Për të paktën gjysmë shekulli tjetër, anijet nuk do të ndryshojnë dukshëm pamjen e tyre. Por tashmë shkencëtarët dhe projektuesit po ëndërrojnë për anije krejtësisht të ndryshme, superpërcjellëse, në krahasim me të cilat ato aktuale, të fuqizuara nga qymyri dhe nafta, me helikë konvencionale, do të duken plotësisht të vjetruara.
Lëvizja e një lloji të ri anijeje - si ajo e treguar më sipër - do të bazohet në fenomenin e superpërçueshmërisë, kur disa metale në temperatura jashtëzakonisht të ulëta pushojnë së rezistuari ndaj rrymës elektrike. Nëse një rrymë elektrike kalon një herë nëpër një substancë superpërçuese, ajo mund të rrjedhë nëpër superpërçues pothuajse pafundësisht. Prandaj, pajisjet që përdorin superpërçueshmëri duhet të jenë jashtëzakonisht efikase. Aktualisht, fizikanët përballen me detyrën për të gjetur substanca që do të shndërrohen në një gjendje superpërcjellëse në ose afër temperaturës së dhomës. Megjithatë, edhe para se të krijohen substanca të tilla, azoti i lëngshëm mund të gjejë aplikim si ftohës për pajisjet superpërçuese.
Figura e treguar më sipër tregon një seksion kryq të një prej shtytësve superpërcjellës të propozuar. Në të, magnetët superpërçues duhet të hedhin ujin nga hundët me shpejtësi të madhe, duke krijuar kështu shtytje për lëvizjen e anijes. Pajisjet e këtij lloji duhet të konsumojnë shumë pak energji elektrike në funksionim.
Më sipër është një fotografi e një anijeje fiktive që rrëshqet nëpër ujë me mbi 60 milje në orë. Në vend të karburantit të zakonshëm, një automjet i tillë me shpejtësi të lartë do të përdorë elektromagnetë superpërçues ekonomikë për lëvizje. Një lloj i ri anijeje, i cili aktualisht po zhvillohet, mund të shfaqet dhe të fillojë të funksionojë në fillim të shekullit të 21-të.
Disa zhvillues besojnë se shtytja superpërcjellëse do të zëvendësojë përfundimisht pajisjet konvencionale për shtytjen e transportit detar. Në pajisjen e re, uji i detit derdhet në një tub qendror. Brenda tij ka një numër kanalesh. Brenda secilës ka dy elektroda, midis të cilave rrjedh një rrymë elektrike. Një spirale superpërcjellëse është instaluar jashtë kanalit, duke krijuar një fushë magnetike. Ndërveprimi midis fushave elektrike dhe magnetike brenda spirales prodhon një forcë që e shtyn ujin jashtë kanalit.
Në imazh:
1 - tub marrjeje për ujin e detit
2 - Mekanizmi i shtytjes
3 - Kanali për kalimin e ujit të detit
4 - Elektroda
5 - Bobina e bërë nga materiali superpërçues
6 - Fluksi magnetik
7 - Tub dalje për ujin e detit
Për shtytësit e dyfishtë, montimet e elektromagnetit I mund të vendosen nën bykun e anijes. Në secilën pajisje të tillë, gjashtë elektromagnetë krijojnë një fushë magnetike. Çdo elektromagnet i tillë përbëhet nga një spirale superpërçuese dhe dy elektroda.
Në imazh:
1. - Zgavër vakum
2. - Dhoma me vakum
3. - Helium i lëngshëm
4. - Elektroda
5. - jastëk termoizolues
6. Kanali i ujit.
Ky rregull i gishtit tregon drejtimin në të cilin forca që vepron në një spirale të tillë ndodh kur ndërveprojnë fushat elektrike dhe magnetike. Ne e drejtojmë gishtin tregues të majtë përgjatë fushës magnetike, gishtin e mesëm në drejtim të rrymës elektrike dhe më pas gishti i madh i hapur do të tregojë drejtimin në të cilin do të veprojë forca.
Projekti "Industria inovative e energjisë/superpërçuesve"Sipas parashikimeve të ekspertëve (WORLD ENERGY OUTLOOK FACTSHEET; IEA), konsumi global i energjisë elektrike për periudhën 2011-2035. Humbjet e energjisë elektrike në sistemin energjetik rus do të rriten me më shumë se 2/3, sipas Ministrisë ruse të Energjisë, vlerësohen në 13-15%. Projekti i Korporatës Shtetërore Rosatom "Industria inovative e energjisë/superpërçuesve" synon krijimin e një baze teknike novatore për të përmirësuar efikasitetin energjetik të ekonomisë së vendit.
Projekti u miratua në kuadër të Komisionit nën Presidentin e Federatës Ruse për modernizimin dhe zhvillimin teknologjik të ekonomisë ruse në fushën prioritare "Efiçenca e Energjisë" në tetor 2009 me një periudhë zbatimi 2010-2015.
Për të eliminuar grumbullimin e zhvillimeve të brendshme në superpërçuesit me temperaturë të lartë të gjeneratës së dytë (HTSC-2), Rosatom State Corporation bleu teknologjinë për prodhimin e superpërçuesve të tillë nga kompania gjermane Bruker HTS. Detyra u vendos për të krijuar themelet e një industrie inovative të superpërçuesve deri në vitin 2015, duke zhvilluar një numër pajisjesh prototip bazuar në efektin e superpërçueshmërisë së temperaturës së lartë dhe duke hedhur themelet për prodhimin industrial të superpërçuesve të gjeneratës së dytë me temperaturë të lartë.
Më shumë se 20 organizata shkencore, industriale dhe projektuese morën pjesë në punë, duke përfshirë: IAE, NIIEFA, IHEP, FIAN, IMET, KIPT, IMP SB RAS, VEI, VNIINM, VNIIKP, NIITFA, Kristall, UMP, ChMZ, Kirskabel , Elektrosila , MEPhI, MAI, SUAI, MISiS, etj.
Fig.1 Fazat e projektit 2010-2015 [Zhvillimi në Korporatën Shtetërore Rosatom të teknologjive superpërcjellëse të bazuara në HTSP-2, Pantsyrny V.I., Avdienko A.A. SHA "Superpërcjellësi rus", Kompleksi V Gjith-Rus Shkencor dhe Prodhues "Parimet dhe mekanizmat për formimin e një sistemi kombëtar inovacioni", Dubna 2014]
Në kuadër të projektit “Industria e Superpërçuesve” u vendosën këto detyra:
Për të zhvilluar teknologji vendase për prodhimin e superpërçuesve me temperaturë të lartë (HTSC) duke përdorur metodën e ablacionit me lazer pulsues,
Për të zhvilluar prototipin e pajisjeve superpërcjellëse për qëllime energjetike bazuar në HTSC:
Kufizues të rrymës së qarkut të shkurtër superpërcjellës të llojeve rezistente dhe induktive për rrjetet DC dhe AC me fuqi në intervalin nga 5 deri në 35 MW;
Motori 200 kW,
Gjenerator 1 MW,
Transformator me fuqi 1000 kVA,
Pajisja induktive e ruajtjes së energjisë me kapacitet energjetik 1 MJ,
Pajisja e ruajtjes së energjisë kinetike me një kapacitet energjie prej më shumë se 5 MJ,
Rryma futet në sistemet kriogjenike me një kapacitet mbajtës të rrymës prej 15 kA.
Në të ardhmen, është duke u konsideruar krijimi i prodhimit të pajisjeve elektrike të bazuara në superpërçues me temperaturë të lartë. Fushat kryesore nga pikëpamja e energjisë komerciale janë përdorimi i superpërcjellësve për krijimin e kabllove dhe pajisjeve elektrike të inxhinierisë elektrike dhe ruajtjes së energjisë elektrike (pajisjet e ruajtjes induktive dhe kinetike).
Për shkak të humbjeve jashtëzakonisht të ulëta të energjisë dhe rrymave të larta, kabllot superpërçues sjellin efikasitetin energjetik të objekteve të rrjetit në një nivel të ri. Kushtet thelbësisht të reja po krijohen për vendndodhjen e objekteve të prodhimit dhe eksportit të energjisë elektrike. Pajisjet elektrike dhe termocentralet bazuar në efektin e superpërcjellshmërisë rrisin treguesit e efikasitetit në transportin hekurudhor dhe detar, energjinë, naftën dhe gazin, prodhimtarinë, etj. Aplikimet e sistemit të superpërçueshmërisë përfshijnë pajisjet magnetike superpërcjellëse; objektet e magazinimit kriogjenik; platforma hapësinore; pajisje për ruajtjen e energjisë kinetike. Trenat që përdorin efektin e levitacionit magnetik (MagLev) mund të arrijnë shpejtësi deri në 1000 km/h. Një aplikim tjetër i superpërcjellshmërisë mund të jetë një kompjuter kuantik superpërcjellës.
Sipas kreut të SHA Russian Superconductor V.I. Pantsyrny, përdorimi i superpërçuesve do t'i lejojë Rusisë të kursejë ndjeshëm duke reduktuar humbjet e energjisë elektrike.
Sfondi
Shkencëtarët bërthamorë kanë punuar për një kohë të gjatë në teknologjinë e krijimit të materialeve superpërcjellëse. Që nga vitet 1970, superpërçuesit teknikë filluan të zhvillohen nga Instituti Kurchatov dhe Instituti i quajtur me emrin. A.A. Boçvara. Që nga vitet 1960 Problemet e superpërcjellshmërisë teknike trajtohen nga NIIEFA me emrin. D. V. Efremova, drejtimi kryesor i të cilit ishte krijimi i sistemeve magnetike për reaktorët termonuklear. Zhvilluar në VNIINM me emrin. A. A. Bochvara, teknologjitë e materialeve superpërcjellëse të përbëra u futën në prodhimin industrial. Superpërcjellësit me temperaturë të ulët (LTSC) bazuar në aliazhin superpërcjellës NbTi dhe Nb 3 Sn ndërmetalik, që funksionojnë në një temperaturë heliumi të lëngshëm prej 4,2 K (-268,9 ° C), u përdorën në BRSS për të krijuar tokamakët e parë të mëdhenj në botë (dhoma toroidale me bobina magnetike) ) T-7 dhe T-15 me sisteme magnetike superpërcjellëse.
40 vjet përvojë në fushën e NTSP të përbërë i lejoi Rusisë të marrë pjesë në projektin ndërkombëtar për krijimin e reaktorit termonuklear ITER. Së bashku me kompanitë kryesore në Evropë, SHBA dhe Japoni, Rusia është bërë një nga prodhuesit e superpërçuesve. Për të siguruar furnizimin me materiale superpërcjellëse për sistemin magnetik ITER, u organizua një prodhim industrial i NTSP me një kapacitet prej 60 ton/vit të materialeve superpërcjellëse në bazë të Uzinës Mekanike Chepetsk (ChMZ). Që nga fillimi i prodhimit në vitin 2009, për ITER janë prodhuar ~ 99 ton materiale superpërcjellëse të bazuara në Nb 3 Sn dhe ~ 125 ton me bazë Nb-Ti.
Një tjetër konsumator kryesor i superpërcjellësve me temperaturë të ulët është prodhimi i skanerëve mjekësorë me rezonancë magnetike.
Në vitet 1990. filloi një fazë e re në zhvillimin e superpërçueshmërisë. Shkencëtarët A. Muller dhe J. Bednorz nga laboratori kërkimor IBM në Zvicër në vitet 1985-1986. qeramika me oksid metali të sintetizuar - një përbërje e lantanit, bariumit, bakrit dhe oksigjenit (La—Ba—Cu—O ) , e cila shfaqi superpërçueshmëri në një temperaturë prej 35 K. Bota u mbërthye nga ethet e kërkimit të superpërçuesve të rinj. Temperatura kritike nga 45 K për përbërjen La-Sr-Cu-O u rrit në 52 K për La-Ba-Cu-O (nën presion). Në shkurt 1987, amerikani Paul Chu sintetizoi përbërjen YBa 2 Cu 3 O 7 , temperatura kritike e së cilës arriti në 93K, duke kaluar “vijën e azotit”. Zbulimi i superpërçuesve me temperaturë të lartë (HTSC) e shtyu kufirin e temperaturës së superpërçueshmërisë në pikën e vlimit të azotit të lëngshëm (77 K), një lëng kriogjenik shumë më i lirë, i cili gjithashtu ka veti të larta dielektrike të krahasueshme me vajin e transformatorit. Që nga 1 janari 2006, rekordi i përkiste përbërjes qeramike Hg-Ba-Ca-Cu-O(F), temperatura kritike për të cilën është 138 K. Në një presion prej 400 kbar, i njëjti përbërës është një superpërçues në temperaturat deri në 166 KJ Bednorz dhe K. Müller u nderuan me Çmimin Nobel në Fizikë në 1987 për zbulimin e superpërçueshmërisë në temperaturë të lartë (HTSC).
