SU1144588A1

SU1144588A1 - Inductor of linear induction pump

Info

Publication number: SU1144588A1
Application number: SU833639728A
Authority: SU
Inventors: А.П. Огородников
Original assignee: Предприятие П/Я А-7904
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1991-08-07

Abstract

1. ИНДУКТОР ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАСОСА, Содержащий магнитопровод с шунтирующими участками, в пазах которого уложены катзппки трехфазной обмотки возбуждени с целым числом пар полюсов, имеющие посто нное чйсло витков в средней части магнитопровода и переменное - в концевых част х, отличающийс тем, что, с целью повышени энергетических показателей, катушки обмотки возбуждени , расположенные в пазах магнитопровода после шунтирующих участков со стороны входа и выИзобретение относитс к области МГД-техники, в частности к усовершенствованию электромагнитных линейных индукционных насосов, и может быть использовано в насосах дл перекачивани жидкометаллических теплоносителей в реакторах на быстрых нейтронах, исследовательских жидкометаллических стендах, металлургической промышленности , а также дл других техноло- гических целей. хода насоса, на длине двух полюсных делений имеют переменное число витков , измен кйцеес 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, отличающийс тем, что, с целью снижени 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. Дл улучшени энергетических показателей в этом устройстве используют обмотку с градацией линейной токовой нагрузки в концевых зонах по линейному Закону . Однако устройство имеет недостаточную эфс)ективность, обусловленную1. INDUCTOR OF THE LINEAR INDUCTION PUMP Containing a magnetic circuit with shunting sections, in the slots of which are placed three-phase excitation windings with a whole number of pole pairs, having a constant number of turns in the middle part of the magnetic circuit and a variable - in the terminal parts, characterized in that In order to increase the energy indices, the excitation winding coil located in the grooves of the magnetic core after the shunting sections from the entrance side and the invention relates to the field of MHD technology, in particular Electromagnetic linear induction pumps, and can be used in pumps for pumping liquid metal coolants in fast neutron reactors, research liquid metal stands, metallurgical industry, as well as for other technological purposes. the pump stroke, on the length of two pole divisions, has a variable number of turns, changes from minimum in the extreme grooves to nominal in the coils in the middle part in accordance with the dependence n I 6q + 1 where Wj is the number of turns in the coils in the middle part of the magnetic circuit; , 2,3, ... 6q - the number of the groove in the direction from the end of the magnetic circuit to the middle; q is the number of grooves per pole and phase. 2. The inductor according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the weight, the grooves at the ends of the magnetic circuit over the length of the two pole divisions have a variable height equal to the height of the coils placed in them, and the magnetic core on the length of the double pole divisions has bevels in the direction from the middle part of the entrance and exit for 4 sucks. SP Known inductor linear induction pump containing a magnetic circuit and a three-phase winding, laid in the grooves of the magnetic circuit. To improve the energy performance in this device, a winding with a gradation of the linear current load in the end zones according to the linear law is used. However, the device has insufficient efficiency due to

