Новые проводниковые материалы и их влияние на параметры высокоскоростных электромеханических преобразователей энергии

Виктор Николаевич Антипов, Андрей Дмитриевич Грозов, Анна Владимировна Иванова, Viktor N. ANTIPOV, Andrey D. GROZOV, Anna V. IVANOVA

Аннотация


Представлены результаты анализа последних достижений по созданию новых материалов с повышенной электропроводностью. Установлена возможность в ближайшем будущем применения в электромеханических преобразователях энергии обмоток из углеродного нановолокна, обладаю­щего в диапазоне некриогенных температур электропроводностью в 1,5 раза выше, чем у меди марки ММ. Исследования влияния электропроводности проводниковых материалов на параметры мини-турбогенераторов выполнены на основе численного эксперимента для различных магнитных, ферромагнитных и конструкционных материалов. Установлено, что для высокоскоростных ми­ни-турбогенераторов значение удельной электропроводности проводникового материала не опреде­ляет выбор основных размеров мини-турбогенератора и оказывает незначительное влияние на КПД машины и превышения температуры обмотки. Применение материала с повышенной элек­тропроводностью более эффективно для электромеханических преобразователей энергии при час­тоте 50 Гц, для которых появляется возможность существенного уменьшения расхода хладаген­та. Предложена методика оценки параметров мини-турбогенераторов по характеристикам про­водниковых материалов, основанная на решении задачи линейного программирования.

Ключевые слова


высокоскоростной мини-турбогенератор; аморфный сплав; линейное программирование; постоянный магнит; тангенциальное напряжение; углеродный наноматериал; электротехническая сталь

Полный текст:

PDF

Литература


Антипов В.Н., Грозов А.Д., Иванова А.В. Выбор магнит­ных и ферромагнитных материалов для высокоскоростных ми­ни-турбогенераторов. — Электричество, 20i7, № 7, с. 38—46.

Антипов В.Н., Грозов А.Д., Иванова А.В. Применение ли­нейного программирования для эффективного проектирования высокоскоростных мини-турбогенераторов. — Энергетик, 20i8, №4, с. 43-46.

Антипов В.Н., Грозов А.Д., Иванова А.В. Перспективные металлические стекла для высокоскоростных электромеханиче­ских преобразователей энергии. — Физика и химия стекла, 20i8, т. 44, № 2, с. 206—2X3.

Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. М.: Машиностроение, 2004, 336 с.

Валиев Р.З., Гундеров Д.В., Мурашкин М.Ю., Семенова И.П. Объемные наноструктурные металлы и сплавы с уникаль­ными механическими свойствами для перспективных примене­ний. — Вестник УГАТУ, 2006, т. 7, № 3(i6), с. 23—34.

Нестеров К.М., Исламгалиев Р.К., Валиев Р.З. Прочность и электропроводность ультрамелкозернистого медного сплава системы Cu-Cr. УГАТУ. Машиностроение, 20i2, т. i6, № 8 (53), с. П0—П7.

Степанов Н.Д. Получение УМЗ структуры в меди и мик- рокомпозиционных медных сплавах методами больших пласти­ческих деформаций и ее влияние на свойства прочности и электропроводности: Автореф. дисс.... канд. техн. наук: 05.i6.0i. Екатеринбург, 20i3, 23 с.

Давиденко А.А. Получение высокопрочной наноструктур­ной медной проволоки с использованием метода угловой гид­роэкструзии. — Сб. трудов VII Российской ежегодной конф. молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и

технология неорганических материалов». М: Интерконтакт, Наука, 2010, с. 24-25.

Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин А.В., Лопатин Ю.Г., Мелехин Н.В., Сахаров Н.В., Пискунов А.В. Термическая стабильность структуры и физико-механических свойств нано- и микрокристаллических металлов и сплавов, полученных ме­тодом равноканального углового прессования. — Сб. тезисов 7-й Международной конф. «Фазовые превращения и прочность кристаллов 2012». Черноголовка, 2012, с. 166.

Медведев А.Е., Мурашкин М.Ю., Еникеев Н.А., Овидько И.А., Валиев Р.З. Прочность и электропроводность ультрамел- козернистого алюминиевого сплава Al-2Fe, подвергнутого от­жигу и деформации. — Физика и механика материалов, 2015, т. 24, № 3, с. 297—307.

Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки. — Успехи физи­ческих наук, 1997, т. 9, с. 945—972.

Хугсейн С.М.Р.Х., Ханфар А. Углеродные нанотрубки: проблемы и перспективы их использования. — Успехи современной науки, 2017, т. 4, № 4, с. 166—169.

Дьячкова Т.П., Ткачев А.Г. Методы функционализации и модифицирования углеродных нанотрубок. М.: Изд. дом «Спектр», 2013, 152 с.

Яковлев Е.А., Яковлев Н.А., Ильиных И.А., Бурмистров И.Н., Горшков Н.В. Исследование влияния функционализированных многостенных углеродных нанотрубок на электропро­водность и механические характеристики эпоксидных компо­зитов. — Вестник Томского гос. ун-та, 2016, № 3(5), с. 15—23.

Москалюк А.Б., Алешин А.Н., Цобкалло Е.С., Крестинин А.В, Юдин В.Е. Электропроводность полипропиленовых волокон с дисперсными углеродными наполнителями. — Физика твердого тела, 2012, т. 54, вып. 10, с. 1993—1998.

Пат. на изобретение РФ №2621102. Углеродное нанот- рубчатое волокно, имеющее низкое удельное сопротивление/М.Я. Отто, де Й. Йонг и др. — БИ, 2017, № 16.

Володин А.А., Бельмесов А.А., Мурзин В.Б., Фурсиков П.В., Золотаренко А.Д., Тарасов Б.П. Электропроводящие ком­позиты на основе оксида титана и углеродных нанотрубок. — Неорганические материалы, 2013, т. 49, № 7, с. 702—708.

Евдокимов И.А., Прусов Е.С., Киреев А.В. Модифициро­ванные углеродными наноструктурами функциональные метал­ломатричные композиционные материалы на основе алюминия и его сплавов с повышенными механическими и эксплуатаци­онными свойствами. — Ползуновский альманах, 2010, № 2, с. 264—268.

Сайт компании ЗАО НПП «Редмаг» [Офиц. сайт] http://redmagnit.com/61.html. (Дата обращения 17.10. 2018).

Сайт компании Bossgoo.com [Офиц. сайт] http://china-magnets.ru.bossgoo.com/ (Дата обращения 14.09.2018).

Антипов В.Н., Грозов А.Д., Иванова А.В. Оценка систем охлаждения высокоскоростных мини-турбогенераторов. — Электричество, 2017, № 6, с. 36—42.

Antipov V.N., Grozov A.D., Ivanova A.V. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2017, No. 7, pp. 38—46.

Antipov V.N., Grozov A.D., Ivanova A.V. Energetik — in Russ. (Power Engineering Specialist), 2018, No. 4, pp 43—46.

Antipov V.N., Grozov A.D., Ivanova A.V. Fizika i khimiya stekla — in Russ. (Physics and Chemistry of Glass), 2018, vol. 44, No.2, pp. 206-213.

Osintsev O.Ye., Fedorov V.N. Med’ i mednye splavy (Copper and copper alloys). Moscow, Mashinostroeniye, 2004, 336 p.

Valiyev R.Z., Gunderov D.V., Muraskkin M.Yu., Semenova I. P. Vestnik of UGATU — in Russ. (Bulletin of Ufa State Aviation Technological University), 2006, vol. 7, No. 3 (16), pp. 23-34.

Nesterov K.M., Islamgaliyev R.K., Valiyev R.Z. Prochnost’ i elektroprovodnost’ ul’tramelkozernistogo mednogo splava sistemy Cu-Cr (The strength and electrical conductivity of an ultrafine-grained copper alloy of the Cu-Cr system). Ufa State Aviation Technological University. Mashinostroeniye, 2012, vol. 16, No. 8 (53), pp. 110-117.

Stepanov N.D. Polucheniye YM3 struktury v medi i mikrokompozitsionnykh mednykh splavakh metodami bol’shikh plasticheskikh deformatsiy i eye vliyaniye na svoistva prochnosti i elektroprovodnosti: Avtoref. diss.... kand. tekhn. nauk (Obtaining an ultrafine-grained structure in copper and microcomposition copper alloys using the methods of large plastic deformations and its influence on the strength and electrical conductivity properties): Author’s abstract. diss. ... Cand. Sci. (Eng.). 05.16.01. Ekaterinburg, 2013, 23 p.