Si një produkt komercial, kaseta HTSC u shfaq në tregun botëror në fund të viteve 2000. Janë krijuar mostra të telave dhe kabllove HTSC; Motorët HTSC, gjeneratorët, kufizuesit e rrymës, sistemet e informacionit, grupet e antenave, kushinetat superpërcjellëse dhe produkte të tjera u prodhuan në bazë të qeramikës superpërçuese. Në vitin 2004, u krijuan prototipe superpërcjellëse të të gjitha pajisjeve elektrike.
Kufizuesit e rrymës rezistente të bazuara në kaseta HTSP-2 të prodhuara nga kompania amerikane SuperPower u lidhën me rrjetin e Silicon Valley Power në Kaliforni në vitin 2013. Një tjetër kufizues aktual u lidh me rrjetin e Central Hudson në shtetin e Nju Jorkut në qershor 2014 I pari në botë Kabllo superpërcjellëse industriale, 1 km e gjatë, që lidh dy nënstacione të qytetit, u lançua në Essen, Gjermani në shtator 2014. Kablloja koncentrike trefazore 10,000 V e projektit AmpaCity u projektua për të transmetuar 40 MW energji.
Objektivat e projektit “Industria e Superpërçuesve”.
Kompania mëmë për zbatimin e projektit u miratua nga Korporata Shtetërore Rosatom, koordinimi i punës iu besua SHA Russian Superconductor, menaxhimi shkencor iu caktua Institutit të Qendrës Kombëtare të Kërkimeve Kurchatov.
Nr. 1 në këtë program ishte "zhvillimi i teknologjive dhe krijimi i prodhimit pilot të superpërçuesve me shirit të gjatë me temperaturë të lartë të gjeneratës së dytë (HTSC-2) dhe qeramika me shumicë për prodhimin e HTSC". SHA NIIEFA dhe SHA NIITFA vepruan si kontraktorët kryesorë, zhvilluesit e teknologjive për produktet gjysëm të gatshme të HTSP-2 ishin SHA VNIINM, JSC GIREDMET.
Industria prodhon dy lloje materialesh të bazuara në superpërçueshmëri me temperaturë të lartë - materialet HTSC të gjeneratës së parë dhe të dytë. HTSC-të e gjeneratës së parë janë shirita që përbëhen nga filamente superpërcjellëse me bazë oksidi bismut të implantuar në një matricë argjendi. Disavantazhet e tyre janë prania e flukseve të mëdha të nxehtësisë dhe brishtësia mekanike, si dhe kostoja e lartë për shkak të matricës së argjendit.
Shiritat HTSC të gjeneratës së dytë kanë një strukturë të shtresuar. Një shtresë tampon për të mbrojtur sipërfaqen metalike, një shtresë HTSC dhe një shtresë mbrojtëse aplikohen me radhë në bazë - një shirit metalik. Shiritat HTSC të gjeneratës së dytë kanë një sërë avantazhesh në krahasim me shiritat HTSC-1:
Kosto më e ulët (materiale më të lira);
Dendësi më e lartë e rrymës kritike dhe humbje më të ulëta AC;
Fortësi më e madhe mekanike;
Aftësi për të punuar në fusha të forta magnetike.
Në bazë të një fabrike pilot për prodhimin e shiritave HTSC-2 të blerë nga kompania gjermane Brucker HTS, në Qendrën Kërkimore të Institutit Kurchatov u instalua një linjë eksperimentale për prodhimin e shiritave HTSC-2 4 mm të gjerë dhe 100 m të gjatë ( Fig. 2).
Prodhimi pilot i materialeve superpërcjellëse me temperaturë të lartë nga Rosatom u organizua në tre vende:
SHA VNIINM prodhon një shirit substrati, mbi të cilin aplikohet një shtresë e orientuar në NIITFA. Atje, VNIINM zhvilloi një teknologji për prodhimin e të gjitha llojeve të objektivave për depozitimin e shtresave tampon dhe superpërçues;
SHA NIITFA operon një vend pilot prodhimi për shirita nënshtresash deri në 1000 m të gjatë me një shtresë tampon të orientuar bazuar në spërkatjen e orientuar të joneve;
Në SHA NIIEFA ekziston një vend për prodhimin pilot të shiritave HTSC-2 deri në 1000 m të gjatë (Fig. 3), ku shtresat e mbetura, duke përfshirë një shtresë qeramike oksidi superpërçues, aplikohen në shirit me spërkatje me lazer.
Prodhimi pilot i HTSC-2 me gjatësi të gjatë në NIIEFA dhe NIITFA u lançua në vitin 2015. Kjo strategji bëri të mundur krijimin e një qendre shkencore të klasit botëror në Rusi për shkencën e materialeve të superpërçuesve me temperaturë të lartë, për të zhvilluar dhe prodhuar industriale unike pajisje në shkallë për prodhimin e përçuesve me shirit HTSC-2. U zhvilluan teknologjitë vendase dhe u krijuan vende pilot për prodhimin e materialeve të nevojshme fillestare. SHA Russian Superconductor ka nisur prodhimin pilot të superpërçuesve me temperaturë të lartë.
Fig. 2 Linja për prodhimin e HTSC-2 deri në 100 m të gjatë
Prodhimi industrial i HTSP-2 është planifikuar të krijohet në bazë të ChMZ. Fabrika Mekanike Chepetsk ka potencial të lartë teknologjik për zbatimin e projekteve të teknologjisë së lartë në fusha të ndryshme aplikimi, duke përfshirë superpërçueshmërinë me temperaturë të lartë, prandaj, në vitin 2012, TVEL OJSC dhe ChMZ OJSC iu besua mbledhja e të dhënave fillestare dhe kryerja e një teknike dhe ekonomike paraprake. vlerësimi i krijimit të një prodhimi të ri industrial të VTSP-2.
Për komercializimin e suksesshëm të teknologjive HTSC, duhet të zhvillohen pajisje të ndryshme elektrike (motorë dhe gjeneratorë, kufizues të rrymës, pajisje për ruajtjen e energjisë, etj.) për të cilat konsumatorët do të jenë të interesuar, pasi në të ardhmen përdorimi i tyre do të ulë koston e një kilovat- orë për konsumatorin.
Krahasuar me tela bakri me të njëjtën madhësi, kablloja HTS mund
transmetojnë 5 herë më shumë energji, pavarësisht nga prania e një sistemi ftohjeje.
Kostot shtesë të pajisjeve superpërcjellëse kompensohen nga rritja e efikasitetit të tyre të energjisë. Për të transferuar 300 MW energji tek
Tensioni i shpërndarjes 10-20 kV, ju nevojiten 36 kabllo konvencionale, të cilat vendosen në një kanal kabllor deri në 8 m të gjerë. E njëjta fuqi mund të transmetohet nga një kabllo HTSC, diametri i të cilit është 11 cm, duke marrë parasysh sistemi i ftohjes.
Duke përdorur shembullin e përdorimit të kabllit HTSC në infrastrukturën e rrjetit të Moskës, Superconductor Russian tregoi se këto zgjidhje janë 20% më të lira në krahasim me teknologjitë tradicionale. Qendra Shkencore dhe Teknike e Kompanisë Federale të Rrjetit (STC FSK) ka zhvilluar një format të ri të linjës së transmetimit të energjisë të destinuar për Moskën, Shën Petersburg dhe qytetet e tjera më të mëdha të Rusisë - linjat kabllore të energjisë DC të bazuara në superpërçueshmëri me temperaturë të lartë (HTSC- CLPT). HTSC-CLPT përdoren në rastet kur është e nevojshme të shpërndahen flukse të mëdha të energjisë elektrike në tension të ulët (10 kV ose 20 kV) direkt nga autobusët e tensionit të gjeneratorëve të termocentraleve ose autobusët e nënstacioneve të furnizimit. Në të njëjtën kohë, skema nuk përfshin transformatorët e rritjes dhe uljes së nevojshme për transmetimin e fuqisë së konsiderueshme (për shembull, 20/110 kV dhe 110/20 kV) dhe eliminon ose zëvendëson ndërtimin e linjave ajrore ajrore që zënë urbane hapësirë. Kabllot superpërçues me temperaturë të lartë bëjnë të mundur reduktimin e ndjeshëm të humbjeve në rrjetet e energjisë, ndërsa kufizuesit e rrymës superpërcjellëse rrisin ndjeshëm besueshmërinë e furnizimit me energji elektrike.
Fig.3 Pajisjet për prodhimin pilot të VTSP-2 me gjatësi deri në 1000 m bazuar në depozitimin me lazer (NIIEFA)
Një sektor tjetër premtues për përdorimin e superpërçuesve është transporti. Në vitin 2014, Rosatom nënshkroi një marrëveshje me Hekurudhat Ruse për bashkëpunimin shkencor dhe teknik, që përfshin krijimin e pajisjeve superpërçuese me temperaturë të lartë:
Instalimet elektrike për lokomotiva,
Kufizuesit e rrymës për nënstacionet tërheqëse,
Përdorimi i efektit të levitacionit magnetik për trenat me shpejtësi të lartë.
Në transportin urban po merret parasysh përdorimi i motorëve superpërcjellës dhe pajisjeve të ruajtjes së energjisë në autobusët elektrikë.
Po punohet për përdorimin e superpërçuesve me temperaturë të lartë në ndërtimin e anijeve për sistemet e shtytjes elektrike dhe në aviacion për të krijuar avionë plotësisht elektrikë.
Për prodhimin inovativ të energjisë bazuar në burimet e rinovueshme të energjisë (BRE), është premtuese krijimi i gjeneratorëve superpërçues për turbinat e erës me fuqi të lartë (WPP), të cilat mund të reduktojnë ndjeshëm peshën dhe dimensionet e instalimeve në krahasim me gjeneratorët tradicionalë. Mundësia më e mirë është krijimi i komplekseve autonome - turbinat e erës me një gjenerator superpërcjellës dhe pajisje për ruajtjen e energjisë.
Sipas vlerësimeve të V.I Pantsyrny, drejtor i zhvillimit të Russian Superconductor, vëllimi i tregut HTSC nga 1.8 miliardë dollarë në 2015 do të rritet në 5.8 miliardë dollarë deri në vitin 2022. Dhe deri në vitin 2040, vëllimi i përgjithshëm i kërkesës për teknologjinë HTSC do të arrijë në 6 dollarë. 17 miliardë.
Përparësitë e makinave elektrike superpërcjellëse
Përparësitë e makinave elektrike superpërcjellëse të zakonshme për të gjitha llojet janë si më poshtë:
Humbje të reduktuara dhe rritje të efikasitetit (deri në 0.5-1.0%),
Karakteristikat e përmirësuara të peshës dhe madhësisë (2-3 herë),
Vlerat e reduktuara të reaktancës,
Konsumi i reduktuar i energjisë gjatë procesit të prodhimit (deri në 30%),
Procesi i plakjes së ngadaltë të izolimit elektrik,
Siguria Mjedisore.
Pajisjet elektrike të bazuara në HTSC
Një prototip i një kufizuesi të rrymës së qarkut të shkurtër (SOT) për rrjetet 3.5/10/35 kV u zhvillua në NIITFA - SOT bazuar në llojin rezistent HTSC-2 për një tension konstant prej 3.5 kV, rrymë e vlerësuar 2 kA. Prodhimi pilot i Institutit Kërkimor të Fizikës Teknike dhe Automatizimit është i aftë të prodhojë 10-15 SOT në vit. SOT, i modifikuar në bazë të rezultateve të testimit të prototipit, do të përdoret në sistemin e furnizimit me energji tërheqëse hekurudhore.
Futja e burimeve alternative të energjisë do të kërkojë zgjidhje të veçanta për përfshirjen e tyre në rrjetet ekzistuese të energjisë, duke përfshirë çështjen e ruajtjes së energjisë. Pajisjet e ruajtjes së energjisë superpërcjellëse përdoren gjithashtu për të krijuar furnizime me energji të pandërprerë dhe si elementë të sistemeve të energjisë së transportit. Zhvillimi i një pajisjeje të ruajtjes së energjisë kinetike (KES) me një pezullim magnetik superpërçues u krye nga Instituti i Aviacionit në Moskë. Një prototip i një CNE me një kapacitet energjie prej 5 MJ me një pezullim magnetik HTSC u testua në dhjetor 2015 në stolin e provës të NIIEM SHA (Istra).
MAI ka zhvilluar gjithashtu një motor elektrik superpërçues për sistemet e transportit. Reduktimi i parametrave të peshës dhe madhësisë së pajisjeve elektrike nëpërmjet përdorimit të materialeve HTSC është një avantazh shumë i rëndësishëm kur përdoret në transport (aviacion, detar, hekurudhor, automobil). Figura 4 tregon një prototip të një motori elektrik sinkron HTSC 200 kW me mbështjellje ngacmuese HTSC-2 në rotor dhe një kriostat rrotullues. Temperatura e funksionimit të sistemit magnetik HTSC-2 është 77K.