Description

наличием пульсирующих магнитных полей в активной и концевых зонах. Известен также индуктор линейного индукционного насоса, содержащий магнитопровод с шунтирующими участками , в пазах которого уложена трехфазна обмотка возбуждени с целым числом пар полюсов, имеюща посто нное число витков в средней части и переменное в концевых част х.В таком индукторе градаци линейной нагрузки вьшолнена по линейному закону по концам индуктора на длине полюсного делени в пределах каждой фазной зоны и магнитопровод по концам имеет шунтирующие участки. Недостатком указанной конструкции вл ютс невысокие энергетические показатели, св занные со значительны вли нием продольного концевого эффекта , имеющего место в концевых зонах. Кроме того, у индукционных насосов в силу небольших скоростей движени жидкого металла, фазна зон состоит из.небольшого числа пазов на полюс и фазу , и выполнение гра дации в пределах фазной зоны при эти значени х q затруднено. Целью изобретени вл етс повышение энергетических показателей посредством уменьшени вли ни продоль ного концевого эффекта и снижение веса индуктора насоса за счет исполь зовани обмотки с уменьшающимс числом витков на крайних парах полюсов Поставленна .цель достигаетс тем что катушки обмотки возбуждени , рас положенные в пазах магнитопровода после шунтирующих участков со сторон входа и выхода насоса, на длине двух полюсных делений имеют переменное число витков, измен ющеес 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, счита от конца магнитопровода к середине; q - число пазов на Полюс и фазу С целью снижени 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 исследовани структуры первичного магнитного пол , пульсирующее магнитное поле отсутствует в шунтирующих зонах и в средней части, где расцоложены катушки с номинальным числом витков, если обмотка возбуждени 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 составл ющих полей, поэтому исполнение обмотки в предлагаемом индукторе позвол ет 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 дл известного и предложенного решений; на фиг. 3 - индуктор с переменной высотой пазов; на фиг, 4 расчетные огибающие магнитной индукции (положительные значени ) в относительных единицах дл индуктора ср« 4, рассчитанные дл обмотки по предлагаемому техническому решению (пунктирна крива I) и дл обмотки, имеющей посто нное число витков по всей длине (сплошна крива II). Индуктор (фиг. 1) содержит магнитопровод 1, по концам которого расположены шунтирующие участки 2. В пазах 3 магнитопроврда уложена трехфазна обмотка 4 в виде дисковых катушек , состо ща , например, из целого числа пар полюсов (,2,3...) с числом пазов на полюс и фазу . В данном индукторе насоса кажда фазна зона А, Z, В, X, С, Y состоит из двух катушек. В концевых част х 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.the presence of pulsating magnetic fields in the active and end zones. A linear induction pump inductor is also known, which contains a magnetic circuit with shunting sections, in the grooves of which a three-phase excitation winding with an integer number of pole pairs is laid, having a constant number of turns in the middle part and variable in the terminal parts. In such an inductor, the linear load gradient is linear in length the law at the ends of the inductor at the pole division length within each phase zone and the magnetic core has shunting sections at the ends. The disadvantage of this design is the low energy indices associated with a significant effect of the longitudinal end effect occurring in the end zones. In addition, for induction pumps, due to the low velocities of the liquid metal, the phase zones consist of a small number of slots per pole and phase, and the gradation within the phase zone at these q values is difficult. The aim of the invention is to increase the energy performance by reducing the effect of the longitudinal end effect and reducing the weight of the pump inductor by using a winding with a decreasing number of turns on the extreme pairs of poles. The target is achieved by the excitation windings placed in the slots of the magnetic circuit after the shunting sections on the sides of the pump inlet and outlet, on the length of two pole divisions, have a variable number of turns, varying from the minimum in the extreme grooves to the nominal coils middle part according to the relation where Wts n - the number of turns in the coils in the middle part magnitoprovo yes; , 2,3, ... 6q is the number of the groove, counting from the end of the magnetic circuit to the middle; q is the number of grooves per pole and phase. In order to reduce the weight of the inductor, the grooves along the ends of the magnetic circuit for a length of two pole divisions have a variable height equal to the height of the coils placed in them, and the magnetic circuit on the length of two pole divisions has bevels in the direction from the middle part to pump inlet and outlet As indicators of theoretical analysis of the structure of the primary magnetic field, a pulsating magnetic field is absent in the shunt zones and in the middle part, where the coils are located with a nominal number of turns, if the winding ozbuzhdeni has a length of two divisions of the pole, both the input and output inductor pump, a variable number of turns in accordance with the proposed device. The decrease in efficiency due to the end zones is due to the presence of pulsating field components in them; therefore, the winding in the proposed inductor avoids pulsating fields in the end zones to in the middle part and increases the energy indices. FIG. 1 shows the proposed inductor, made with a variable number of turns of the winding, a longitudinal section; in fig. 2 — calculated inductions for the known and proposed solutions; in fig. 3 - inductor with variable height slots; Fig. 4 shows the calculated magnetic induction envelopes (positive values) in relative units for the inductor cf 4 calculated for the winding according to the proposed technical solution (dotted curve I) and for the winding having a constant number of turns along the entire length (continuous curve II) . The inductor (Fig. 1) contains a magnetic core 1, at the ends of which there are shunt sections 2. In the slots 3 of the magnetic circuit, a three-phase winding 4 is laid in the form of disk coils, for example, consisting of an integer number of pole pairs (, 2.3 ...) with the number of grooves per pole and phase. In this pump inductor, each phase zone A, Z, B, X, C, Y consists of two coils. In the terminal parts on the length of two pole divisions 2v of the coil in the slots from the 1st to the 12th, there are a variable number of turns in accordance with the dependence --- W –H 6q + 1 and 13: where W is the nominal number of turns.

