Индуктор линейного индукционного насоса

 

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 технологических 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕОНИХ

РЕСПУБЛИК ц9) (И)

Р1)g Н 02 К 44/06, 41/025

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ п

У=И

" 6q+1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЧИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3639728/25 (22) 30.08.83 (46) 07.08.91. Бюл. ¹ 29 (72) А.П.Огородников (53) 538.4(088.8) (56) Андреев А.М. и др. Исследование продольного краевого эффекта на модели цилиндрического линейного индукционного насоса, Магнитная гидродинамика, №,3, 1969, с. 97-100.

Авторское свидетельство СССР № 896722, кл. Н 02 К 41/025, 1979 (54)(57) 1. ИНДУКТОР ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАСОСА, содержащий магнитопровод с шунтирующими участками, в пазах которого уложены катушки трехфазной обмотки возбуждения с целым числом пар полюсов, имеющие постоянное число витков в средней части магнитопровода и переменное — в концевых частях, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей, катушки обмотки возбуждения, расположенные в пазах магнитопровода после шунтиру- ющих 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 промыпленности,а также для других техноло гических целей. хода насоса, на длине двух полюсных делений имеют переменное число витков, изменяющееся от минимального в крайних пазах до номинального в катушках s средней части в соответствии с -зависимостью где У вЂ” число витков в катушках в

И средней части магнитопровода; и= 1,2,3,...6о — номер паза в направлении от конца магнитопровода к середине; — число пазов на полюс и фазу. а

2. Индуктор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения веса, пазы по концам магнитопро-. вода на длине двух полюоннх делений С 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 наФ и соса.

Известен индуктор линейного индукционного насоса, содержащий магнитопровод и трехфазную обмотку, уложенную в пазы магннтопровода. Для улучшения энергетических показателей в этом устройстве используют обмотку с градацией линейной токовой нагрузки в концевых зонах по линейному закону.

Однако устройство имеет недостаточную эффективность, обусловленную

1144588 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 выполнена по линейному закону по концам индуктора на длине полюсного деления в пределах каждой фазной эоны и магнитопровод по концам имеет шунтирующие участки.

Недостатком указанной конструкции являются невысокие энергетические показатели, связанные со значительным влиянием продольного концевого эффекта, имеющего место в концевыхзонах. Кроме того, у индукционных насосов в силу небольших скоростей движения жидкого металла, фазная зона состоит из.небольшого числа пазов на полюс и фазу q=1-2, и выполнение градации в пределах фазной зоны при этих значениях q затруднено.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей посредством уменьшения влияния продольного концевого эффекта и снижение веса индуктора насоса за счет использования 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 стороны входа и выхода насоса, на длине двух полюсных делений имеют переменное число витков, изменяющееся от минимального в крайних пазах до номинального в катушках средней части в соответствии с зависимостью: и

Н бс +! где W — число витков в катушках в

И средней части магнитопровода; п=1,2,3,...6q — номер паза, считая от конца магнитопровода к середине; — число пазов на полюс и фазу.

С целью снижения веса индуктора пазы но концам магнитопровода на длине двух полюсных делений имеют пере- !

35 сител ных единицах В=В/Bm для индуктора ср 4, рассчитанные для обмотки

40 и т и у=у — — =ц н бп+1 н 13

55 менную 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-теорети4 ческие исследования структуры первичного магнитного поля, пульсирующее магнитное поле отсутствует в шунтирующих зонах и в средней части, где расположены 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 предлагаемьм устройством. Снижение КПД за счет концевых зон обусловлено наличием в них пульсирующих составляющих полей, поэтому исполнение обмотки в предлагаемом индукторе позволяет избежать пульсирующих полей в концевых зонах и 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 отнопо предлагаемому техническому решению (пунктирная кривая I) и для обмотки, имеющей постоянное число витков по всей длине (сплошная кривая II).