Fig.4 Motor elektrik HTSC me fuqi 200 kW (MAI)
Zhvillimi i energjisë së erës po fiton vrull në të gjithë botën, përfshirë Rusinë Bazuar në rezultatet e një konkursi për ndërtimin e objekteve që funksionojnë në bazë të burimeve të rinovueshme të energjisë (RES), VetroOGK (pjesë e Korporatës Shtetërore Rosatom). mori të drejtën për të ndërtuar 15 parqe me erë me një kapacitet total të instaluar 360 MW. Objektet e prodhimit të energjisë nga era janë planifikuar të ndërtohen në Territorin Krasnodar dhe Adygea, dy objekte në rajonin Kurgan. Energjia e erës do të jetë gjithashtu e kërkuar për objektet ekonomike në bregdetin e Arktikut. Një divizion i kompanisë Elektrosfera, Vetropark Engineering, do të ndërtonte një termocentral me erë të përbërë nga 30 turbina me erë në territorin e digës së Shën Petersburgut. Kapaciteti i përgjithshëm i fermës së erës do të ishte 100 MW. Për momentin, ferma me erë mbetet në fazën e projektit.
Një ekip specialistësh MAI nën udhëheqjen e K.L Kovalev (në bashkëpunim me punonjësit e NIIEM, AKB "Yakor", GUAP, NIF "Cryomagnet") krijoi një gjenerator kompakt sinkron HTSC për termocentralet e erës me një kapacitet 1 MVA me HTSP-. 2 mbështjellje ngacmuese në rotor dhe një kriostat rrotullues. Temperatura e funksionimit të sistemit HTSC-2 është 77K.
Reduktimi i humbjeve të energjisë për çdo gjenerator 6 MW do të jetë 170 kW. Kur punoni 6000 orë/vit, kursimet do të jenë 3 milion rubla/vit për çdo gjenerator. Pesha dhe dimensionet e gjeneratorëve superpërçues me fuqi të barabartë janë 3-4 herë më të vogla se ato tradicionale.
Në Shën Petersburg “NIIEFA me emrin. D.V. Efremova" u krijua një pajisje induktive e ruajtjes së energjisë (SPIN) me një sistem magnetik HTSC-2 me një kapacitet energjie prej 1 MJ dhe një fuqi 1 MVA (Fig. 5).
Pajisjet e ruajtjes superpërcjellëse induktive ruajnë energjinë në formën e një fushe magnetike në sistemet magnetike solenoidale ose toroidale. Dhe ato ju lejojnë të hiqni shpejt energjinë e ruajtur, e cila është e rëndësishme për sistemet speciale të pulsit.
Zhvillimi i SPIN-ve si burime të energjisë komutuese për pajisjet me fuqi 10 11 -10 12 W në rryma 1-6 MA me kohëzgjatje pulsi 1-100 ms është kryer në NIIEFA që nga vitet 1970. Teknologjitë moderne kanë bërë të mundur krijimin e solenoideve me energji të ruajtur prej 12-17 MJ. Është e mundur të prodhohen burime aktuale me energji të ruajtur deri në 30 MJ dhe fuqi 1-5 MW për përdorim në rrjetet lokale. .
Fig.5 HTSC SPIN 1 MJ
Një drejtim interesant në teknologjinë e superpërçuesve është përdorimi i efektit të levitacionit për transportin me shpejtësi të lartë. Kina dhe Japonia po e bëjnë këtë. Pas një tërmeti të fortë, gjatë të cilit një shina në qarkun eksperimental në Osaka u dëmtua shumë, japonezët i dhanë përparësi transportit në një pezullim të superpërçuesit me temperaturë të lartë (HTSC). Vetë treni me një pezullim HTSC është një makinë elektrike, dhe traseja e trenit është në fakt një dredha-dredha e statorit. Ajo që u dëmtua në unazën e provës në Japoni pas tërmetit u riparua shpejt.
Në ekspozitën e ekspozitës së forumit ndërkombëtar "ATOMEXPO 2017" (Moskë, qershor 2017), midis produkteve dhe teknologjive inovative të industrisë bërthamore, vizitorëve iu prezantua një model funksional i sistemeve të levitacionit magnetik me konsum të reduktuar të energjisë, që funksionojnë në parim e superpërcjellshmërisë, e krijuar edhe nga specialistë nga SHA NIIEFA.
Në kuadër të projektit “Industria e Superpërçuesve”, Instituti i Energjisë me emrin. G.M. Krzhizhanovsky (SH.A. ENIN) zhvilloi një prototip të një transformatori superpërçues.
Nuk ka izolim të vjetëruar; mundësia e mbingarkesës së dyfishtë afatshkurtër; mundësia e marrjes së një vlere më të ulët të tensionit të qarkut të shkurtër; pesha dhe dimensionet më të lehta në krahasim me transformatorët konvencionalë janë avantazhe të dukshme të transformatorëve të fuqisë bazuar në materialet HTSC. Humbjet e ngarkesës në transformatorët HTSC me rrymë nominale janë 80-90% më të ulëta, pesha totale është ~2 herë më pak dhe dimensionet janë 2-3 herë më pak, gjë që bën të mundur instalimin e transformatorëve të tillë në sistemet e energjisë për qëllime transporti.
U krijua një prototip i një transformatori trefazor HTSC me fuqi 1 MVA, klasë tensioni 10/0,4 kV me mbështjellje HTSC-2 dhe një bërthamë magnetike të bërë nga çeliku amorf. Temperatura e funksionimit të mbështjelljes HTSC-2 është 77K.
Transformatorët HTS janë me interes më të madh për vendet me një sistem transporti hekurudhor me tunele, domethënë kufizime në dimensione (Korea, Japonia, Zvicra).
Një nga fushat premtuese për zhvillimin e energjisë bërthamore janë reaktorët termonuklearë me izolim plazmatik magnetik, në sistemin magnetik të të cilëve përdoren superpërçues me temperaturë të ulët dhe me temperaturë të lartë. Plumbat e rrymës të bazuara në materialet HTSC përdoren si priza rryme të dizajnuara për të kaluar rryma prej dhjetëra kA.
Drejtuesit aktualë të HTSC për sistemet NTSC u zhvilluan nga ekipi i Kurchatov NBICS nën udhëheqjen e V.E. Vitet e fundit, V.E Keilin ka marrë një pjesë aktive në krijimin e pajisjeve në industrinë HTSC: kabllot e fuqishme të rrymës me temperaturë të lartë, linjat e energjisë superpërcjellëse, kabllot e rrymës për përplasjen NICA në Dubna. Puna e tij mbi kriostatet për magnet superpërcjellës dhe rrymë të lartë të rrymës u njoh gjerësisht dhe ende konsiderohet klasike.
Janë krijuar disa lloje të prizave aktuale HTSC:
Për teknologjinë e përshpejtuesit,
Për pajisjet e shkrirjes termonukleare,
Aplikacionet e energjisë elektrike (bashkimet e kabllove HTSP),
Plumbat e rrymës fleksibël HTSP-2 me rrymë të lartë.
Një ekip specialistësh nga Universiteti Shtetëror i Administratës së Aviacionit në Shën Petersburg nën udhëheqjen e L.I U krijua një projekt kompakt për një kompleks të pajisjeve superpërçuese me temperaturë të lartë për një termocentral bërthamor lundrues, i cili u miratua nga menaxhmenti i Rosatom. Gjatë zhvillimit të projektit, u mor parasysh edhe vendndodhja e termocentralit bërthamor lundrues. Një impiant metalurgjik dhe një spital i vendosur afër vendndodhjes së termocentralit bërthamor lundrues mund të marrin oksigjen të gjeneruar në procesin e prodhimit të azotit të lëngshëm për funksionimin e pajisjeve superpërçuese me temperaturë të lartë të termocentralit bërthamor lundrues. Puna në projekt ka treguar se për teknologjinë efikase të superpërçuesve është e rëndësishme të krijohen jo produkte individuale, por komplekse HTSC në të cilat pikat e dobëta të pajisjeve individuale do të mbulohen nga efekti total i të gjithë sistemit, i cili mund të ketë një lak të mbyllur ftohës. . Një zgjidhje e integruar ju lejon të zvogëloni jo vetëm dimensionet e të gjithë sistemit, por edhe të kurseni kostot për mirëmbajtjen e tij.
Fig.6 Kompleksi i pajisjeve HTSC për një central bërthamor lundrues.
Në Dhjetor 2014, në Qendrën Shkencore dhe Teknike të Kompanisë Federale të Rrjetit të Sistemit të Unifikuar të Energjisë (FGC UES) u vu në funksion një kompleks testimi kriogjenik për pajisjet superpërcjellëse. Baza e fragmentuar e stolit kriogjenik në Rusi po pengon zhvillimin e industrisë së superpërçuesve. Modernizimi i një prej objekteve kyçe të kërkimit kriogjenik të vendit do të zgjidhë disa nga këto probleme.
Në nëntor 2015, në një takim të Këshillit Shkencor të Departamentit të Mekanikës, Energjisë, Inxhinierisë Mekanike dhe Proceseve të Kontrollit (EMPPU) të Akademisë së Shkencave Ruse mbi superpërçueshmërinë e aplikuar në sektorin e energjisë, rezultatet e Projektit "Industria e Superpërçuesve". u prezantuan.
Në fund të vitit 2015, vazhdoi zhvillimi i programeve premtuese të punës për krijimin dhe përmirësimin e prodhimit të HTSC-2, si dhe për aplikimet e energjisë elektrike të pajisjeve HTSC.
Projekti “Industria e Superpërçuesve” për 2016-2020. (Sistemet HTSC për qëllime të ndryshme) supozuan krijimin e sistemeve SP në objektet e prodhimit dhe transmetimit të energjisë elektrike (centralet hidroelektrike, termocentralet bërthamore, termocentralet bërthamore, era) - ndërtimi i një kompleksi termocentralësh gjenerues të energjisë elektrike duke përdorur HTSC në një sistem i vetëm: Cryosystem - Gjenerator - Kabllo - Transformator - SOT - SPIN (magazinim) - linja elektrike.
Aplikimi i HTSC në hapësirë, detar, aviacion, automobil, hekurudhor, duke përfshirë transportin MAGLEV, në mjekësi (tomografë, ciklotrone), në shkencë (përshpejtues), etj.
Sot, është formuar një infrastrukturë teknike e superpërcjellshmërisë, e cila bashkon qendrat shkencore, universitetet dhe ndërmarrjet industriale. Për të formuar një treg për produktet superpërcjellëse në Rusi, kërkohet mbështetja e qeverisë duke marrë pjesë në financimin e punës për krijimin e grupimeve të industrisë së superpërçuesve të pajisjeve të energjisë së sipërmarrjes së përbashkët të bëra nga superpërçuesit vendas.
Aktualisht, vijon formimi i fazës tjetër të programit të projektit Superconductor Industry. Sipas ekspertëve, për të arritur parametrat e kërkuar HTSC, nuk duhet të braktiset superpërçueshmëria me temperaturë të ulët. Kërkimet në këtë drejtim duhet të vazhdojnë. Kërkohet gjithashtu një hap në kërkimin e materialeve të reja superpërcjellëse. Diboridi i magnezit, një superpërçues i mrekullueshëm i tipit II, ka një temperaturë kritike prej 39 K, që do të thotë se duhet të ftohet me neon.
Sistemet komplekse të ftohjes që kërkohen për funksionimin e qëndrueshëm të pajisjeve superpërcjellëse të nivelit të heliumit kanë penguar përdorimin e gjerë të fenomenit të superpërçueshmërisë. Ato u zëvendësuan në fazën HTSC nga krioftohës kompakt dhe të besueshëm të llojeve të ndryshme. Krijimi i materialeve të reja që mund të mbajnë një gjendje superpërcjellëse pa ftohje do të jetë revolucionar për teknologjitë e ardhshme. Përdorimi i materialeve të tilla do të rrisë rrënjësisht efiçencën e rrjeteve të shpërndarjes së energjisë dhe do ta bëjë sektorin e energjisë shumë më ekonomik.
Pjesëmarrësit në projektin "Industria e Superpërçuesve" prezantuan raporte mbi punën e tyre në Konferencën Kombëtare për Superpërcjellshmërinë e Aplikuar (NKPS-2015) në Qendrën Kombëtare të Kërkimeve "Instituti Kurchatov", në Konferencën Shkencore Ndërkombëtare "AtomTech-2015". Elektrofizikë”, në SPIEF 2015-2017, Forumi Ndërkombëtar “ATOMEXPO 2017”.