Davidenko A.A. Polucheniye vysokoprochnoi nanostrukturnoi mednoi provoloki s ispol’zovaniyem metoda uglovoi gidroekstruzii. — Sb. trudov VII Rossiyskoi ezhegodnoi konf. molodykh nauchnykh sotrudnikov i aspirantov «Fiziko-khimiya i tekhnologiya neorganicheskikh materialov (Obtaining a high-strength nanostructured copper wire using the angular hydraulic extrusion method, in Proceedings of the Seventh Annual Russian Conference of Young Researchers and Post-Graduate Students «Physicochemistry and Technology of Inorganic Materials»). Moscow, Interkontakt, Nauka, 2010, pp. 24-25.

Chuvil’deyev V.N., Kopylov V.I., Nokhrin A.V., Lopatin Yu.G., Melekkhin N.V., Sakharov N.V., Piskunov A.V. Termicheskaya stabil’nost’ struktury i fiziko-mekhanicheskikh svoystv nano- i mikrokristallicheskikh metallov i splavov, poluchennykh metodom ravnokanal’nogo uglovogo pressovaniya. — Sb. tezisov 7-y Mezhgunarod. konf. «Fazovye prevrashcheniya i prochnost’ kristallov 2012» (Thermal stability of the structure and physicochemical properties of nano- and microcrystalline metals and alloys obtained using the equal-channel angular pressing method, in Abstracts of the Seventh International Conference «Phase Transformations and Strength of Crystals 2012»). Chernogolovka, 2012, 166 p.

Medvedev A.Ye., Murashkin M.Yu., Yenikeyev N.A., Ovid’ko I.A., Valiyev R.Z. Fizika i mekhanika materialov — in Russ. (Physics and Mechanics), 2015, vol. 24, No. 3, pp. 297-307.

Yeletskiy A.V. Uspekhifizicheskikh nauk — in Russ. (Advences in the physical sciences), 1997, vol. 9, pp. 945-972.

Khusseyn S.M.R.Kh., Khanfar A. Uspekhi sovremennoy nauki — in Russ. (Successes of modern science), 2017, vol. 4, No. 4, pp. 166-169.

D’yachkova T.P., Tkachev A.G. Metody funktsionalizatsii i modifitsirovaniya uglerodnykh nanotrubok (Carbon nanotubes functionalization and modification methods). Moscow, Publ. House «Spektr», 2013, 152 p.

Yakovlev Ye.A., Yakovlev N.A., Il’inykh I.A., Burmistrov I.N., Gorshkov N.V. Vestnik Tomskogo gos. universiteta. — in Russ. (Bulletin of Tomsk State University), 2016, No. 3 (5), pp. 15-23.

Moskalyuk A.B., Aleshin A.N., Tsobkallo Ye.S., Krestinin A.V., Yudin V.Ye. Fizika tverdogo tela — in Russ. (Solid state physics), 2012, vol. 54, iss. 10, pp. 1993-1998.

Pat. na izobreteniye RF No. 2621102. Uglerodnoe nanotrubchatoe volokno, imeyushcheye nizkoe udel’noe soprotivleniye (Carbon nanotubular fiber having low resistivity, RF Invention Patent No. 2621102)/M.Ya Otto, de Y. Yong and et al. Bulletin of inventions, 2017, No. 16.

Volodin A.A., Bel’mesov A.A., Murzin V.B., Fursikov P.V., Zolotarenko A.D., Tarasov B.P. Neorganicheskiye materialy — in Russ. (Inorganic materials), 2013, vol. 49,No. 7, pp. 702-708.

Yevdokimov I.A., Prusov Ye.S., Kireyev A.V. Polzunovskiy al’manakh — in Russ. (Polzunovsky almanac), 2010, No. 2, pp. 264-268.

Sayt JSC NPP «Redmag» [Ofits. Sayt] http://redmagnit.com/61.html (Data obrashchrniya 17.10. 2018).

Сайт компании Bossgoo.com. [Ofits. Sayt] http://china-magnets.ru.bossgoo.com/ (Data obrashchrniya 14.09.2018).

Antipov V.N., Grozov A.D., Ivanova A.V. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2017, No. 6, pp. 36-42.




DOI: http://dx.doi.org/10.24160/0013-5380-2019-5-24-32

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share