Индуктор (фиг. !) содержит магнитопровод 1, по концам которого расположены шунтирующие участки 2, В пазах

3 магнитопровода уложена трехфазная обмотка 4 в виде дисковых катушек, состоящая, например, из целого числа пар полюсов 2p=n (n=1,2,3...) с числом пазов на полюс и фазу q=2. В данном индукторе насоса каждая фазная зона А, Е, В, Х, С, Y состоит иэ двух катушек. В концевых частях на длине двух полюсных делений 2 с, катушки в пазах с 1-го по 12-ый имеют переменное число витков в соответствии с зависимостью где W — номинальное число витков, 1144588 числом пар полюсов. где р0—

И—

g =Щ

20 полюсное деление, которое имеют катушки в средней части;

n — номер паза.

Таким образом, катушки в пазах с

1-го по 12-ый паз имеют следующие чис.пз Битков: пусть 4, =26, тогда катушка первого от конца паза имеет 2 витка, второго паза — 4 витка, третьего — б и т.д. В 12-ом пазу находится 24 витка, в 13-ом пазу в катушке столько же витков, сколько в катушках средней части, т.е. 26. Кроме того, индуктор содержит внутренний магнитопровод 5 и канал 6.

При включении напряжения на обмотку 4 в зазоре между магнитопроводом 1 и внутренним магнитопроводом

5 образуется бегущее магнитное поле, иод 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 30 значения (постоянного в средней части), имеет чисто бегущий характер и постепенно спадает 1на выходном конце. В индукторе с обмоткой, имеющей постоянное число витков (кривая ХТ), индукция магнитного ноля имеет "скачок" на входе и выходе (пульсирующее поле в шунтирующих участках) и не постоянна, по длине в ней имеются максимумы и минимумы, обусловленные вли- 4р янием пульсирующего 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 эффективность макины. В обмотке, выполненной по предлагаемому техническому решению, продольный концевой эффект, как и в первичной цепи, связанный с разомкнутостью магнитопровода и вызывающий искажение симме рии токов по фазам, так и продольный концевой эффект во вторичной цепи, связанный 5 со вхоцом и вьходом рабочего тела из, зоны магнитного поля, сведен к минимуму, поэтому эффективность индуктора с предлагаемы..< техническим решением выше, чем ипдуктора с обмоткой, «мс-ющей постоянное число «итко« по «с«Л длине. Эффективность индуктора с предлагаемой обмоткой сказывается в большей степени в машинах с меньшим

Кроме того, предлагаемая .обмотка обеспечивает равномерное распределение потребляемого тока по фазам и повышение эффективности насоса при боль— ших магнитных числах Рейнольдса

10 >Я

Кв= --- (Rm 7 1) б(й

У магнитная проницаемость перекачпвземой среды; электропроводность; круговая частота;

При работе насоса с магнитным числом Рейнольдса Rm ) 1 с обмОткой без градации в концевых зонах имеет место ослабление магнитного поля на «ходе из-за влияния продольного концевого эффекта. В результате потокосцепление и ЭДС в катушках, расположенных у входа, в зоне ослабленного поля, уменьшаются в сравнении 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 к уменьшению габаритной мощности машины и развиваемого давления sa счет снижения линейной токовой нагрузки во избежание перегрева обмотки. Использование обмотки в соответствии с предлагаемым техническим решением позволяет избежать увеличения тока и неравномерного его распределения на входных катушках, так как магнитное поле в концевых частях нарастает от нуля постепенно. Это позволяет эксплуатировать насос при линейной токовой нагрузке, выбранной на уровне допустимой по тепловым соображениям. Эксплуатация насоса при более высокой линейной токовой нагрузке позволит повысить КПД на 2-3/ и снизить «ес активных материало«, в частности стали, магнитопрогода и обмоточного провода.

1144588

Рр -..r РЫЩЯ 4 0 а(еГ часть часть !

ЧЬг. 1

burma

Срс/ьяя ho cred

vocmь !

Фиг. Я

orms

Благодаря тому, что в предложенном решении возможно выполнение индуктора с.переменной высотой пазов и скосами в концевых зонах (фиг. 3), дополнительно удается снизить его вес.

1144588

I,у l юг.4

Редактор О.Филиппова Техред N.Äèäûê

Корректор Л.Патай

Заказ 3435 Тираж 320 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101