Në konferencën “AtomTech-2015. Përfaqësuesit e Electrophysics të SHA "Superpërcjellësi Rus" bënë raporte mbi rezultatet e punës në fushën e teknologjive dhe aplikimeve të HTSC-2 për energjinë dhe transportin e kryer në kuadër të Projektit. V.I Pantsyrny, Drejtor i Zhvillimit të Superpërcjellësit Rus OJSC, raportoi mbi perspektivat e përdorimit të materialeve dhe teknologjive superpërcjellëse të bazuara në HTSC-2 në Forumin Ndërkombëtar "Energjia Bërthamore për Zhvillim të Qëndrueshëm" në Shën Petersburg dhe në Forumin Shkencor dhe Praktik Gjith-Rus. Konferenca “Parimet dhe mekanizmat e formimit të një sistemi kombëtar inovacioni” në Dubna në 2014. Një numër takimesh të Shtëpisë së Shkencëtarëve me emrin. Gorky në Shën Petersburg.
Materiali mbi fjalimet në konferencat e mësipërme u përgatit nga T.A
Një nga drejtimet kryesore për zhvillimin e shkencës është kërkimi teorik dhe eksperimental në fushën e materialeve superpërcjellëse, dhe një nga drejtimet kryesore të zhvillimit të teknologjisë është zhvillimi i turbogjeneratorëve superpërçues.
Pajisjet elektrike superpërcjellëse do të rrisin në mënyrë dramatike ngarkesat elektrike dhe magnetike në elementët e pajisjes dhe në këtë mënyrë do të zvogëlojnë në mënyrë dramatike madhësinë e tyre. Në një tel superpërçues, një densitet i rrymës që është 10 ... 50 herë më i lartë se densiteti i rrymës në pajisjet elektrike konvencionale është i lejueshëm. Fushat magnetike mund të rriten në vlera të rendit 10 Tesla, krahasuar me 0.8...1 Tesla në makinat konvencionale. Nëse marrim parasysh se dimensionet e pajisjeve elektrike janë në përpjesëtim të zhdrejtë me produktin e densitetit të lejuar të rrymës dhe induksionit të fushës magnetike, atëherë është e qartë se përdorimi i superpërçuesve do të zvogëlojë shumë herë madhësinë dhe peshën e pajisjeve elektrike!
Sipas një prej projektuesve të sistemit të ftohjes së llojeve të reja të turbogjeneratorëve kriogjenikë, shkencëtari sovjetik I.F. Filippov, ka arsye për të shqyrtuar problemin e krijimit të gjeneratorëve ekonomikë të krioturbinës me superpërçues për t'u zgjidhur. Llogaritjet dhe hulumtimet paraprake na lejojnë të shpresojmë se jo vetëm madhësia dhe pesha, por edhe efikasiteti i makinerive të reja do të jetë më i lartë se ai i gjeneratorëve më të avancuar të dizajnit tradicional.
Ky mendim ndahet nga drejtuesit e punës për krijimin e një turbogjeneratori të ri superpërçues të serisë KTG-1000, Akademiku I.A. Glebov, Doktor i Shkencave Teknike V.G. Novitsky dhe V.N. Shakhtarin. Gjeneratori KTG-1000 u testua në verën e vitit 1975, i ndjekur nga modeli turbogjenerator kriogjenik KT-2-2, i krijuar nga shoqata Elektrosila në bashkëpunim me shkencëtarët nga Instituti Fiziko-Teknik i Temperaturave të Ulëta të Akademisë së Shkencave të Ukrainës. Rezultatet e provës bënë të mundur fillimin e ndërtimit të një njësie superpërcjellëse me fuqi dukshëm më të madhe.
Le të paraqesim disa të dhëna për një turbogjenerator superpërçues 1200 kW të zhvilluar në VNIIelektromash. Dredha-dredha e fushës superpërcjellëse është bërë prej teli me diametër 0,7 mm me 37 bërthama superpërcjellëse niobium-titanium në një matricë bakri. Forcat centrifugale dhe elektrodinamike në mbështjellje perceptohen nga një fashë çeliku inox. Midis guaskës së jashtme prej çeliku të pandryshkshëm me mure të trasha dhe fashës ekziston një ekran elektrotermik bakri, i ftohur nga rrjedha e gazit të ftohtë të heliumit që kalon nëpër kanal (më pas kthehet në lëngues).
Kushinetat funksionojnë në temperaturën e dhomës. Dredha-dredha e statorit është bërë nga përçues bakri (ftohësi është ujë) dhe është i rrethuar nga një mburojë ferromagnetike e bërë prej çeliku të laminuar. Rotori rrotullohet në një hapësirë të vakumuar brenda një guaskë të materialit izolues. Ruajtja e vakumit në guaskë garantohet me vula.
Gjeneratori eksperimental KTG-1000 ishte në një kohë gjeneratori më i madh i krioturbinës në botë për sa i përket dimensioneve. Qëllimi i krijimit të tij është të zhvillojë dizajnin e kriostateve të mëdha rrotulluese, pajisje për furnizimin me helium në mbështjelljen e rotorit superpërcjellës, studimin e qarkut termik, funksionimin e mbështjelljes së rotorit superpërçues dhe ftohjen e tij.
Dhe perspektivat janë thjesht magjepsëse. Një makinë me fuqi 1300 MW do të ketë një gjatësi prej rreth 10 m dhe një peshë prej 280 ton, ndërsa një makinë konvencionale me fuqi të ngjashme ka një gjatësi prej 20 m dhe një peshë prej 700 ton! Së fundi, një makinë konvencionale me një fuqi prej më shumë se 2000 MW është e vështirë për t'u krijuar, por me përdorimin e superpërçuesve, në fakt mund të arrihet një fuqi njësi prej 20,000 MW!
Pra, fitimi në materiale përbën afërsisht tre të katërtat e kostos. Proceset e prodhimit janë thjeshtuar. Është më e lehtë dhe më e lirë për çdo fabrikë makinerie të prodhojë disa makina të mëdha elektrike sesa një numër i madh i atyre të vogla: nevojiten më pak punëtorë, parku i makinerive dhe pajisjet e tjera nuk janë aq të ngarkuara.
Për të instaluar një turbogjenerator të fuqishëm, kërkohet një zonë relativisht e vogël e termocentralit. Kjo do të thotë se kostot e ndërtimit të një makinerie janë ulur dhe stacioni mund të vihet në punë më shpejt. Dhe së fundi, sa më e madhe të jetë makina elektrike, aq më i lartë është efikasiteti i saj.
Megjithatë, të gjitha këto avantazhe nuk përjashtojnë vështirësitë teknike që lindin gjatë krijimit të njësive të mëdha energjetike. Dhe, më e rëndësishmja, fuqia e tyre mund të rritet vetëm në kufij të caktuar. Llogaritjet tregojnë se nuk do të jetë e mundur të kalohet kufiri i sipërm i kufizuar nga fuqia e një turbogjeneratori prej 2500 MW, rotori i të cilit rrotullohet me një frekuencë prej 3000 rpm, pasi ky kufi përcaktohet kryesisht nga karakteristikat e forcës: sforcimet në struktura mekanike e një makine me fuqi më të lartë rritet aq shumë sa që forcat centrifugale do të shkaktojnë në mënyrë të pashmangshme shkatërrimin e rotorit.
Shumë shqetësime lindin gjatë transportit. Për të transportuar të njëjtin turbogjenerator me kapacitet 1200 MW, ishte e nevojshme të ndërtohej një transportues i artikuluar me një kapacitet mbajtës 500 tonë dhe një gjatësi prej gati 64 m.
Vetë shumë pengesa zhduken nëse përdorni efektin e superpërçueshmërisë dhe përdorni materiale superpërçuese. Atëherë humbjet në mbështjelljen e rotorit mund të reduktohen praktikisht në zero, pasi rryma direkte nuk do të hasë rezistencë në të. Dhe nëse po, efikasiteti i makinës rritet. Rryma e lartë që rrjedh nëpër mbështjelljen e ngacmimit superpërcjellës krijon një fushë magnetike aq të fortë sa nuk ka më nevojë të përdoret një bërthamë magnetike prej çeliku, tradicionale për çdo makinë elektrike. Eliminimi i çelikut do të reduktojë masën dhe inercinë e rotorit.
Krijimi i makinave elektrike kriogjenike nuk është një haraç për modën, por një domosdoshmëri, një pasojë e natyrshme e përparimit shkencor dhe teknologjik. Dhe ka çdo arsye për të besuar se deri në fund të shekullit, turbogjeneratorët superpërçues me një kapacitet prej më shumë se 1000 MW do të funksionojnë në sistemet e energjisë.
Makina e parë elektrike me superpërçues në Bashkimin Sovjetik u projektua në Institutin e Elektromekanikës në Leningrad në vitin 1962...1963. Ishte një makinë me rrymë të drejtpërdrejtë me një armaturë konvencionale ("të ngrohtë") dhe një dredha-dredha ngacmuese superpërcjellëse. Fuqia e saj ishte vetëm disa vat.
Që atëherë, ekipi i institutit (tani VNIIelektromash) ka punuar në krijimin e turbogjeneratorëve superpërçues për sektorin e energjisë. Gjatë viteve të kaluara është bërë e mundur ndërtimi i strukturave eksperimentale me kapacitet 0.018 dhe 1 MW, dhe më pas 20 MW...
Cilat janë tiparet e kësaj ideje të VNIElektromash?
Dredha-dredha e fushës superpërcjellëse ndodhet në një banjë me helium. Heliumi i lëngshëm hyn në rotorin rrotullues përmes një tubi të vendosur në qendër të boshtit të uritur. Gazi i avulluar dërgohet përsëri në njësinë e kondensimit përmes hendekut midis këtij tubi dhe murit të brendshëm të boshtit.
Dizajni i tubacionit të heliumit, si dhe vetë rotorit, ka zgavra vakum që krijojnë izolim të mirë termik. Çift rrotullues nga lëvizësi kryesor furnizohet në fushën që mbështjell përmes "urave termike" - një strukturë që është mekanikisht mjaft e fortë, por nuk e transferon mirë nxehtësinë.
Si rezultat, dizajni i rotorit është një kriostat rrotullues me një dredha-dredha ngacmuese superpërcjellëse.
Statori i një turbogjeneratori superpërçues, si në versionin tradicional, ka një dredha-dredha trefazore në të cilën një forcë elektromotore ngacmohet nga fusha magnetike e rotorit. Hulumtimet kanë treguar se është e papërshtatshme të përdoret një mbështjellje superpërcjellëse në stator, pasi në superpërçuesit ndodhin humbje të konsiderueshme në rrymë alternative. Por dizajni i një statori me një dredha-dredha "të rregullt" ka karakteristikat e veta.
Doli se ishte e mundur, në parim, të vendosej dredha-dredha në hendekun e ajrit midis statorit dhe rotorit dhe fiksimi i tij në një mënyrë të re, duke përdorur rrëshira epoksi dhe elementë strukturorë të bërë nga tekstil me fije qelqi. Ky dizajn bëri të mundur vendosjen e më shumë përçuesve të bakrit në stator.
Sistemi i ftohjes së statorit është gjithashtu origjinal: nxehtësia hiqet nga freoni, i cili njëkohësisht shërben si izolues. Në të ardhmen, kjo nxehtësi e refuzuar mund të përdoret për qëllime praktike duke përdorur një pompë nxehtësie.
Në motorin turbogjenerator 20 MW, u përdor një tel bakri drejtkëndor prej 2.5 x 3.5 mm. 3600 vena niobium-titan janë shtypur në të. Një tel i tillë është i aftë të kalojë rrymë deri në 2200 A.
Testet e gjeneratorit të ri konfirmuan të dhënat e llogaritura. Doli të ishte gjysma e peshës së makinerive tradicionale me të njëjtën fuqi, dhe efikasiteti i saj është 1% më i lartë. Tani ky gjenerator funksionon në sistemin Lenenergo si një kompensues sinkron dhe prodhon.
Por rezultati kryesor i punës është përvoja e madhe e grumbulluar në procesin e krijimit të një turbogjeneratori. Bazuar në të, shoqata e makinerive elektrike të Leningradit Elektrosila filloi krijimin e një turbogjeneratori me kapacitet 300 MW, i cili do të instalohet në një nga termocentralet në ndërtim në vendin tonë.
Dredha-dredha e fushës së rotorit superpërcjellës është bërë nga tela niobium-titanium. Dizajni i tij është i pazakontë - përçuesit më të hollë niobium-titan janë shtypur në një matricë bakri. Kjo është bërë për të parandaluar kalimin e mbështjelljes nga një gjendje superpërcjellëse në një gjendje normale si rezultat i ekspozimit ndaj luhatjeve të fluksit magnetik ose arsye të tjera. Nëse kjo ndodh, rryma do të rrjedhë nëpër matricën e bakrit, nxehtësia do të shpërndahet dhe gjendja superpërcjellëse do të rikthehet.
