Индуктор линейного индукционного насоса Советский патент 1991 года по МПК H02K44/06 H02K41/25 

наличием пульсирующих магнитных полей в активной и концевых зонах. Известен также индуктор линейного индукционного насоса, содержащий магнитопровод с шунтирующими участками, в пазах которого уложена трехфазная обмотка возбуждения с целым числом пар полюсов, имеющая постоянное число витков в средней части и переменное в концевых частях.В таком индукторе градация линейной нагрузки вьшолнена по линейному закону по концам индуктора на длине полюсного деления в пределах каждой фазной зоны и магнитопровод по концам имеет шунтирующие участки. Недостатком указанной конструкции являются невысокие энергетические показатели, связанные со значительны влиянием продольного концевого эффекта, имеющего место в концевых зонах. Кроме того, у индукционных насосов в силу небольших скоростей движения жидкого металла, фазная зон состоит из.небольшого числа пазов на полюс и фазу , и выполнение гра дации в пределах фазной зоны при эти значениях q затруднено. Целью изобретения является повышение энергетических показателей посредством уменьшения влияния продоль ного концевого эффекта и снижение веса индуктора насоса за счет исполь зования обмотки с уменьшающимся числом витков на крайних парах полюсов Поставленная .цель достигается тем что катушки обмотки возбуждения, рас положенные в пазах магнитопровода после шунтирующих участков со сторон входа и выхода насоса, на длине двух полюсных делений имеют переменное число витков, изменяющееся от минимального в крайних пазах до номиналь ного в катушках средней части в соответствии с зависимостью н где Wц - число витков в катушках в средней части магнитопрово да; ,2,3,...6q - номер паза, считая от конца магнитопровода к середине; q - число пазов на Полюс и фазу С целью снижения веси индуктора пазы по концам магнитопровода на дли не двух полюсных делений имеют переменную высоту, равную высоте,размещенных в них катушек, а магнитопровод на длине двух полюсных делений имеет скосы в направлении от средней части к входу и выходу насоса Как показатели расчетно-теоретические исследования структуры первичного магнитного поля, пульсирующее магнитное поле отсутствует в шунтирующих зонах и в средней части, где расцоложены катушки с номинальным числом витков, если обмотка возбуждения имеет на длине двух полюсных делений, как со стороны входа, так и выхода индуктора насоса, переменное число витков в соответствии с предлагаемым устройством. Снижение КПД за счет концевых зон обусловлено наличием в них пульсирующих составляющих полей, поэтому исполнение обмотки в предлагаемом индукторе позволяет избежать пульсируншщх полей в концевых зонах к в средней части и повысить энергетические показатели. На фиг. 1 изображен предлагаемый индуктор, выполненный с переменным числом витков обмотки, продольный разрез; на фиг. 2 - расчетные индукции для известного и предложенного решений; на фиг. 3 - индуктор с переменной высотой пазов; на фиг, 4 расчетные огибающие магнитной индукции (положительные значения) в относительных единицах для индуктора ср« 4, рассчитанные для обмотки по предлагаемому техническому решению (пунктирная кривая I) и для обмотки, имеющей постоянное число витков по всей длине (сплошная кривая II). Индуктор (фиг. 1) содержит магнитопровод 1, по концам которого расположены шунтирующие участки 2. В пазах 3 магнитопроврда уложена трехфазная обмотка 4 в виде дисковых катушек , состоящая, например, из целого числа пар полюсов (,2,3...) с числом пазов на полюс и фазу . В данном индукторе насоса каждая фазная зона А, Z, В, X, С, Y состоит из двух катушек. В концевых частях на длине двух полюсных делений 2v катушки в пазах с 1-го по 12-ый имеют переменное число витков в соответствии с зависимостью --- W -Н 6q+1 И 13 : где W - номинальное число витков.

ксторое .имеют катушки в средней части; п - номер паза.

Таким образом, катушки в пазах с 1-го по паз имеют следующие числя витков: пусть , тогда катушка первого от конца паза имеет 2 витка, второго паза - 4 витка, третьего 6 и т.д. В 12-ом пазу находится 24 яптка, к 13-ом пазу в катушке столько же витков, сколько в катушках средней части, т.е. 26. Кроме того, гпщуктор содержит внутренний магнитопровод 5 и KaHarf 6.

