Suprajohdemoottorin kehitystyö: Virransiirto ja kryogeniikka

Antero Arkkio, Peter Berglund, John Holmström

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Unipolaarityyppisessä tasavirtakoneessa joudutaan siirtämään staattorin ja roottorin välillä suuri virta. Tutkimuksessa kehitettiin tarkoitukseen soveltuva nestemetallikollektori. Virransiirto tapahtuu nestemäisellä gallium-indiumseoksella kyllästetyn harjatyyppisen elektrodipinnan kautta. Nestemetallin hapettuminen estetään heliumsuojakaasulla. Laitteella suoritettiin kolme 850 - 2 400 h kestänyttä virransiirtokoetta. Verrattuna perinteisten kiinteiden harjojen virransiirtohäviöihin nestemetallikollektorin häviöt ovat pienet. Staattorin ja roottorin välisellä kehänopeudella 20 m/s ja virralla 10 kA koelaitteen kokonaishäviöt ovat noin 1 200 W. Pääosa häviöistä on hydrodynaamista alkuperää. Nestemetallin suojaus on riittävä tämänpituiseen käyttöön. Virransiirtotilassa muodostui kuitenkin pulverimaista tummaa ainetta, joka koostuu pienistä nestemetallipisaroista. Pulverimuodostuksen syy vaatii lisäselvitystä. Suunniteltiin 300 kW unipolaarimoottorin suprajohtava magnetointi. Moottori on mitoitettu niin, että se soveltuu luotsiveneen potkurikäyttöön. Magnetoinnin muutosnopeudelle asetetut vaatimukset ovat jäähdytysteknisesti korkeat. Magnetointikäämin jäähdytykseen on näin kiinnitetty erityistä huomiota. Nestemäisen hieliumin kulutus tulee olemaan 2,5 l/h. Tämä merkitsee luotsikutterikäytössä huomattavia kustannuksia. Tästä syystä olisi harkittava suljetun jäähdytysjärjestelmän käyttöä, varsinkin kun koeajoja on suoritettava tuhansia tunteja, jotta koneen luotettavuudesta saadaan tarpeeksi tietoa.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages67
ISBN (Print)951-38-1639-7
Publication statusPublished - 1983
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita
Number167
ISSN0358-5085

Cite this

Arkkio, A., Berglund, P., & Holmström, J. (1983). Suprajohdemoottorin kehitystyö: Virransiirto ja kryogeniikka. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, No. 167
Arkkio, Antero ; Berglund, Peter ; Holmström, John. / Suprajohdemoottorin kehitystyö : Virransiirto ja kryogeniikka. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1983. 67 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 167).
@book{5b1e5d89aa6b4992a7e1591c3c2669cf,
title = "Suprajohdemoottorin kehitysty{\"o}: Virransiirto ja kryogeniikka",
abstract = "Unipolaarityyppisess{\"a} tasavirtakoneessa joudutaan siirt{\"a}m{\"a}{\"a}n staattorin ja roottorin v{\"a}lill{\"a} suuri virta. Tutkimuksessa kehitettiin tarkoitukseen soveltuva nestemetallikollektori. Virransiirto tapahtuu nestem{\"a}isell{\"a} gallium-indiumseoksella kyll{\"a}stetyn harjatyyppisen elektrodipinnan kautta. Nestemetallin hapettuminen estet{\"a}{\"a}n heliumsuojakaasulla. Laitteella suoritettiin kolme 850 - 2 400 h kest{\"a}nytt{\"a} virransiirtokoetta. Verrattuna perinteisten kiinteiden harjojen virransiirtoh{\"a}vi{\"o}ihin nestemetallikollektorin h{\"a}vi{\"o}t ovat pienet. Staattorin ja roottorin v{\"a}lisell{\"a} keh{\"a}nopeudella 20 m/s ja virralla 10 kA koelaitteen kokonaish{\"a}vi{\"o}t ovat noin 1 200 W. P{\"a}{\"a}osa h{\"a}vi{\"o}ist{\"a} on hydrodynaamista alkuper{\"a}{\"a}. Nestemetallin suojaus on riitt{\"a}v{\"a} t{\"a}m{\"a}npituiseen k{\"a}ytt{\"o}{\"o}n. Virransiirtotilassa muodostui kuitenkin pulverimaista tummaa ainetta, joka koostuu pienist{\"a} nestemetallipisaroista. Pulverimuodostuksen syy vaatii lis{\"a}selvityst{\"a}. Suunniteltiin 300 kW unipolaarimoottorin suprajohtava magnetointi. Moottori on mitoitettu niin, ett{\"a} se soveltuu luotsiveneen potkurik{\"a}ytt{\"o}{\"o}n. Magnetoinnin muutosnopeudelle asetetut vaatimukset ovat j{\"a}{\"a}hdytysteknisesti korkeat. Magnetointik{\"a}{\"a}min j{\"a}{\"a}hdytykseen on n{\"a}in kiinnitetty erityist{\"a} huomiota. Nestem{\"a}isen hieliumin kulutus tulee olemaan 2,5 l/h. T{\"a}m{\"a} merkitsee luotsikutterik{\"a}yt{\"o}ss{\"a} huomattavia kustannuksia. T{\"a}st{\"a} syyst{\"a} olisi harkittava suljetun j{\"a}{\"a}hdytysj{\"a}rjestelm{\"a}n k{\"a}ytt{\"o}{\"a}, varsinkin kun koeajoja on suoritettava tuhansia tunteja, jotta koneen luotettavuudesta saadaan tarpeeksi tietoa.",
author = "Antero Arkkio and Peter Berglund and John Holmstr{\"o}m",
year = "1983",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-1639-7",
series = "Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "167",
address = "Finland",