Vetë teknologjia e prodhimit të rotorit kërkonte futjen e zgjidhjeve teknike thelbësisht të reja. Nëse rotori i një makinerie të zakonshme është bërë nga një falsifikim i vetëm prej çeliku përçues magnetik, atëherë në këtë rast ai duhet të përbëhet nga disa cilindra të futur në njëri-tjetrin, të bërë prej çeliku jo magnetik. Midis mureve të disa cilindrave ka helium të lëngshëm dhe midis mureve të të tjerëve krijohet një vakum. Muret e cilindrit, natyrisht, duhet të kenë forcë të lartë mekanike dhe të jenë të papërshkueshme nga vakum.
Masa e turbogjeneratorit të ri, ashtu si masa e paraardhësit të tij, është pothuajse 2 herë më e vogël se masa e një konvencionale me të njëjtën fuqi, dhe efikasiteti rritet me 0.5...0.7% të tjera. Turbogjeneratori "jeton" për rreth 30 vjet dhe ka qenë në funksion shumicën e kohës, kështu që është mjaft e qartë se një rritje kaq e vogël në dukje e efikasitetit do të jetë një fitim shumë domethënës.
Punëtorët e energjisë kanë nevojë për më shumë sesa thjesht gjeneratorë të ftohtë. Tashmë janë prodhuar dhe testuar disa dhjetëra transformatorë superpërçues (i pari prej tyre u ndërtua nga McPhee amerikane në 1961; transformatori funksiononte në një nivel prej 15 kW). Ka projekte të transformatorëve superpërçues me fuqi deri në 1 milion kW. Në fuqi mjaftueshëm të larta, transformatorët superpërçues do të jenë 40...50% më të lehtë se ata konvencionalë, me humbje përafërsisht të njëjta të fuqisë si transformatorët konvencionalë (në këto llogaritje është marrë parasysh edhe fuqia e lëngëzimit).
Megjithatë, transformatorët superpërçues kanë gjithashtu disavantazhe të rëndësishme. Ato shoqërohen me nevojën për të mbrojtur transformatorin nga lënia e gjendjes së tij superpërcjellëse gjatë mbingarkesave, qarqeve të shkurtra, mbinxehjes, kur fusha magnetike, rryma ose temperatura mund të arrijnë vlera kritike.
Nëse transformatori nuk shkatërrohet, do të duhen disa orë për ta ftohur përsëri dhe për të rivendosur superpërcjellshmërinë. Në disa raste, një ndërprerje e tillë në furnizimin me energji elektrike është e papranueshme. Prandaj, përpara se të flasim për prodhimin masiv të transformatorëve superpërcjellës, është e nevojshme të zhvillohen masa mbrojtëse ndaj kushteve emergjente dhe mundësia e sigurimit të energjisë elektrike për konsumatorët gjatë kohës së ndërprerjes së transformatorit superpërçues. Sukseset e arritura në këtë fushë sugjerojnë se në të ardhmen e afërt do të zgjidhet problemi i mbrojtjes së transformatorëve superpërçues dhe ata do të zënë vendin e tyre në termocentrale.
Vitet e fundit, ëndrra e linjave të energjisë superpërcjellëse është bërë gjithnjë e më afër realitetit. Kërkesa gjithnjë në rritje për energji elektrike e bën shumë tërheqës transmetimin e fuqisë së lartë në distanca të gjata. Shkencëtarët sovjetikë kanë treguar bindshëm premtimin e linjave të transmetimit superpërçues. Kostoja e linjave do të jetë e krahasueshme me koston e linjave konvencionale të transmetimit të energjisë elektrike (kostoja e një superpërçuesi, duke pasur parasysh vlerën e lartë të densitetit të tij kritik të rrymës në krahasim me densitetin ekonomikisht të zbatueshëm të rrymës në telat e bakrit ose aluminit, është e vogël) dhe më e ulët se kostoja e linjave kabllore.
Propozohet të zbatohen linjat e transmetimit të energjisë superpërcjellëse si më poshtë: një tubacion me azot të lëngshëm vendoset në tokë midis pikave përfundimtare të transmetimit. Brenda këtij tubacioni ka një tubacion me helium të lëngshëm. Heliumi dhe azoti rrjedhin nëpër tubacione për shkak të krijimit të një ndryshimi presioni midis pikave të burimit dhe destinacionit. Kështu, stacionet e pompimit të lëngëzimit do të jenë vetëm në skajet e linjës.
Azoti i lëngshëm mund të përdoret gjithashtu si dielektrik. Tubacioni i heliumit mbështetet brenda tubacionit të azotit nga mbështetëse dielektrike (shumica e izolatorëve kanë veti dielektrike të përmirësuara në temperatura të ulëta). Tubacioni i heliumit është i izoluar me vakum. Sipërfaqja e brendshme e tubacionit të heliumit të lëngshëm është e veshur me një shtresë superpërçuesi.
Humbjet në një linjë të tillë, duke marrë parasysh humbjet e pashmangshme në skajet e linjës, ku superpërçuesi duhet të lidhet me zbarat në temperatura normale, nuk do të kalojnë disa fraksione të përqindjes, dhe në linjat konvencionale të energjisë humbjet janë 5...10 herë më i madh!
Nëpërmjet përpjekjeve të shkencëtarëve nga Instituti i Energjisë me emrin G.M. Instituti i Kërkimeve Shkencore Krzhizhanovsky dhe All-Union i Industrisë së Kabllit ka krijuar tashmë një seri seksionesh eksperimentale të kabllove AC dhe DC superpërcjellëse. Linja të tilla do të jenë në gjendje të transmetojnë fuqi prej mijëra megavatësh me një efikasitet prej më shumë se 99%, me një kosto të moderuar dhe një tension relativisht të ulët (110...220 kV). Ndoshta më e rëndësishmja, linjat e energjisë superpërcjellëse nuk do të kërkojnë pajisje të shtrenjta të kompensimit të fuqisë reaktive. Linjat konvencionale kërkojnë instalimin e reaktorëve aktualë dhe kondensatorëve të fuqishëm për të niveluar humbjet e tepërta të tensionit përgjatë rrugës, por linjat e superpërçuesve janë në gjendje të kompensojnë veten!
Superpërçuesit rezultuan të jenë të domosdoshëm edhe në makinat elektrike, parimi i funksionimit të të cilave është jashtëzakonisht i thjeshtë, por që nuk janë ndërtuar kurrë më parë, sepse kërkojnë magnet shumë të fortë për të vepruar. Po flasim për makina magnetohidrodinamike (MHD), të cilat Faraday u përpoq t'i zbatonte në 1831.
Ideja pas përvojës është e thjeshtë. Dy pllaka metalike u zhytën në ujin e Thames në brigjet e kundërta të tij. Nëse shpejtësia e lumit është 0,2 m/s, atëherë, duke krahasuar rrjedhat e ujit me përçuesit që lëvizin nga perëndimi në lindje në fushën magnetike të Tokës (përbërësi vertikal i tij është afërsisht i barabartë me 5 10-5 T), një tension prej përafërsisht 10 μV/m mund të hiqet nga elektroda.
Fatkeqësisht, ky eksperiment përfundoi në dështim; Faraday nuk ishte në gjendje të matë rrymën në qark. Por disa vjet më vonë, Lord Kelvin përsëriti eksperimentin e Faradeit dhe mori një rrymë të vogël. Duket se gjithçka mbeti e njëjtë si ajo e Faradeit: të njëjtat pjata, i njëjti lumë, të njëjtat instrumente. Veç se vendi nuk është fare i duhuri. Kelvin e ndërtoi gjeneratorin e tij më poshtë në Thames, ku ujërat e tij përzihen me ujin e kripur të ngushticës.
Këtu është zgjidhja! Uji në rrjedhën e poshtme ishte më i kripur dhe për këtë arsye më përçues! Kjo u regjistrua menjëherë nga instrumentet. Rritja e përçueshmërisë së "lëngut të punës" është mënyra e përgjithshme për të rritur fuqinë e gjeneratorëve MHD. Por ju mund të rrisni fuqinë në një mënyrë tjetër - duke rritur fushën magnetike. Fuqia e gjeneratorit MHD është drejtpërdrejt proporcionale me katrorin e forcës së fushës magnetike.
Ëndrrat për gjeneratorët MHD morën një bazë reale rreth mesit të shekullit tonë, së bashku me ardhjen e grupeve të para të materialeve industriale superpërcjellëse (niobium-titanium, niobium-zirconium), nga të cilat ishte e mundur të bëhej e para, ende e vogël, por modele pune të gjeneratorëve, motorëve, përcjellësve, solenoideve. Dhe në vitin 1962, në një simpozium në Newcastle, anglezët Wilson dhe Robert propozuan një projekt për një gjenerator MHD 20 MW me një fushë prej 4 Tesla. Nëse dredha-dredha është bërë me tela bakri, atëherë me një kosto prej 0.6 mm/USD. Humbjet e xhaulit në të do të "hanë" fuqinë e dobishme (15 MW!). Por me superpërçuesit, dredha-dredha do të përshtatet në mënyrë kompakte në dhomën e punës, nuk do të ketë humbje në të dhe do të nevojiten vetëm 100 kW fuqi për ftohje. Efikasiteti do të rritet nga 25 në 99.5%! Këtu ka shumë për të menduar.
Gjeneratorët MHD janë marrë seriozisht në shumë vende, sepse në makina të tilla është e mundur të përdoret plazma 8...10 herë më e nxehtë se avulli në turbinat e termocentraleve dhe në të njëjtën kohë, sipas formulës së njohur Carnot. , efikasiteti nuk do të jetë më 40, por të gjithë 60 %. Kjo është arsyeja pse, në vitet e ardhshme, gjeneratori i parë industrial MHD me një kapacitet prej 500 MW do të fillojë të funksionojë pranë Ryazanit.
Natyrisht, nuk është e lehtë të krijohet dhe të përdoret ekonomikisht një stacion i tillë: nuk është e lehtë të vendosësh një rrjedhje plazme (2500 K) dhe një kriostat me një dredha-dredha në helium të lëngshëm (4...5 K) afër digjen dhe bëhen skorje aditivë që vetëm ato i shtohen karburantit për të jonizuar plazmën, por përfitimet e pritshme duhet të justifikojnë të gjitha kostot e punës.
Ju mund të imagjinoni se si duket sistemi magnetik superpërçues i një gjeneratori MHD. Dy mbështjellje superpërcjellëse janë të vendosura në anët e kanalit të plazmës, të ndara nga mbështjelljet me izolim termik me shumë shtresa. Dredha-dredha janë të fiksuara në kaseta titani dhe ndërmjet tyre vendosen ndarës titani. Nga rruga, këto kaseta dhe ndarës duhet të jenë jashtëzakonisht të fortë, pasi forcat elektrodinamike në mbështjelljet që mbartin rrymë kanë tendencë t'i ndajnë ato dhe t'i tërheqin ato me njëri-tjetrin.
Meqenëse nuk gjenerohet nxehtësi në mbështjelljen superpërcjellëse, frigoriferi i nevojshëm për të funksionuar sistemin magnetik superpërcjellës duhet të largojë vetëm nxehtësinë që hyn në kriostatin e lëngshëm të heliumit përmes izolimit termik dhe kabllove të rrymës. Humbjet në kabllot e rrymës mund të reduktohen pothuajse në zero duke përdorur mbështjellje superpërcjellëse me qark të shkurtër të mundësuar nga një transformator DC superpërcjellës.
Një lëngues helium, i cili do të rimbushë humbjen e heliumit që avullohet përmes izolimit, sipas llogaritjeve duhet të prodhojë disa dhjetëra litra helium të lëngshëm në orë.
Pa mbështjellje superpërcjellëse, tokamakët e mëdhenj do të ishin jorealiste. Në instalimin Tokamak-7, për shembull, një dredha-dredha me peshë 12 tonë rrjedh rreth një rryme prej 4.5 kA dhe krijon një fushë magnetike prej 2.4 Tesla në boshtin e një torusi plazmatik me një vëllim prej 6 m3. Kjo fushë krijohet nga 48 bobina superpërcjellëse, duke konsumuar vetëm 150 litra helium të lëngshëm në orë, ri-lëngëzimi i të cilit kërkon një fuqi prej 300...400 kW.