ксторое .имеют катушки в средней части; п - номер паза.kstoroy. have coils in the middle part; p - slot number.

Таким образом, катушки в пазах с 1-го по паз имеют следующие числ витков: пусть , тогда катушка первого от конца паза имеет 2 витка, второго паза - 4 витка, третьего 6 и т.д. В 12-ом пазу находитс 24 птка, 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.Thus, the coils in the grooves from the 1st to the groove have the following numbers of turns: suppose then the coil of the first slot from the end of the groove has 2 turns, the second groove has 4 turns, the third 6, etc. In the 12th groove there are 24 pts, to the 13th groove in the coil there are as many turns as in the coils of the middle part, i.e. 26. In addition, the PC contains an internal magnetic core 5 and KaHarf 6.

При включении напр жени на обмотку 4 в зазоре между магнитопроводом 1 и внутренним магнитопроводом 5 образуетс бегущее магнитное поле, под воздействием которого вжидком металле в кольцевом канале 6 возникают кольцевые токи, при взаимодействии этих токов с магнитным полем образуетс осева электромагнитна сила, перемещающа металл от входа к выходу . В предлагаемом (фиг. 3, крива 1), индукторе индукци пульсирующего магнитного пол в шунтирующих зонах отсутствует, возрастает постепенно от нул до своего номинального значени (посто нного в средней части ) , имеет чисто бегущий характер и постепенно спадает )На выходном конце . В индукторе с обмоткой, имеющей посто нное число витков (крива II), индукци магнитного пол имеет скачок на входе и выходе (пульсирующее поле в шунтирующих участках) н не посто нна , по длине в ней имеютс максимумы и минимумы, обусловленные вли нием пульсир; тощего пол , поэтому при входе провод щей среды S резко мен ющеес магнитное поле про вл етс продольный концевой эффект во вторичной цепи, св занный со входом и выходом рабочего тела в зону бегущего магнитного пол , снижающий эффетивность машипы. В обмотке, выполненной по предлагаемому техническому решению , продольный концевой эффект, как и в первичной цепи, св занный с разомкнутостью магнитопровода и вы- зывающи искажение симметрии токов по фазам, так и продольный концевой эффект во вторичной цепи, св занный со входом и выходом рабочего тела из зоны магнитного ло.п , сведен к минимуму , поэтому )ективность индуктор с. предлагаем1, техническим решениемWhen the voltage on the winding 4 is turned on, a traveling magnetic field is formed in the gap between the magnetic core 1 and the internal magnetic core 5, under the influence of which a liquid metal in the annular channel 6 generates ring currents, when these currents interact with the magnetic field, an axial electromagnetic force is formed that moves the metal from the input to the exit. In the proposed (Fig. 3, curve 1) inductor, the induction of a pulsating magnetic field in the shunting zones is absent, increases gradually from zero to its nominal value (constant in the middle part), has a purely running character and gradually decreases) At the output end. In an inductor with a winding having a constant number of turns (curve II), the induction of the magnetic field has a jump in the input and output (pulsating field in the shunt sections) is not constant, there are maxima and minima in it, due to the influence of the pulsar; therefore, when a conductive medium S enters, a sharply varying magnetic field manifests a longitudinal terminal effect in the secondary circuit associated with the entrance and exit of the working medium into the traveling magnetic field, reducing the typing efficiency. In a winding made according to the proposed technical solution, the longitudinal end effect, as in the primary circuit, is connected with the openness of the magnetic circuit and causes a distortion of the current symmetry in phases, and the longitudinal end effect in the secondary circuit associated with the input and output body from the zone of the magnetic lo.p, minimized, therefore) the efficiency of the inductor with. offer 1, technical solution

выше, чем индуктора с обмоткой, VMOющей посто нное число витков по соП длине. Эф4 ективность индуктора с предлагаемой обмоткой сказываетс .в большей степени в мапшнах с меньшим числом пар полюсов.higher than the inductor with a winding, VMO, a constant number of turns along the coP length. The efficiency of the inductor with the proposed winding affects to a greater extent in maps with a smaller number of pole pairs.

