DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.3.05

PARAMETRIC ANALYSIS AND STRAY FIELDS OF TOROIDAL SUPERCONDUCTING MAGNETIC ENERGY STORAGE

Yu. M. Vasetsky, I. L. Mazurenko, S. L. Bondarevskyi

Анотація


Розглянуто надпровідну тороїдальну магнітну систему з котушками круглої форми. Досліджено можливість використання ідеалізованої математичної моделі у вигляді суцільної струмової поверхні для проведення параметричного аналізу магнітних систем з обмеженою кількістю окремих котушок. На основі порівняння величин безрозмірних характеристик, розрахованих для системи з окремими котушками і для ідеалізованої моделі, встановлено, що відносне відхилення не перевищує 10 %. Отримано залежності магнітного поля розсіювання для магнітної системи енергоємністю 450 МДж від відносного розміру перерізу тора і кількості котушок. Виконано оцінку характерної відстані від тороїдальної поверхні, на якій спадає магнітне поле розсіювання.

Ключові слова


тороїдальний надпровідний індуктивний накопичувач; параметричний аналіз; магнітне поле розсіювання

Повний текст:

PDF ENG (English)

Посилання


Vyisotskiy V.S., Syitnikov V.E., Yliushyn K.V., Kovalev L.K., Kovalev K.L., Ehoshkyna L.A. Superconductivity in Electromechanics and Power Engineering. Electricity, 2005, no.7, pp. 31-40. (Rus).

Devotta J.B.X., Rabbani M.G. Application of superconducting magnetic energy storage unit in multi-machine power systems. Energy Conversion & Management, 2000, vol.41, pp. 493-504. doi: 10.1016/S0196-8904(99)00100-4.

Matsukawa T., Nakamura H., Nomura S., Sato Y., Tsuji-Ito S., Shimada R. Conceptual design of SMES system equipped for IPP plant. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2000, vol.10, no.1, pp. 788-791. doi: 10.1109/77.828349.

Thome R.J., Tarrh J.M. MHD and Fusion Magnets. Field and Force Design Concepts. New York, A Wiley-Interscience Publication, 1982. 316 p.

Duchateau J.L., Journeaux J.Y., Gravil B. Tore Supra Superconducting Toroidal Magnetic Field System. Fusion Science and Technology, 2009, vol.56, no.3, pp. 1092-1123. doi: 10.13182/FST09-A9170.

ITER Physics Basis. Nuclear Fusion, 1999, vol.39, no.12. doi: 10.1088/0029-5515/39/12/301.

Avramenko V.M., Aristov Yu.V., Vasetskiy Yu.M., Mazurenko I.L., Chernenko P.O. Some areas of effective use of superconducting magnetic energy storage (SPIN) in power systems of Ukraine. Technical electrodynamics. Thematic issue «Problems of modern electrical engineering», 2008, chapter 3, pp. 43-48. (Ukr).

Zhou X., Chen X.Y., Jin J.X. Development of SMES Technology and Its Applications in Power Grid. Proceedings of 2011 IEEE International Conference on Applied Superconductivity and Electromagnetic Devices. Sydney, Australia, December 14-16, 2011, pp. 260-269. doi: 10.1109/ASEMD.2011.6145115.

Vasetsky Yu.M., Mazurenko I.L., Pavlyuk A.V. Damping of irregular low-frequency load fluctuations using a superconducting magnetic energy storage. Electricity, 2014, no.2, pp. 10-17. (Rus).

Mazurenko I., Pavlyuk A., Vasetsky Yu. Parameters of superconducting magnets with racetrack-shaped coils and support structure placed inside torus. Przeglad Elektrotechniczny, 2012, no.3a, pp. 67-69.

But D.A., Aliyevskiy B.L., Mazyrin S.R., Vasyukevich P.V. Nakopiteli energii [Energy storage]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1991. 400 p. (Rus).

Pavlyuk A. magnetic fields and parameters of toroidal superconducting magnets with limited number of coils. Works of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, no.34, pp. 94-105. (Ukr).

Dimitrov I.K., Zhang X., Solovyov V.F., Chubar O., Li Q. Rapid and Semi-Analytical Design and Simulation of a Toroidal Magnet Made With YBCO and MgB2 Superconductors. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2015, vol.25, no.5, pp. 1-8. doi: 10.1109/TASC.2015.2448455.

