Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование электромагнитных, электромеханических и теплофизических процессов в энергосберегающих ВТСП электротехнических установках с использованием комплекса криогенных стендов ФГУП "НИИэлектромаш"

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.518.11.7010
Организация
ОАО"НИИэлектромаш"
Руководитель работ
Чубраева Лидия Игоревна

Опережающее развитие приборной базы научных исследований по приоритетным направлениям Программы и проведение исследований с использованием уникальной экспериментальной базы.

Соисполнители

Организация
ГУАП
Организация
ИХС РАН

Этапы проекта

1
18.04.2007 - 30.06.2007
В ходе выполнения работ по 1 этапу госконтракта:
разработана программа мероприятии по развитию УСУ на 2007 – 2010 годы, проведен анализ существующих методик исследований электромагнитных, электромеханических, теплофизических процессов в ВТСП энергосберегающих системах и их элементах, выбраны методики исследований, проведены маркетинговые исследования по закупаемым научным приборам и оборудованию, заключен договор с поставщиком на закупку оборудования, закуплено оборудование, разработано, согласовано и подписано пользователями УСУ «Соглашение об урегулировании прав на интеллектуальную собственность», составлен, согласован и подписан «График коллективного использования Комплекса криогенных стендов ОАО «НИИэлектромаш», проложены силовые и измерительные кабели, вакуумные коммуникации, произведен монтаж нового оборудования.
1. Представлены:
• Промежуточный отчет о НИР,
• Перечень закупленного оборудования.
• Соглашение об урегулировании прав на интеллектуальную собственность.
• Отчет о достижении заданных значений программных индикаторов на этапе № 1 выполнения работ по государственному контракту.
• График коллективного использования и загрузки стендов, другого научного оборудования на 2007 г.
• Акт готовности силовых и измерительных кабелей и вакуумных коммуникаций для проведения исследовательских работ.
• Протокол НТС.
Развернуть
2
01.07.2007 - 07.12.2007
Проведены исследования токовых характеристик проводников на основе диборида магния (MgB2), висмутовой керамики (BiSCO), высокочистого алюминия с учетом электромагнитных процессов в криогенных устройствах. Исследованы процессы намагничивания массивов иттриевой керамики (YBCO) и диборида магния (MgB2). Исследовано влияние криогенных температур на магнитные характеристики редкоземельных магнитов на основе Nd-Fe-B и аморфных сплавов. Определены удельные потери в аморфных сплавах марок 5БДСР и 2НСР на частоте 50 Гц при температурах 300 К и 77 К. Исследованы режимы качаний многодискового синхронного двигателя, имеющего индукторы из магнитов Nd-Fe-B и ВТСП массивов, определены демпфирующие свойства ВТСП массивов. Исследована совместная работа дисковой синхронной машины с индукторами из постоянных магнитов и ВТСП массивов с выпрямительно-инверторным блоком в режиме выпрямления и зависимого инвертирования. По результатам исследований даны рекомендации по использованию наноматериалов в криогенных электроэнергетических устройствах, разрабатываемых для систем обеспечения энерго- и ресурсосбережения при транспортировке, распределении и потреблении электроэнергии.
Созданы условия для достижения высоких показателей использования дорогостоящего оборудования, входящего в состав УСУ, в учебном и научном процессах. Согласно графику коллективного использования Комплекса криогенных стендов ОАО «НИИэлектромаш» обеспечена 90%-ная загрузка стендов УСУ, другого научного оборудования.
Происходит процесс активного вовлечения в научный процесс студентов и подготовки кадров высшей квалификации. В 2007 г. в исследованиях приняли участие 24 студента ГУАП и 8 аспирантов из различных организаций. Проведены практики различного уровня для студентов ГУАП и электротехнического колледжа. По результатам исследований на Комплексе криогенных стендов в 2007 году защищено 12 дипломных работ и 1 кандидатская диссертация.
Полученные результаты имеют высокий научно-технический уровень
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
Закуплено оборудования для доукомплектации стендов. Произведен монтаж нового оборудования. Проложены силовые и измерительные кабели, вакуумные коммуникации.
Составлен график коллективного использования в 2008 г. Комплекса криогенных стендов ОАО «НИИэлектромаш». График согласован организациями - пользователями стендов.
