Развитие технологий и материалов на современном этапе, включая новые углеродные материалы для узлов токосъема, применение обмоточных проводов, которые обладают свойствами cверхпроводимости при азотных температурах, дает второе дыхание давно известным униполярным электромашинам (УЭМ). Применение УЭМ для создания систем электродвижения в сочетании с высокоэффективными средствами управления на основе силовой электроники открывает новые возможности создания судовых электроприводов и систем электроснабжения.
В качестве основных следует отметить достоинства перспективных УЭМ в виде низких потерь, простоты и надежности регулирования при низком уровне гармоник в токе и магнитном поле, которые обеспечивают низкий уровень вибрации и шума.
Цель статьи состоит в разработке технического предложения по разработке и применению сверхпроводящей УЭМ для низкооборотного судового электропривода. Литература [1–8] посвящена расчетным соотношениям для УЭМ и судового электропривода, [9–15] описывают пропульсивные комплексы судов и ледоколов, публикации [16–19] приводят сведения по альтернатвным движителям.
Интерес к униполярным электрическим машинам (УЭМ) существенно возрос после появления возможности изготовления сверхпроводящих обмоток возбуждения. Последние могут создать большую магнитную индукцию, что позволяет значительно улучшить удельные показатели машин. На рис. 1 представлена конструктивная схема УЭМ со сверхпроводящей обмоткой возбуждения и дисковым ротором. Важное значение имеет разгрузка обмотки возбуждения от механических сил взаимодействия с ротором. Это достигается использованием неподвижного диска, выполняющего роль шинопровода. В результате якорь становится бифилярной системой, и электромагнитный момент реакции якоря передается не на криостат, а на неподвижный диск.
Следует заметить, что для увеличения магнитного потока, проходящего через диск, необходимо стремиться к уменьшению расстояния между обмоткой возбуждения и активной частью диска, в которой индуцируется ЭДС (т. е. между А и В, показанных на рис. 1).