При включении напряжения на обмотку 4 в зазоре между магнитопроводом 1 и внутренним магнитопроводом 5 образуется бегущее магнитное поле, под воздействием которого вжидком металле в кольцевом канале 6 возникают кольцевые токи, при взаимодействии этих токов с магнитным полем образуется осевая электромагнитная сила, перемещающая металл от входа к выходу. В предлагаемом (фиг. 3, кривая 1), индукторе индукция пульсирующего магнитного поля в шунтирующих зонах отсутствует, возрастает постепенно от нуля до своего номинального значения (постоянного в средней части) , имеет чисто бегущий характер и постепенно спадает )На выходном конце. В индукторе с обмоткой, имеющей постоянное число витков (кривая II), индукция магнитного поля имеет скачок на входе и выходе (пульсирующее поле в шунтирующих участках) н не постоянна, по длине в ней имеются максимумы и минимумы, обусловленные влиянием пульсир; тощего поля, поэтому при входе проводящей среды S резко меняющееся магнитное поле проявляется продольный концевой эффект во вторичной цепи, связанный со входом и выходом рабочего тела в зону бегущего магнитного поля, снижающий эффетивность машипы. В обмотке, выполненной по предлагаемому техническому решению, продольный концевой эффект, как и в первичной цепи, связанный с разомкнутостью магнитопровода и вы- зывающи искажение симметрии токов по фазам, так и продольный концевой эффект во вторичной цепи, связанный со входом и выходом рабочего тела из зоны магнитного ло.пя, сведен к минимуму, поэтому )ективность индуктор с. предлагаем1, техническим решением

выше, чем индуктора с обмоткой, VMOющей постоянное число витков по ясоП длине. Эф4 ективность индуктора с предлагаемой обмоткой сказывается.в большей степени в мапшнах с меньшим числом пар полюсов.

Кроме того, предлагаемая .обмотка обеспечивает равномерное распределение потребляемого тока, по фазам и повьшение эф(Ьективности насоса при бол1-ших магнитных числах Рейнольдс.а

/иС)СхЗ Rm --J (Rtn 1),

15

где ju - магнитная проницаемость пере.качиваемой среды; (Т - электропроводность; 0 Q - круговая частота;

- полюсное деление.

I

При работе насоса с магнитным чис5 .лом Рейнольдса Rm 1 с обмоткой без градации в концевых зонах имеет место ослабление магнитного поля на входе из-за влияния продольного концевого эффекта. В результате поток-оQ сцепление и ЭДС в катушках, расположенных у входа, в зоне ослабленного поля, уменьшаются в сравне-м1ии с остальными катушками, что приводит при постоянном напряжении на насосе

к увеличению тока, потребляемого насосом к неравномерному распределению по фазам. Если линейная токовая нагрузка выбрана на уровне предельной, то указанное увеличение тока приведет

Q к уменьшению габаритной мощности мапшны и развиваемого давления за счет снижения линейной токовой нагрузки во избежание перегрева обмотки. Использование обмотки в соответствии с

с предлагаемым техническим решением позволяет избежать увеличения тока и неравномерного его распределения на входных катушках, так как магнитное поле в концевых частях нарастает от

Q нуля постепенно. Это позволяет эксплуатировать насос при линейной токовой нагрузке, выбранной на уровне допустимой по тепловым соображениям. Эксплуатация насоса при более высокой с линейной ТОКОРОЙ нагрузке позволит повысить КПД 1га 2-ЗХ и снизить пес активных материалов, в частности стали, магнитопрог;о.11.Г) и обмоточного провода.

1144588

Рлагодаря тому, что в предложенном решении возможно выполнение индуктора с.переменной высотой пазов и

скосами в концевых зонах (фиг. 3), дополнительно удается снизить его вес.

I Средняя . I ffoHLieSaf (fcrcfTjb час/пь

Фиг.1

1. ИНДУКТОР ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАСОСА, Содержащий магнитопровод с шунтирующими участками, в пазах которого уложены катзппки трехфазной обмотки возбуждения с целым числом пар полюсов, имеющие постоянное чйсло витков в средней части магнитопровода и переменное - в концевых частях, отличающийс я тем, что, с целью повышения энергетических показателей, катушки обмотки возбуждения, расположенные в пазах магнитопровода после шунтирующих участков со стороны входа и выИзобретение относится к области МГД-техники, в частности к усовершенствованию электромагнитных линейных индукционных насосов, и может быть использовано в насосах для перекачивания жидкометаллических теплоносителей в реакторах на быстрых нейтронах, исследовательских жидкометаллических стендах, металлургической промышленности, а также для других техноло- гических целей. хода насоса, на длине двух полюсных делений имеют переменное число витков, изменякйцееся от минимального в крайних пазах до номинального в катушках в средней части в соответствии с зависимостью п И 6q+1 где Wj - число витков в катушках в средней части магнитопровода; ,2,3,...6q - номер паза в направлении от конца магнитопровода к середине; q - число пазов на полюс и фазу. 2. Индуктор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения веса, пазы по концам магнитопровода на длине двух полюсных делений имеют пере1менную высоту, равную высоте размещенных в них катушек, а магнитопровод на длине двзгх полюсных делений имеет скосы в направлении от средней части к входу и выходу на 4 соса. СП Известен индуктор линейного индукционного насоса, содержащий магнитопровод и трехфазную обмотку, уложенную в пазы магнитопровода. Для улучшения энергетических показателей в этом устройстве используют обмотку с градацией линейной токовой нагрузки в концевых зонах по линейному Закону. Однако устройство имеет недостаточную эфс)ективность, обусловленную

Фuг.J