}

Arkkio, A, Berglund, P & Holmström, J 1983, Suprajohdemoottorin kehitystyö: Virransiirto ja kryogeniikka. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, no. 167, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Suprajohdemoottorin kehitystyö : Virransiirto ja kryogeniikka. / Arkkio, Antero; Berglund, Peter; Holmström, John.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1983. 67 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 167).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Suprajohdemoottorin kehitystyö

T2 - Virransiirto ja kryogeniikka

AU - Arkkio, Antero

AU - Berglund, Peter

AU - Holmström, John

PY - 1983

Y1 - 1983

N2 - Unipolaarityyppisessä tasavirtakoneessa joudutaan siirtämään staattorin ja roottorin välillä suuri virta. Tutkimuksessa kehitettiin tarkoitukseen soveltuva nestemetallikollektori. Virransiirto tapahtuu nestemäisellä gallium-indiumseoksella kyllästetyn harjatyyppisen elektrodipinnan kautta. Nestemetallin hapettuminen estetään heliumsuojakaasulla. Laitteella suoritettiin kolme 850 - 2 400 h kestänyttä virransiirtokoetta. Verrattuna perinteisten kiinteiden harjojen virransiirtohäviöihin nestemetallikollektorin häviöt ovat pienet. Staattorin ja roottorin välisellä kehänopeudella 20 m/s ja virralla 10 kA koelaitteen kokonaishäviöt ovat noin 1 200 W. Pääosa häviöistä on hydrodynaamista alkuperää. Nestemetallin suojaus on riittävä tämänpituiseen käyttöön. Virransiirtotilassa muodostui kuitenkin pulverimaista tummaa ainetta, joka koostuu pienistä nestemetallipisaroista. Pulverimuodostuksen syy vaatii lisäselvitystä. Suunniteltiin 300 kW unipolaarimoottorin suprajohtava magnetointi. Moottori on mitoitettu niin, että se soveltuu luotsiveneen potkurikäyttöön. Magnetoinnin muutosnopeudelle asetetut vaatimukset ovat jäähdytysteknisesti korkeat. Magnetointikäämin jäähdytykseen on näin kiinnitetty erityistä huomiota. Nestemäisen hieliumin kulutus tulee olemaan 2,5 l/h. Tämä merkitsee luotsikutterikäytössä huomattavia kustannuksia. Tästä syystä olisi harkittava suljetun jäähdytysjärjestelmän käyttöä, varsinkin kun koeajoja on suoritettava tuhansia tunteja, jotta koneen luotettavuudesta saadaan tarpeeksi tietoa.

AB - Unipolaarityyppisessä tasavirtakoneessa joudutaan siirtämään staattorin ja roottorin välillä suuri virta. Tutkimuksessa kehitettiin tarkoitukseen soveltuva nestemetallikollektori. Virransiirto tapahtuu nestemäisellä gallium-indiumseoksella kyllästetyn harjatyyppisen elektrodipinnan kautta. Nestemetallin hapettuminen estetään heliumsuojakaasulla. Laitteella suoritettiin kolme 850 - 2 400 h kestänyttä virransiirtokoetta. Verrattuna perinteisten kiinteiden harjojen virransiirtohäviöihin nestemetallikollektorin häviöt ovat pienet. Staattorin ja roottorin välisellä kehänopeudella 20 m/s ja virralla 10 kA koelaitteen kokonaishäviöt ovat noin 1 200 W. Pääosa häviöistä on hydrodynaamista alkuperää. Nestemetallin suojaus on riittävä tämänpituiseen käyttöön. Virransiirtotilassa muodostui kuitenkin pulverimaista tummaa ainetta, joka koostuu pienistä nestemetallipisaroista. Pulverimuodostuksen syy vaatii lisäselvitystä. Suunniteltiin 300 kW unipolaarimoottorin suprajohtava magnetointi. Moottori on mitoitettu niin, että se soveltuu luotsiveneen potkurikäyttöön. Magnetoinnin muutosnopeudelle asetetut vaatimukset ovat jäähdytysteknisesti korkeat. Magnetointikäämin jäähdytykseen on näin kiinnitetty erityistä huomiota. Nestemäisen hieliumin kulutus tulee olemaan 2,5 l/h. Tämä merkitsee luotsikutterikäytössä huomattavia kustannuksia. Tästä syystä olisi harkittava suljetun jäähdytysjärjestelmän käyttöä, varsinkin kun koeajoja on suoritettava tuhansia tunteja, jotta koneen luotettavuudesta saadaan tarpeeksi tietoa.

M3 - Report

SN - 951-38-1639-7

T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita

BT - Suprajohdemoottorin kehitystyö

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Arkkio A, Berglund P, Holmström J. Suprajohdemoottorin kehitystyö: Virransiirto ja kryogeniikka. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1983. 67 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 167).