Jo vetëm që sektori i madh energjetik ka nevojë për elektromagnetë ekonomikë, kompaktë dhe të fuqishëm, është e vështirë për shkencëtarët që punojnë me fusha jashtëzakonisht të forta të bëjnë pa to. Instalimet për ndarjen magnetike të izotopeve po bëhen një rend i madhësisë më produktive. Projektet e përshpejtuesve të mëdhenj pa elektromagnet superpërcjellës nuk po konsiderohen më. Është plotësisht e pamundur të bëhet pa superpërçues në dhomat e flluskave, të cilat bëhen detektorë jashtëzakonisht të besueshëm dhe të ndjeshëm të grimcave elementare. Kështu, një nga sistemet magnetike të mëdha rekord mbi superpërçuesit (Laboratori Kombëtar Argonne, SHBA) krijon një fushë prej 1.8 Tesla me një energji të ruajtur prej 80 MJ. Një dredha-dredha gjigante me peshë 45 tonë (nga të cilat 400 kg shkuan te superpërçuesi) me një diametër të brendshëm 4.8 m, një diametër të jashtëm 5.3 m dhe një lartësi prej 3 m kërkon vetëm 500 kW për ftohje në 4.2 K - fuqi e papërfillshme.
Edhe më mbresëlënës është magneti superpërçues i dhomës së flluskës në Qendrën Evropiane të Kërkimeve Bërthamore në Gjenevë. Ka këto karakteristika: një fushë magnetike në qendër deri në 3 Tesla, një diametër i brendshëm i "spiralës" prej 4.7 m, energji e ruajtur prej 800 MJ.
Në fund të vitit 1977, një nga magnetët superpërcjellës më të mëdhenj në botë, Hyperon, hyri në veprim në Institutin e Fizikës Teorike dhe Eksperimentale (ITEP). Zona e saj e punës ka një diametër prej 1 m, fusha në qendër të sistemit është 5 Tesla (!). Magneti unik është menduar për kryerjen e eksperimenteve në sinkrotronin e protoneve IHEP në Serpukhov.
Duke kuptuar këto shifra mbresëlënëse, është disi e papërshtatshme të thuhet se zhvillimi teknik i superpërçueshmërisë sapo ka filluar. Si shembull, mund të kujtojmë parametrat kritikë të superpërçuesve. Nëse temperatura, presioni, rryma, fusha magnetike tejkalojnë disa vlera kufizuese, të quajtura kritike, superpërçuesi do të humbasë vetitë e tij të pazakonta, duke u kthyer në një material të zakonshëm.
Është mjaft e natyrshme të përdoret prania e një tranzicioni fazor për të kontrolluar kushtet e jashtme. Nëse ka superpërçueshmëri, atëherë fusha është më pak se kritike nëse rezistenca e sensorit është rikthyer, fusha është mbi kritike. Një seri e një sërë matësash superpërçues tashmë është zhvilluar: një bolometër në një satelit mund të "ndiejë" një ndeshje të ndezur në Tokë, galvanometrat bëhen disa mijëra herë më të ndjeshëm; Në rezonatorët me cilësi ultra të lartë, lëkundjet e fushës elektromagnetike duket se janë të ruajtura, sepse ato nuk lagështohen për një kohë jashtëzakonisht të gjatë.
Tani është koha për të hedhur një vështrim në të gjithë pjesën elektrike të sektorit të energjisë për të kuptuar se si një shpërndarje e pajisjeve superpërcjellëse mund të japë një efekt total ekonomik kombëtar. Superpërcjellësit mund të rrisin fuqinë e njësisë së njësive gjeneruese të energjisë, energjia e tensionit të lartë mund të kthehet gradualisht në energji me shumë amper, në vend të konvertimit të tensionit katër deri në gjashtë herë midis termocentralit dhe konsumatorit, është realiste të flasim për një ose dy transformimet me një thjeshtim përkatës dhe ulje të kostos së qarkut, efikasiteti i përgjithshëm i rrjeteve elektrike do të rritet në mënyrë të pashmangshme për shkak të humbjeve të xhaulit. Por kjo nuk është e gjitha.
Sistemet elektrike në mënyrë të pashmangshme do të marrin një pamje tjetër kur përdorin pajisje superpërcjellëse induktive të ruajtjes së energjisë (SPIN)! Fakti është se nga të gjitha industritë, vetëm sektori i energjisë nuk ka magazina: nuk ka ku të ruhet nxehtësia e prodhuar dhe energjia elektrike, ato duhet të konsumohen menjëherë. Disa shpresa lidhen me superpërçuesit. Për shkak të mungesës së rezistencës elektrike në to, rryma mund të qarkullojë përmes një qarku superpërcjellës të mbyllur për një kohë të pacaktuar pa zbutje derisa të vijë koha që konsumatori të tërheqë. SPIN-at do të bëhen elementë natyrorë të rrjetit elektrik, ato duhet të pajisen vetëm me rregullatorë, ndërprerës ose konvertues të rrymës ose frekuencës kur kombinohen me burimet dhe konsumatorët e energjisë elektrike.
Intensiteti i energjisë i SPIN-eve mund të jetë shumë i ndryshëm - nga 10-5 (energjia e një çantë që ju ka rënë nga duart) në 1 kWh (një bllok 10 tonësh që ra nga një shkëmb 40 m) ose 10 milion kWh! Një makinë kaq e fuqishme do të duhej të kishte madhësinë e një rutine rreth një fushe futbolli, çmimi i tij do të ishte 500 milionë dollarë dhe efikasiteti i tij do të ishte 95%. Një termocentral ekuivalent me pompë do të jetë 20% më i lirë, por do të shpenzojë një të tretën e fuqisë së tij për nevojat e tij! Ndarja e kostos së një SPIN të tillë sipas komponentit është udhëzuese: për frigoriferët 2...4%, për konvertuesit e rrymës 10%, për dredha-dredha superpërcjellëse 15...20%, për izolimin termik të zonës së ftohtë 25%, dhe për fashat, fiksimet dhe ndarësit - pothuajse 50 %.
Që nga raporti i G.M. Krzhizhanovsky, sipas planit GOELRO në Kongresin VIII All-Rus të Sovjetikëve, ka kaluar më shumë se gjysmë shekulli. Zbatimi i këtij plani bëri të mundur rritjen e kapacitetit të termocentraleve të vendit nga 1 në 200...300 milionë kW. Tani ekziston një mundësi thelbësore për të forcuar disa dhjetëra herë sistemet energjetike të vendit duke i transferuar ato në pajisjet elektrike superpërçuese dhe duke thjeshtuar vetë parimet e ndërtimit të sistemeve të tilla.
Baza e energjisë në fillim të shekullit të 21-të mund të jenë stacionet bërthamore dhe termonukleare me gjeneratorë elektrikë jashtëzakonisht të fuqishëm. Fushat elektrike të krijuara nga elektromagnetët superpërçues do të jenë në gjendje të rrjedhin si lumenj të fuqishëm përgjatë linjave të energjisë superpërcjellëse në pajisjet e ruajtjes së energjisë superpërcjellëse, nga ku do të merren nga konsumatorët sipas nevojës. Termocentralet do të jenë në gjendje të prodhojnë energji në mënyrë të barabartë si ditën ashtu edhe natën, dhe lirimi i tyre nga modalitetet e planifikuara duhet të rrisë efikasitetin dhe jetën e shërbimit të njësive kryesore.
Stacionet diellore hapësinore mund të shtohen në termocentralet me bazë tokësore. Duke qëndruar pezull mbi pika fikse në planet, ata do të duhet të konvertojnë rrezet e diellit në rrezatim elektromagnetik me valë të shkurtër për të dërguar rryma të përqendruara të energjisë te konvertuesit me bazë tokësore në rryma industriale. Të gjitha pajisjet elektrike të sistemeve elektrike të hapësirës tokësore duhet të jenë superpërçuese, përndryshe humbjet në përçuesit me përçueshmëri të kufizuar elektrike do të jenë me sa duket të papranueshme të mëdha.
Vladimir KARTSEV "Magnet për tre mijëvjeçarë"
Deri kohët e fundit, përdorimi praktik ishte shumë i kufizuar për shkak të temperaturave të tyre të ulëta të funksionimit - më pak se 20K. Zbulimi në vitin 1986 i superpërçuesve me temperaturë të lartë, të cilët kanë temperatura kritike
ndryshuar
situatë,
duke thjeshtuar të gjithë gamën e çështjeve të ftohjes (temperatura e funksionimit të mbështjelljeve është "rritur", ato janë bërë më pak të ndjeshme ndaj shqetësimeve termike). Tani ka mundësi
krijim
brezave
Pajisje elektrike,
përdorni
temperaturë të ulët
superpërcjellësve
doli
do të ishte jashtëzakonisht
shtrenjtë,
joprofitabile.
Gjysma e dytë e viteve '90 të shekullit të kaluar është fillimi i një të gjerë
fyese
temperaturë të lartë
superpërçueshmëri për industrinë e energjisë elektrike. Temperaturë të lartë
superpërcjellësve
përdorni
prodhimit
transformatorë,
elektrike
induktive
disqet
e pakufizuar
ruajtja), kufizuesit e rrymës, etj. Krahasuar me të instaluar
karakterizohen
reduktuar
humbjet
dhe dimensionet dhe ofrojnë efikasitet të shtuar në prodhimin, transmetimin dhe shpërndarjen e energjisë elektrike. Kështu, transformatorët superpërçues do të kenë
humbjet,
se transformatorët me të njëjtën fuqi që kanë mbështjellje konvencionale. Përveç kësaj, transformatorë superpërcjellës
në gjendje
limit
mbingarkesë,
nuk kërkojnë vaj mineral, që do të thotë se janë miqësore me mjedisin dhe nuk janë në rrezik zjarri. Kufizues superpërcjellës
të përkohshme
karakteristikat, pra më pak inerciale; Përfshirja e gjeneratorëve superpërçues dhe pajisjeve të ruajtjes së energjisë në rrjetin elektrik do të përmirësojë stabilitetin e tij. Kapaciteti aktual mbajtës
nëntokësore
superpërcjellëse
mund të jetë 2-5 herë më e lartë se ato të zakonshmet. Kabllot superpërcjellëse janë shumë më kompakte, domethënë instalimi i tyre në kushte të infrastrukturës së dendur urbane/periferike është dukshëm më i lehtë.
Indikative
teknike dhe ekonomike
Llogaritjet e Koresë së Jugut
punëtorët e energjisë,
kryera
afatgjatë
planifikimi
elektrike
rrjetet e rajonit të Seulit. Rezultatet e tyre tregojnë se shtrirja në 154 kV, 1 GW superpërçues
kabllot
do të kushtojë
se zakonisht.
ndez
projektimi dhe instalimi i kabllove dhe kanaleve (duke marrë parasysh zvogëlimin e numrit të fijeve të kërkuara dhe, në përputhje me rrethanat, zvogëlimin e numrit të përgjithshëm të kabllove për km dhe zvogëlimin e diametrit të brendshëm të kanaleve). Specialistët evropianë, kur studiojnë çështje të ngjashme, i kushtojnë vëmendje faktit se në lidhje me superpërcjelljen
shumë
tensionit.
Rrjedhimisht, ndotja elektromagnetike e mjedisit do të reduktohet
me popullsi të dendur
braktisin linjat e tensionit ultra të lartë, shtrimi i të cilave
takohet
serioze
rezistencë nga publiku, veçanërisht nga të Gjelbërit. Inkurajues është edhe vlerësimi i bërë në SHBA: zbatimi
superpërcjellëse
pajisje
për gjeneratorët, transformatorët dhe motorët) dhe kabllot në sektorin kombëtar të energjisë do të kursejnë deri në 3% të gjithë energjisë elektrike. Në të njëjtën kohë, i përhapur
të fundit
U theksua se përpjekjet kryesore të zhvilluesve duhet të përqendrohen në: 1) rritjen e efikasitetit të kriosistemeve; 2) rritja e kapacitetit mbajtës të rrymës
superpërcjellëse
telat
humbjet dinamike dhe rritja e pjesës së superpërçuesit mbi seksionin kryq të telit); 3) ulja e kostos së telave superpërçues (në veçanti, për shkak të rritjes së produktivitetit);
4) uljen e kostove për pajisjet kriogjenike. Vini re se dendësia më e lartë e rrymës kritike "inxhinierike" e arritur deri më sot (rryma kritike e ndarë me sipërfaqen totale të seksionit kryq) e një copë shiriti prej dyqind metrash me bazë Bi-2223 është 14-16 kA/cm 2 në një temperatura 77 K. Komercializimi i planifikuar është duke u zhvilluar në vendet e zhvilluara
teknologjive
superpërcjellës me temperaturë të lartë. Programi amerikan “Superpërcjellshmëria për Industrinë e Energjisë Elektrike 1996-2000” është tregues nga ky këndvështrim. Sipas këtij programi,
përfshirjes
superpërcjellëse
komponent
pajisjet elektrike do të ofrojnë strategjike globale
avantazh
industrisë
shekulli XXI Në të njëjtën kohë, duhet të kihet parasysh se, sipas vlerësimeve të Bankës Botërore, gjatë periudhës së ardhshme 20-vjeçare (d.m.th., deri në vitin 2020), pritet një rritje 100-fish e shitjeve të materialeve superpërçuese.
pajisje
energji elektrike
pajisje
do te rritet
32 miliardë dollarë (gjithsej
superpërçues,
duke përfshirë
aplikacionet si transporti, mjekësia, elektronika dhe shkenca do të arrijnë në 122 miliardë dollarë).