Проведены экспериментальные исследования ВТСП синхронной машины в режимах генератора, двигателя и компенсатора. Исследованы различные режимы синхронизации ВТСП генератора с сетью. Исследованы симметричные и несимметричные короткие замыкания. Исследована работа в режиме взаимной нагрузки. Определены характеристики холостого хода, короткого замыкания. ВТСП трансформатора. Выполнен анализ токоограничивающих свойств ВТСП трансформатора. Исследована совместная работа ВТСП трансформатора с криоохладителем. Проведено исследование параллельной работы ВТСП и обычного трансформатора. Определены зависимости КПД от нагрузки ВТСП трансформатора.
Исследованы теплофизические и гидродинамические процессы во вращающихся криостатах роторов и статических криостатов статоров и трансформаторов. Исследованы режимы косвенного (безжидкостного) охлаждения ВТСП систем.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
В ходе выполнения этапа проекта проводилось моделирование динамиче-ских процессов, которое включало в свой состав как моделирование работы от-дельных ВТСП устройств, так и моделирование их совместной работы.
Построены математические модели и проведено математическое модели-рование работы синхронных машин переменного тока, соизмеримых по мощ-ности. Исследованы установившиеся режимы совместной работы синхронных ВТСП двигателя и ВТСП генератора соизмеримой мощности.
Проведено моделирование работы синхронного двигателя от генератора соизмеримой мощности с включенной на шины нагрузкой и определена зона статической устойчивости режимов работы исследуемой схемы.
Проведено моделирование совместной работы ряда ВТСП устройств, а именно: исследовалась совместная работа трехфазного ВТСП трансформатора и полупроводникового преобразователя; совместная работа полупроводниково-го преобразователя и синхронного ВТСП двигателя.
Особое внимание было уделено влиянию преобразователя с микропро-цессорным управлением (регулятора) на динамические процессы в ВТСП уст-ройствах. Практика построения электроэнергетических комплексов с преобра-зователями показывает, что работа преобразователя неизбежно приводит к воз-никновению высших гармонических составляющих в токах и напряжениях, что, безусловно, оказывает существенное влияние на качественные показатели ра-боты, как отдельных электроэнергетических устройств, так и системы в целом. Влияние работы преобразователя на электромеханические и электроэнергети-ческие устройства, построенные на использовании эффекта сверхпроводимо-сти, рассмотрено впервые.
На основании патентного поиска по ВТСП устройствам проведен анализ применимости известных объектов интеллектуальной собственности и дана оценка полученных в процессе выполнения научно-исследовательской работы технических решений.
Рассмотрены перспективы использования УСУ и разработан план меро-приятий по развитию УСУ на 2009 – 2010 годы.
Полученные результаты являются новыми, актуальными и имеют суще-ственное значение для теории и практики создания и всестороннего изучения электроэнергетических устройств, работающих на основе эффектов сверхпро-водимости, в том числе при их совместной работе в составе электроэнергетиче-ских установок, систем и комплексов.
В 2008 г. в исследованиях принимали участие 25 студентов ГУАП и 4 ас-пиранта различных организаций. Проводились практики для студентов ГУАП. По результатам исследований на Комплексе криогенных стендов в 2008 году защищено 7 дипломных проектов.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
4 млн
Организация
ИПХФ РАН
профинансировано
Тема
Проведение исследований физических и химических процессов с использованием уникальных стендов и установок в области энергетики и энергосбережения (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
111,6 млн
Количество заявок
32
Тема
Разработка и создание перфторированных диэлектрических жидкостей с повышенными эксплуатационными характеристиками для комплекса новых энергосберегающих видов высоковольтного электротехнического оборудования.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 25 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание высокоинтегрированного энергосберегающего комплекса электротехнического оборудования для полностью автоматизированных необслуживаемых подстанций 110-220 кВ.
Продолжительность работ
2009 - 2011, 28 мес.
Бюджетные средства
90 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение исследований с использованием высокоэнергетических уникальных установок и комплексов (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
61,8 млн
Количество заявок
15
Тема
Проведение исследований состава, структуры и свойств веществ и перспективных материалов с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
148,8 млн
Количество заявок
57