдела № 81. Симачев В.Г.