Vini re se Rusia, së bashku me SHBA-në dhe Japoninë, ruajtën udhëheqjen
zhvillimin
superpërcjellëse
teknologjitë deri në fillim të viteve 90 të shekullit XX. Nga ana tjetër, interesat
industriale dhe teknike
Siguria e Rusisë kërkon padyshim përdorimin e tyre energjik si në industrinë e energjisë elektrike ashtu edhe në industri të tjera. Progresi i teknologjisë superpërcjellëse dhe “promovimi” i saj në tregun global të energjisë elektrike është i fuqishëm
rezultatet
demonstrata
punë e suksesshme e prototipave me madhësi të plotë për të gjitha llojet e produkteve. Cfare jane
arritjet
botë
komunitetet
në këtë drejtim? Në Japoni, nën patronazhin e Ministrisë së Ekonomisë, Tregtisë dhe Industrisë, afatgjatë
program
zonat e zhvillimit
pajisje HTSC,
Para së gjithash, kabllot e energjisë.
Projekti është i ndarë në dy faza: faza 1 (2001-2004) dhe faza 2 (2005-2009).
Koordinatorët
janë
Organizimi
Zhvillimi i Teknologjive të Reja në Energji dhe Industri (NEDO) dhe Shoqata Kërkimore për Pajisjet dhe Materialet Superpërcjellëse (Super-GM). NË
të përfshirë
KEPCO, Furukawa, Sumitomo, Fujikura, Hitachi, etj (kabllo HTS); KEPCO, Sumitomo, Toshiba, etj (kufizuesit e rrymës HTSC); TEPCO, KEPCO, Fuji Electric etj (HTSC magnet). Në fushën e kabllove, puna do të fokusohet në zhvillimin
Dirigjent HTSC
humbje dinamike
ftohje
të aftë
afatgjatë
mbështetje
temperatura
kabllo (rreth 77K) 500 m e gjatë Sipas programit, faza 1 përfundon me prodhimin e një kablli dhjetë metra në 66-77 kV (3 kA), me humbje dinamike jo më shumë se 1 W/m dhe fazë. 2 përfundon me prodhimin e një kablloje pesëqind metra në 66-77 kV (5 kA) me të njëjtat humbje. Punimet
dizajni është përpunuar
të prodhuara
testuar
në seksionet e para u krijua dhe u testua sistemi i ftohjes.
Paralelisht,
Furukawa, Sumitomo po ndjekin një projekt tjetër për zhvillimin e energjisë elektrike
Tokio
superpërcjellëse. Ky projekt analizoi fizibilitetin e instalimit nëntokësor të një kablloje HTS 66 kV (trefazore) me diametër 130 mm (i cili mund të instalohet në kanalet ekzistuese me diametër 150 mm) në vend të kabllos konvencionale njëfazore 275 kV. Doli se edhe në rastin e ndërtimit të reja
tubacionet,
linja superpërcjellëse do të jetë 20% më e ulët (bazuar në çmimin e një teli superpërcjellës prej 40 $ për 1 kA m). Fazat e projektit po kryhen në mënyrë sekuenciale: deri në vitin 1997, një tridhjetë metër
(njëfazor)
prototip
me cikël të mbyllur ftohjeje. Është testuar nën një ngarkesë 40 kV/1 kA për 100 orë. Deri në pranverën e vitit 2000, u prodhuan 100 metra kabllo 66 kV (1 kA) / 114 MVA - një prototip me madhësi të plotë me një diametër prej 130 mm (dizajn me një dielektrik "të ftohtë"). Shtetet e Bashkuara po demonstrojnë një qasje në shkallë të gjerë ndaj këtij problemi. Në vitin 1989, me iniciativën e EPRI, filloi një studim i detajuar i përdorimit të superpërçuesve me temperaturë të lartë, dhe tashmë një vit më pas Pirelli
Superconductor Corp. zhvilloi një teknologji për prodhimin e superpërcjellësit
"pluhur
tub").
Më pas, Superpërçuesi Amerikan u rrit vazhdimisht
prodhimit
pushtet,
duke arritur shifrën prej 100 km shirit në vit, dhe në të ardhmen e afërt, me vënien në punë të një fabrike të re në Divens (Minesota), kjo shifër do të arrijë në 10,000 km në vit. Çmimi i parashikuar i shiritit do të jetë 50 dollarë për 1 kA m (kompania aktualisht ofron shiritin me 200 dollarë për 1 kA m). Tjetra
më e rëndësishmja
pamjen
e ashtuquajtura Iniciativa e Partneritetit për Superpërçueshmëri (SPI)
i përshpejtuar
zhvillimin
zbatimi
sistemet elektrike të kursimit të energjisë. I integruar vertikalisht
Komandat SPI
duke përfshirë
partnerët nga
industria,
kombëtare
laboratorët
dhe operacionale
kompanitë,
kryera
dy projekte serioze. Njëri prej tyre është një prototip me madhësi të plotë - një linjë trefazore superpërcjellëse (Pirelli Cavi e Sistemi,
i lidhur
tension i ulët
transformator 124 kV/24 kV (fuqi 100 MVA) me zbarra 24 kV të dy nënstacioneve shpërndarëse të vendosura në distancë prej 120 m (stacioni Frisbee i Detroit Edison, Detroit).
Linja është testuar me sukses
energjia elektrike arrinte tek konsumatorët duke “kaluar” përmes kabllove superpërcjellëse të bazuara në Bi-Sr-Ca-Cu-O. Tre nga këto
(dizajn
"e ngrohte"
dielektrik, dhe çdo përcjellës ishte bërë me të njëjtën gjatësi
zëvendësohet
me të njëjtën
rryma bartëse
aftësitë
kablloja është projektuar për 2400 A (humbje 1 W/m për fazë) dhe është vendosur në kanalet ekzistuese nëntokësore qindra milimetra. Në të njëjtën kohë, trajektorja e shtrimit ka kthesa 90°: kablloja lejon lakimin me rreze 0,94 m Theksojmë se kjo është përvoja e parë në shtrimin e superpërçuesve
aktuale
rrjeti i shpërndarjes, në sektorin energjetik të një qyteti të madh. Së dyti
tridhjetë metra
superpërcjellëse
në 12.4 kV/1.25 kA (60 Hz) e cila u vu në punë më 5 janar 2000 (temperatura e punës 70-80K, ftohje
presion).
Një linjë që përfaqëson tre superpërçues trefazor
ofron
energji elektrike tre
industriale
instalimet
Selia e kompanisë Southwire në Carolton, Georgia. Humbjet e transmetimit janë rreth 0.5% në krahasim me 5-8%, dhe fuqia e transmetuar është 3-5 herë më e lartë se përdorimi i kabllove tradicionale me të njëjtin diametër.
festive
atmosferë, u festua përvjetori i funksionimit të suksesshëm të linjës me ngarkesë 100% për 5000 orë. Tre projekte të tjera filluan në vitin 2003, puna në to është duke u zhvilluar
fillore
interesante
përfshin
instalimi i një linje superpërcjellëse nëntokësore 600 MW/138 kV me gjatësi rreth 1 km, e cila do të përfshihet në
ngarkoni dhe do të udhëtojë përgjatë kanaleve ekzistuese në East Garden City
Long Island.
E nevojshme
kablloja do
të prodhuara
specialistë nga Nexans (Gjermani), bazuar në një superpërçues të prodhuar në fabrikën e përmendur tashmë në Divens, dhe pajisje kriogjenike
do të dorëzojë
Në këtë rast, Departamenti Amerikan i Energjisë e financon këtë punë përgjysmë, duke investuar rreth 30 milionë dollarë; pjesa tjetër sigurohet nga partnerët. Kjo linjë është planifikuar të vihet në funksion deri në fund të vitit 2005.
të cilit
të prodhuara
kabllo superpërcjellëse trefazore e vlerësuar me 36 kV/2 kA (dizajni
"e ngrohte"
dielektrike,
ftohje me azot të lëngshëm nën presion; kritika arrin 2.7 kA për fazë (T=79K)). Në të njëjtën kohë, vëmendje e veçantë
është dhënë
zhvillimin
dirigjent
km kasetë bazuar në Bi-2223), pajisjet fundore, si dhe të saj
lidhje.
u shtrua,
nënstacioni në ishullin Amager (pjesa jugore e Kopenhagës), i cili furnizon me energji elektrike 50 mijë konsumatorë, duke përfshirë
ndriçimi
rrjeti (fuqia e transformatorit dalës 100 MVA). Linja superpërcjellëse prej tridhjetë metrash filloi të funksionojë në 28 maj 2001: së pari, kablloja superpërcjellëse u ndez paralelisht me atë të zakonshme, dhe më vonë funksionoi "vetëm", dhe nominali ishte 2 kA, humbjet ishin më pak se 1. W/m (temperatura e funksionimit ishte brenda 74-84K). Kablloja transmeton 50% të energjisë totale të nënstacionit dhe zëvendëson kabllot e bakrit me një seksion kryq total prej 2000 mm 2. Deri në maj 2002, kablloja kishte qenë në funksion për 1 vit ndërsa ishte në gjendje të ngrirë; Gjatë kësaj kohe ai “furnizoi” 101 MWh energji elektrike për 25 mijë danezë – pronarë të shtëpive private. Nuk u vunë re ndryshime në karakteristikat e kabllove të gjitha sistemet kriogjenike funksionojnë në mënyrë të qëndrueshme. Krahas atij danez, interesant është edhe projekti panevropian
për të krijuar një lidhje ndërsistemore - një linjë speciale trefazore superpërcjellëse 200 m e gjatë, e cila është projektuar për 20 kV/28 kA.
Për ta zbatuar atë, të organizuar
konsorcium,
Nexans (Gjermani),
(Francë),
(Belgjikë),
specialistët
Göttingen
Tampere (Universiteti i Teknologjisë në Tampere). Ndër prodhuesit evropianë të kabllove superpërcjellëse, spikat Pirelli Cavi e Sistemit. Prodhimi i saj
pushtet
lejojnë
lirim
km superpërçues në vit. Ngjarje e rëndësishme - prodhim
njëzet metra
superpërcjellës koaksial
(dizajn
Dielektrik "i ftohtë"), i projektuar për 225 kV. Pirelli, së bashku me specialistë amerikanë (Edison dhe CESI), merr pjesë
krijim
Kabllo prototip tridhjetë metra në 132 kV/3 kA (1999-2003). Duke kaluar nga kabllot në pajisje të mëdha elektrike - transformatorë, vërejmë se nga e gjithë energjia e humbur gjatë transmetimit, ato përbëjnë 50-65%. Pritet që me futjen e transformatorëve superpërcjellës
do të ulet
arrijnë
Transformatorët superpërçues do të jenë në gjendje të konkurrojnë me sukses me ato konvencionale vetëm nëse lidhja (P s/k) është e kënaqur< P c , где Р с - потери в обычном трансформаторе, P s - потери
superpërcjellëse
transformator
temperaturat e funksionimit), k është koeficienti i ftohjes së frigoriferit. Teknologjia moderne, në veçanti kriogjenika, bën të mundur përmbushjen e kësaj kërkese. Në Evropë, prototipi i parë i një transformatori trefazor (630 kVA; 18,7 kV/420 V) duke përdorur superpërçues me temperaturë të lartë u prodhua si pjesë e një bashkimi.
Francë), amerikan
de Geneve) dhe u vu në funksion në Mars 1997 - u përfshi në rrjetin elektrik të Gjenevës, ku punoi për më shumë se një vit,
duke siguruar
energji
Mbështjelljet e transformatorit
përfunduar
tel
bazuar në Bi-2223,
të vendosura në frigorifer
Bërthama e transformatorit është në temperaturën e dhomës. Humbjet u gjetën të ishin mjaft të larta (3 W për 1 kA m) sepse dizajni i përcjellësit nuk ishte i optimizuar për përdorim AC.
Projekti i dytë i të njëjtëve pjesëmarrës - ABB, EdF dhe ASC - është një transformator 10 MVA (63 kV/21 kV), i cili në vitin 2001 kaloi një cikël të plotë testesh laboratorike dhe u përfshi në sistemin energjetik francez në 2002. Specialistët e ABB theksuan edhe një herë se tani kryesore
problem
zhvillimin
ekonomike
pajisjet superpërcjellëse, në veçanti transformatorët, është prania e telave me humbje të ulëta dhe të larta
kritike
dendësia
magnetike
fushë e krijuar nga mbështjelljet. Teli gjithashtu duhet të sigurojë një funksion kufizues të rrymës. Në Japoni (Fuji Electric, KEPCO, etj.) ata ndërtuan një prototip të një transformatori superpërçues 1 MVA (22 kV (45.5 A) / 6.9 kV (145 A)), i cili u përfshi në rrjetin e kompanisë elektrike në qershor 2000 Kyushu. NË
final
e vendosur
zhvillimin
(Universiteti Kyushu
(Tokio)) transformator
e cila synohet
instalimet
elektromobile
përbërjen. Llogaritjet paraprake tregojnë se masa e tij duhet të jetë 20% më pak se ajo e një transformatori konvencional me të njëjtën fuqi.
