Электродинамический подвес по сравнению с подвесами на постоянных магнитах и электромагнитным имеет два преимущества:
1. Зазор между магнитами и контурами может быть на порядок больше, что имеет принципиальное значение при высоких скоростях.
2. Сильное магнитное поле, создаваемое в большом объеме, можно использовать не только для подвеса, но и для приведения в движение ротора ОТС, т.е. совместить механизмы подвеса и разгона ротора.
Последнее обстоятельство очень важно, т.к. резко упрощается вся
тягово-левитационная система (ТЛС) ускорителя GTC, уменьшается расход электропроводящих материалов, энергии и т.д.
С электродинамическим подвесом связаны, однако, две проблемы: необходимость дополнительного типа подвеса при малых скоростях и криообеспечение сверхпроводящих магнитов. Вторую проблему можно решать, используя высокотемпературную сверхпроводимость.
4.2 Проблемы создания линейного электродвигателя для разгона ротора до космических скоростей
Электродвигатель для привода ротора в движение относительно эстакады должен удовлетворять следующим основным требованиям
[III]: ■ ' ■ , : . '
1. Питание электродвигателя осуществляется от некоторого числа электростанций, включенных параллельно, с одинаковой частотой тока, с заданной суммарной мощностью.
2. Исключается передача электроэнергии на ротор в период его разгона.
3. Электродвигатель должен обеспечить надлежащую величину пускового усилия и требуемые усилия для достижения необходимой скорости вращательного движения ротора за приемлемый промежуток времени — несколько суток.
4. Конструктивная схема электродвигателя обеспечивает его многофункциональность:
4.1. Электродвигатель служит ускорителем ротора ОТС.
4.2. Электродвигатель является частью электродинамической системы левитации pofopa, обеспечивая в сочетании с другими типами подвеса его бесконтактный подвес относительно оболочки, включая этап движения ротора с оболочкой в плотной атмосфере.
4.3. После выхода ротора на орбиту элементы ТСЛ должны использоваться для создания энергетических и, особенно, транспортных систем как в пределах данного промышленного кольца на основе ротора, так и между данным и другими кольцами космической промышленной зоны.
■'"•■4.4. ТСЛ должна быть оптимальной с смысле потерь энергии и расхода материалов.
Эти разноплановые требования могут быть удовлетворены путем рациональных компромиссов при решении многокритериальной оптимизационной задачи.
Ниже кратко рассмотрены особенности и возможности удовлетворения указанным требованиям трех основных типов двигателя: асинхронного, синхронного и коммутаторного на постоянном токе.
В схеме асинхронного двигателя для приведения в движение ротора ОТС статор, включающий сердечник с многофазной обмоткой, закрепляется на оболочке,
На роторе устанавливается вторичная обмотка, выполненная либо в виде шины из металла с высокой электрической проводимостью, либо в виде замкнутых по торцам проводников.
Сила, действующая на обмотку ротора, может создаваться лишь в том случае, если скорость его перемещения меньше скорости перемещения волны магнитной движущей силы. Таким образом, при увеличении скорости ротора должна увеличиваться и скорость волны, что можно достигнуть, увеличивая частоту питающего напряжения. Синхронизация для этой цели большого числа параллельно работающих преобразователей частоты весьма сложна.
Мощность асинхронного двигателя ОТС чрезвычайно велика, и пусковой ток при прямом пуске вызовет недопустимо большое падение напряжения в сети. Кроме того, при пуске в обмотке ротора выделяется тепловая энергия, равная кинетической энергии приводимого в движение ротора. Выделение энергии в первичной цепи обычно несколько больше, чем во вторичной, что может привести к перегреву двигателя. Поэтому прямой пуск невозможен и следует применять пуск при пониженном напряжении. Общий КПД двигателя невысок, достигая 0,2—0,25.
Требования 2 и 3 недостижимы при использовании асинхронного двигателя. Безоговорочно выполняется лишь требование 2 об исключении передачи электроэнергии на ротор гальваническим путем. г
Таким образом, особенности схемы и работы асинхронного двигателя вряд ли позволяют использовать его в качестве двигателя для ротора ОТС.
В схеме синхронного двигателя для ускорения ротора многофазная обмотка закреплена на оболочке, а обмотка возбуждения индуктора — на роторе. Обмотка возбуждения при этом — сверхпроводящая, работающая в режиме замороженного потока, поэтому нет необходимости передавать электрическую энергию на ротор после запитки обмотки и ее закорачивания,