Brechna H. Superconducting magnet systems. Berlin, Springer, 1973. 590 p.

Vasetsky Yu.M. Asimptoticheskie metody resheniia zadach elektrodinamiki v sistemakh s massivnymi krivolineinymi provodnikami [Asymptotic methods for solving electrodynamics problems in systems with bulky curvilinear conductors]. Kyiv, Naukova dumka Publ., 2010. 271 p. (Rus).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Vyisotskiy V.S., Syitnikov V.E., Yliushyn K.V., Kovalev L.K., Kovalev K.L., Ehoshkyna L.A. Superconductivity in Electromechanics and Power Engineering. Electricity, 2005, no.7, pp. 31-40. (Rus).
  2. Devotta J.B.X., Rabbani M.G. Application of superconducting magnetic energy storage unit in multi-machine power systems. Energy Conversion & Management, 2000, vol.41, pp. 493-504. doi: 10.1016/S0196-8904(99)00100-4.
  3. Matsukawa T., Nakamura H., Nomura S., Sato Y., Tsuji-Ito S., Shimada R. Conceptual design of SMES system equipped for IPP plant. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2000, vol.10, no.1, pp. 788-791. doi: 10.1109/77.828349.
  4. Thome R.J., Tarrh J.M. MHD and Fusion Magnets. Field and Force Design Concepts. New York, A Wiley-Interscience Publication, 1982. 316 p.
  5. Duchateau J.L., Journeaux J.Y., Gravil B. Tore Supra Superconducting Toroidal Magnetic Field System. Fusion Science and Technology, 2009, vol.56, no.3, pp. 1092-1123. doi: 10.13182/FST09-A9170.
  6. ITER Physics Basis. Nuclear Fusion, 1999, vol.39, no.12. doi: 10.1088/0029-5515/39/12/301.
  7. Avramenko V.M., Aristov Yu.V., Vasetskiy Yu.M., Mazurenko I.L., Chernenko P.O. Some areas of effective use of superconducting magnetic energy storage (SPIN) in power systems of Ukraine. Technical electrodynamics. Thematic issue «Problems of modern electrical engineering», 2008, chapter 3, pp. 43-48. (Ukr).
  8. Zhou X., Chen X.Y., Jin J.X. Development of SMES Technology and Its Applications in Power Grid. Proceedings of 2011 IEEE International Conference on Applied Superconductivity and Electromagnetic Devices. Sydney, Australia, December 14-16, 2011, pp. 260-269. doi: 10.1109/ASEMD.2011.6145115.
  9. Vasetsky Yu.M., Mazurenko I.L., Pavlyuk A.V. Damping of irregular low-frequency load fluctuations using a superconducting magnetic energy storage. Electricity, 2014, no.2, pp. 10-17. (Rus).
  10. Mazurenko I., Pavlyuk A., Vasetsky Yu. Parameters of superconducting magnets with racetrack-shaped coils and support structure placed inside torus. Przeglad Elektrotechniczny, 2012, no.3a, pp. 67-69.
  11. But D.A., Aliyevskiy B.L., Mazyrin S.R., Vasyukevich P.V. Nakopiteli energii [Energy storage]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1991. 400 p. (Rus).
  12. Pavlyuk A. magnetic fields and parameters of toroidal superconducting magnets with limited number of coils. Works of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, no.34, pp. 94-105. (Ukr).
  13. Dimitrov I.K., Zhang X., Solovyov V.F., Chubar O., Li Q. Rapid and Semi-Analytical Design and Simulation of a Toroidal Magnet Made With YBCO and MgB2 Superconductors. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2015, vol.25, no.5, pp. 1-8. doi: 10.1109/TASC.2015.2448455.
  14. Brechna H. Superconducting magnet systems. Berlin, Springer, 1973. 590 p.
  15. Vasetsky Yu.M. Asimptoticheskie metody resheniia zadach elektrodinamiki v sistemakh s massivnymi krivolineinymi provodnikami [Asymptotic methods for solving electrodynamics problems in systems with bulky curvilinear conductors]. Kyiv, Naukova dumka Publ., 2010. 271 p. (Rus).




Copyright (c) 2019 Yu. M. Vasetsky, I. L. Mazurenko, S. L. Bondarevskyi


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)