Кроме того, предлагаема .обмотка обеспечивает равномерное распределение потребл емого тока, по фазам и повьшение эф(Ьективности насоса при бол1-ших магнитных числах Рейнольдс.аIn addition, the proposed winding ensures an even distribution of the consumed current across the phases and an increase in eff (pump efficiency at large Reynolds magnetic numbers

/иС)СхЗ Rm --J (Rtn 1),/ iC) SkH Rm --J (Rtn 1),

1515

где ju - магнитна проницаемость пере .качиваемой среды; (Т - электропроводность; 0 Q - кругова частота; where ju is the magnetic permeability of the pumped medium; (T - electrical conductivity; 0 Q - circular frequency;

- полюсное деление. - pole division.

II

При работе насоса с магнитным чис5 .лом Рейнольдса Rm 1 с обмоткой без градации в концевых зонах имеет место ослабление магнитного пол на входе из-за вли ни продольного концевого эффекта. В результате поток-оQ сцепление и ЭДС в катушках, расположенных у входа, в зоне ослабленного пол , уменьшаютс в сравне-м1ии с остальными катушками, что приводит при посто нном напр жении на насосеWhen the pump operates with a magnetic Reynolds number Rm 1 with a winding without gradation, in the end zones there occurs a weakening of the magnetic field at the entrance due to the influence of the longitudinal end effect. As a result, the flow-Q coupling and the EMF in the coils located at the entrance, in the zone of a weakened floor, decrease in comparison with the rest of the coils, which at a constant voltage at the pump

к увеличению тока, потребл емого насосом к неравномерному распределению по фазам. Если линейна токова нагрузка выбрана на уровне предельной, то указанное увеличение тока приведетan increase in the current consumed by the pump to an uneven phase distribution. If the linear current load is chosen at the limit level, then this increase in current will result

Q к уменьшению габаритной мощности мапшны и развиваемого давлени за счет снижени линейной токовой нагрузки во избежание перегрева обмотки. Использование обмотки в соответствии сQ to reduce the overall power of the machine and the pressure developed by reducing the linear current load in order to avoid overheating of the winding. Use of winding in accordance with

с предлагаемым техническим решением позвол ет избежать увеличени тока и неравномерного его распределени на входных катушках, так как магнитное поле в концевых част х нарастает отwith the proposed technical solution, it allows to avoid an increase in the current and its uneven distribution on the input coils, since the magnetic field in the terminal parts increases from

Q нул постепенно. Это позвол ет эксплуатировать насос при линейной токовой нагрузке, выбранной на уровне допустимой по тепловым соображени м. Эксплуатаци 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 .Q zero gradually. This allows the pump to operate at a linear current load selected at a level acceptable by thermal considerations. Operating the pump at a higher linear load with a TURN will increase the efficiency of 1 hectare 2-ЗХ and reduce the dog active materials, in particular steel, magnetic, ogr. .G) and magnet wire.

11445881144588

Рлагодар тому, что в предложенном решении возможно выполнение индуктора с.переменной высотой пазов иThanks to the fact that in the proposed solution it is possible to perform an inductor with a variable height of the slots and

скосами в концевых зонах (фиг. 3), дополнительно удаетс снизить его вес.by beveling in the end zones (Fig. 3), it is also possible to reduce its weight.

I Средн . I ffoHLieSaf (fcrcfTjb час/пьI Medium I ffoHLieSaf (fcrcfTjb hour / pi

Фиг.1 1

Фuг.JJig

Claims

'1. LINEAR INDUCTION PUMP INDUCTOR, containing a magnetic circuit with shunt sections, in the grooves of which are placed three-phase field winding coils with an integer number of pole pairs, having a constant number of turns in the middle part of the magnetic circuit and an alternating one in the end parts, characterized in that , in order to increase energy performance, field winding coils located in the grooves of the magnetic circuit after the shunt sections from the input and