ИНДУКТОР ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАСОСА (ЕГО ВАРИАНТЫ) Советский патент 1994 года по МПК H02K44/06 

Изобретение относится к электродинамическим МГД и может быть использовано в качестве индукторов цилиндрических линейных индукционных насосов (ЦЛИН), применяемых для перекачивания жидкометаллических теплоносителей в атомной энергетике с реакторами на быстрых нейтронах.

Целью изобретения является уменьшение массы индуктора и повышение КПД насоса.

На фиг.1 представлен индуктор, поперечное сечение; на фиг.2 - схема одной фазы обмотки.

Индуктор состоит (фиг.1 и 2) из пакетов магнитопровода 1, разделенных межпакетными промежутками 2, и катушек обмотки 3 с n элементарными проводниками в эффективном витке. Для примера принято число элементарных проводников n = 4. Начала и концы элементарных проводников обозначены соответственно 1Н-4Н и 1К-4К (на фиг.2 обозначение начал элементарных проводников всех катушек, приведено слева, а концов - справа). В скобках дано аналогичное обозначение начал и концов элементарных проводников, когда элементарные проводники первый со вторым и третий с четвертым переставлены по высоте на внутреннем диаметре катушки при их переходе из слоя в слой.

Фаза обмотки (см.фиг.2) состоит из параллельных ветвей, назовем их элементарными. Число элементарных параллельных ветвей фазы обмотки равно числу элементарных проводников n. На фиг.2 C₁ и C₄ - обозначение концов фазы обмотки; τ - полюсное деление.

Рассмотрим работу устройства для наиболее практически интересных случаев (n = 4; n = 2; n = 3).

При n = 4 каждая элементарная параллельная ветвь образована из проводников: первая 1Н1К - 4Н4К - 1К1Н, вторая 2Н2К - 3Н3К - 3К3Н - 2К2Н, третья 3Н3К - 2Н2К - 2К2Н - 3К3Н, четвертая 4Н4К - 1Н1К - 1К1Н - 4К4Н. В каждой параллельной ветви имеются элементарные проводники различной длины. Однако укорочение элементарного проводника в одной катушке компенсируется удлинением проводника в катушке, сдвинутой от нее на τ т.е. на 180 электрических градусов. В результате суммарная длина элементарных проводников во всех элементарных параллельных ветвях одинакова, одинакова и ЭДС, наводимая основным магнитным полем как по величине, так и по фазе.

Первая и четвертая, вторая и третья элементарные параллельные ветви находятся в одинаковых условиях по высоте паза. Поэтому в них наводится одинаковая ЭДС от потоков рассеяния и, следовательно, протекают одинаковые токи. Разница ЭДС от потоков рассеяния между указанными парами элементарных параллельных ветвей будет незначительна, так как каждая из них состоит из элементарных проводников, лежащих симметрично относительно середины высоты эффективного витка. В результате незначительны и уравнительные токи между этими парами параллельных ветвей и дополнительные потери от уравнительных токов резко уменьшаются по сравнению с обмоткой, где соединение катушек в фазу проводится по эффективным виткам, что имеется место, например, в прототипе.

Как видно из фиг.1, укорочение одного элементарного проводника катушки компенсируется соответствующим удлинением другого элементарного проводника.

Указанные элементарные проводники лежат в параллельных ветвях, по которым протекают одинаковые токи. Следовательно, суммарный ток в пазу под каждым пакетом будет одинаков. Будет одинакова и индукция в зазоре индуктора, создаваемая этими токами.

При n = 2 и n = 3, рассматривая работу устройства, придем к аналогичным выводам, причем при n = 2 элементарные параллельные ветви лежат в одинаковых условиях по высоте паза и уравнительные токи отсутствуют.

При n = 4, когда элементарные проводники первый со вторым и третий с четвертым на внутреннем диаметре катушки переставлены местами по высоте эффективного витка и соответственно переставлены их выводы в межпакетных промежутках (см.фиг.1 и 2, обозначение проводников в скобках) элементарные параллельные ветви образованы из элементарных проводников:
первая ветвь 1Н1К - 3Н3К - 3К3Н - 1К1Н;
вторая ветвь 2Н2К - 4Н4К - 4К4Н - 2К2Н;
третья ветвь 3Н3К - 1Н1К - 1К1Н -3К3Н;
четвертая 4Н4К - 2Н2К - 2К2Н - 4К4Н.

Здесь так же, как и без перестановки проводников по высоте эффективного витка, длина во всех элементарных параллельных ветвях одинакова, одинакова и ЭДС от основного магнитного поля по величине и фазе. Кроме того, элементарные проводники всех параллельных ветвей лежат в одинаковых условиях по высоте паза. Следовательно, одинакова ЭДС от поля рассеяния, и уравнительные токи отсутствуют и дополнительные потери от этих токов.

В предлагаемом индукторе цилиндрического линейного индукционного насоса появляются следующие преимущества по сравнению с прототипом: уменьшаются габариты индуктора и массы пакетов, уменьшаются уравнительные токи между элементарными проводниками, что значительно снижает дополнительные потери, вызываемые этими токами, магнитное поле в зазоре индуктора равномерно по окружности, что приводит к более равномерному профилю скорости в канале по окружности и тем самым увеличивает КПД насоса.

Экономический эффект от изобретения обеспечивается уменьшением массы и, следовательно, стоимости материалов пакетов индуктора, повышением КПД ЦЛИН из-за уменьшения дополнительных потерь в обмотке, вызванных уравнительными токами; повышением КПД насоса из-за более равномерного профиля скорости перекачиваемого металла по окружности индуктора.

1. Индуктор цилиндрического линейного индукционного насоса с четным числом пазов на полюс и фазу, содержащий пакеты магнитопровода с межпакетными промежутками и обмотку из дисковых двухслойных катушек с n элементарными проводниками в эффективном витке, причем n равно 2 или 3, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы индуктора и повышения КПД насоса, начала и концы элементарных проводников катушки выведены в разные межпакетные промежутки, причем начало 1-го и конец n-го, начало 2-го и конец n-1-го и так далее элементарных проводников расположены попарно, каждые в своем межпакетном промежутке, и соединены по схеме обмотки. 2. Индуктор цилиндрического линейного индукционного насоса с четным числом пазов на полюс и фазу, содержащий пакеты магнитопровода с межпакетными промежутками и обмотку из дисковых двухслойных катушек с четырьмя элементарными проводниками в эффективном витке, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы индуктора и повышения КПД насоса, первый со вторым и третий с четвертым элементарные проводники на внутреннем диаметре катушки при переходе из слоя в слой транспозированы по высоте эффективного витка, а начала и концы элементарных проводников выведены в разные межпакетные промежутки магнитопровода, причем начало первого и конец третьего, начало второго и конец четвертого, начало третьего и конец первого, начало четвертого и конец второго элементарных проводников расположены каждые в своем межпакетном промежутке и соединены по схеме обмотки.