Një transformator superpërcjellës 1 MVA është demonstruar me sukses në SHBA dhe ka filluar puna për
aparatura
pushtet
Waukesha Electric
dhe Elektrike, si dhe ORNL). Specialistët gjermanë (Siemens) kanë krijuar një prototip të transformatorit
Prespektive
zhvillimi i pajisjeve për 5-10 MVA) me mbështjellje të bazuara në Bi-2223, të cilat mund të instalohen në lokomotiva elektrike
projektuar
për të zakonshme
transformator.
Transformatori superpërcjellës është 35% më i vogël se ai konvencional, dhe efikasiteti arrin 99%. Llogaritjet tregojnë se përdorimi i tij do të sigurojë kursime deri në 4 kW për tren dhe një reduktim vjetor të emetimeve të CO 2 me 2200 ton për tren. Situata është më e ndërlikuar me makinat elektrike sinkrone të bazuara në superpërçues me temperaturë të lartë.
Dihet se fuqia e zakonshme është proporcionale me vëllimin e saj V; nuk është e vështirë të tregohet se fuqia e një makine superpërcjellëse është proporcionale me V 5/3, kështu që fitimi në përmasat reduktuese do të ndodhë vetëm për makinat me fuqi të lartë,
Për shembull,
gjeneratorë
anije
motorët.
presin futjen e teknologjive superpërcjellëse (Fig. 1).
dëshmoj
se një gjenerator 100 MW kërkon një superpërçues me temperaturë të lartë që ka një densitet kritik të rrymës prej 4,5 10 4 A/cm 2 në një fushë magnetike prej 5 Tesla. Në të njëjtën kohë, vetitë e tij mekanike, si dhe çmimi, duhet të jenë të krahasueshme me Nb 3 Sn. Fatkeqësisht, ende jo
ekziston
temperaturë të lartë
superpërcjellës që plotësojnë plotësisht këto kushte. ME
të ulëta
Aktiviteti amerikan
evropiane
japoneze
kjo zone. Midis tyre është një demonstrim i suksesshëm
së bashku
me Rockwell Automation/Reliance Electric (partnerët në ato të përmendura tashmë
sinkron
motorri
në 746 kW dhe zhvillimi i mëtejshëm i makinës në 3730 kW.
specialistët
dizajni
motorri
gjenerator.
Në Gjermani, Siemens ofron një motor sinkron 380 kW duke përdorur superpërçues me temperaturë të lartë.
Finlanda
testuar
makineri sinkrone me katër pole 1,5 kW me mbështjellje të pistave të bëra prej teli bazuar në Bi-2223; temperatura e tij e funksionimit është 20K. Përveç kësaj, ka një sërë aplikimesh të tjera të superpërçuesve me temperaturë të lartë në inxhinierinë elektrike.
qeramika
Superpërcjellësit me temperaturë të lartë mund të përdoren për të bërë kushineta magnetike pasive për motorët e vegjël me shpejtësi të lartë, të tilla si pompat për gazrat e lëngshëm.
Funksionimi i një motori të tillë, në 12,000 rpm, u demonstrua së fundmi në Gjermani. Si pjesë e programit të përbashkët ruso-gjerman, një seri histerezash
motorët
(fuqi
"aktivitete"
superpërçues me temperaturë të lartë - pajisje që kufizojnë qarqet e shkurtra në vlerën nominale. Qeramika konsiderohet si materialet më të përshtatshme për kufizuesit superpërçues.
dhe zhvillimet
pajisje
bazë
inxhinieri elektrike
Britania e Madhe,
Gjermania, Franca, Zvicra, SHBA, Japonia dhe vende të tjera. Një nga modelet e para (nga ABB) ishte një kufizues i tipit induktiv për 10.5 kV/1.2 MVA, me një element Bi-2212 të vendosur në një kriostat. E njëjta kompani ka lëshuar një prototip kompakt - një kufizues rezistent 1.6 MVA, i cili është dukshëm më i vogël se i pari. Gjatë testimit, 13.2 kA u kufizua në pikun e parë në 4.3 kA. Për shkak të ngrohjes, 1.4 kA është i kufizuar në 20 ms dhe 1 kA në 50 ms.
Dizajn
kufizues
është
mm (pesha 50 kg). Kanalet janë prerë në të, gjë që ju lejon të keni
ekuivalente
superpërçues
m Tjetra
prototip
në 6.4 MVA. Tashmë është e mundur të krijohet një kufizues 10 MVA, dhe lëshimi i kufizuesve komercialë të këtij lloji mund të pritet në të ardhmen e afërt. Objektivi tjetër i ABB është një kufizues 100 MVA. Specialistët e Siemens testuan induktivin
kufizues:
transformator
mbrojtja e bërthamës së çelikut me një dredha-dredha superpërcjellëse dhe opsioni i dytë - superpërçuesi është bërë në formën e një cilindri, me një plagë dredha-dredha bakri mbi të. Në kufizim
rezistencës
omike
komponentët induktivë. Për shkak të mbinxehjes së mundshme në zonat me qark të shkurtër, ai duhet të fiket sa më shpejt që të jetë e mundur duke përdorur një çelës konvencional.
Kthimi
superpërcjellëse
shteti
disa
dhjetëra sekonda, pas së cilës kufizuesi është gati për funksionim. NË
me tutje
rezistente
kufizues,
superpërcjellësi lidhet drejtpërdrejt me rrjetin dhe shpejt humbet superpërcjellshmërinë sapo ka një qark të shkurtër
do të tejkalojë
kritike
kuptimi.
duke ngrohur superpërçuesin, çelësi mekanik duhet të prishet
disa
gjysmë cikle; ftohje
superpërcjellëse
drejton
në një gjendje superpërcjellëse. Koha e kthimit të kufizuesit është 1-2 s.
Një model njëfazor i një kufizuesi të tillë me fuqi 100 kVA u testua në një tension operativ prej 6 kV me një rrymë nominale prej 100 A. E mundur
i shkurtër
qark të shkurtër,
kA, ishte i kufizuar në 300 A në më pak se 1 ms. Siemens demonstroi gjithashtu një kufizues 1 MVA në stendën e tij në Berlin, me një prototip 12 MVA të planifikuar. Në SHBA, kufizuesi i parë - kishte një induktiv-elektronik
zhvilluar
kompanitë General Atomic, Intermagnetics General Corp. dhe të tjerë Dhjetë vjet më parë, një kufizues aktual u instalua si një mostër demonstrimi në objektin e testimit të Edisonit të Kalifornisë Jugore. Me një rrymë nominale prej 100 A, qarku i shkurtër i mundshëm maksimal prej 3 kA është i kufizuar në 1.79 kA. Në vitin 1999, u projektua një pajisje 15 kV me një rrymë funksionimi prej 1.2 kA, e krijuar për të kufizuar një rrymë të qarkut të shkurtër prej 20 kA në një vlerë prej 4 kA. Në Francë, specialistë nga GEC Alsthom, Electricite de France dhe të tjerë testuan një kufizues 40 kV: ai reduktoi qarkun e shkurtër nga 14 kA (vlera fillestare para qarkut të shkurtër ishte 315 A) në 1 kA në disa mikrosekonda. Qarku i shkurtër i mbetur është fikur brenda 20 ms duke përdorur një çelës konvencional. Opsionet kufizuese janë krijuar për 50 dhe 60 Hz. Në Mbretërinë e Bashkuar, VA TECH ELIN Reyrolle zhvilloi një kufizues të tipit hibrid (rezistues-induktiv), i cili, gjatë testeve në stol (11 kV, 400 A), reduktoi qarqet e shkurtra nga 13 kA në 4,5 kA. Në të njëjtën kohë, koha e përgjigjes së kufizuesit është më pak se 5 ms, tashmë kulmi i parë është i kufizuar; koha e funksionimit të kufizuesit 100 ms. Kufizuesi (trefazor) përmban 144 shufra të bëra nga Bi-2212, dhe dimensionet e tij janë 1 x 1.5 x 2 m.
Në Japoni, një kufizues i rrymës superpërcjellëse u prodhua së bashku nga Toshiba dhe TEPCO - tip induktiv, 2.4 MVA; përmban një element të ngurtë qeramik Bi-2212. Të gjitha projektet e listuara janë prototipe të "periudhës fillestare", të cilat synohen të demonstrojnë
mundësitë
superpërcjellëse
teknologjia, rëndësia e saj për industrinë e energjisë elektrike, por gjithsesi janë
kështu që
përfaqësues,
në mënyrë që të mundeni
i menjëhershëm
zbatimi industrial dhe marketingu i suksesshëm. Arsyeja e parë për këtë kujdes është se përçuesit Bi-Sr-Ca-Cu-O janë ende në zhvillim dhe aktualisht janë duke u prodhuar
kritike
dendësia
niveli 30 kA/cm 2 me gjatësi vetëm rreth një kilometër. Përmirësimi i mëtejshëm i këtyre përcjellësve (rritja e fiksimit, rritja e densitetit të bërthamës, futja e barrierave rreth tyre, etj.) duhet të çojë në një rritje të Jc në 100 kA/cm 2 ose më shumë.
thelbësore
progres në teknologjinë superpërcjellëse dhe stimulon zhvillimin e të rejave
dizajne
pajisje
Disa shpresa shoqërohen gjithashtu me suksese në marrjen e përçuesve me një shtresë superpërcjellëse (ky është gjenerata e ardhshme e telave superpërçues), të cilët kanë një Jc dukshëm më të lartë në një fushë magnetike deri në disa Tesla. Këtu është e mundur të prodhohen shirita superpërcjellës të aftë për të mbajtur rryma prej 1 kA me kosto të arsyeshme prodhimi. Në SHBA këto kaseta
janë duke u zhvilluar
Teknologjitë e Mikro Veshjes,
Superpërçueshmëri
Teknologjia e superpërçuesve të Oksfordit.
Arsyeja e dytë qëndron në faktin se çështjet e standardizimit të përçuesve Bi-Sr-Ca-Cu-O dhe kuadri rregullator i nevojshëm për përdorimin e tyre në fushën e transmetimit dhe shpërndarjes së energjisë elektrike nuk janë zhvilluar sa duhet. Në mënyrë tipike, standardet ofrojnë udhëzime për përcjelljen mekanike, termike dhe elektrike
testet
Materiale
pajisje.
Meqenëse pajisjet superpërcjellëse kërkojnë sisteme kriogjenike, ato gjithashtu duhet të specifikohen. Kështu, përpara se të futet superpërçueshmëria në industrinë e energjisë elektrike, është e nevojshme të krijohet një sistem i tërë standardesh: ato duhet të garantojnë besueshmëri të lartë të të gjitha produkteve superpërcjellëse (Fig. 2).
është duke u ndërmarrë
ngjarjet
në këtë drejtim. Shtatë grupe specialistësh nga katër vende evropiane janë bashkuar në një projekt të përbashkët Q-SECRETS (është i subvencionuar nga BE) për monitorimin e cilësisë.
superpërcjellësve
efektive,
kompakte
shumë i besueshëm
transmetimit të energjisë
Një nga qëllimet kryesore të projektit është të ndihmojë në krijimin
zgjerimi
"superpërcjellëse"
në tregun e transmetimit dhe shpërndarjes së energjisë elektrike. NË
përfundimi
Shenjë,
pavarësisht
për ato të mëdha
potencial
mundësitë
aplikimi i temperaturës së lartë
superpërcjellësve
industria e energjisë, do të kërkohen përpjekje të rëndësishme kërkimore dhe zhvillimi për t'i bërë produktet superpërçuese të zbatueshme në një ekonomi tregu moderne. Në të njëjtën kohë, vlerësimet për të ardhmen e afërt japin arsye për optimizëm.
Motorët HTSC nga MAI (L.K. Kovalev)
Llojet e reja të motorëve elektrikë të bazuar në superpërçues me temperaturë të lartë
Një seri motorësh histeresis HTSC.
|
|
|||
| HTSC 100 W | E zakonshme |
E zakonshme |
Motori HTSC |
Krioppompë me motor HTSC |
|
|
|
||
Motori HTSC |
Motori HTSC |
Motori HTSC |
||
Karakteristikat kryesore teknike të motorëve elektrikë hysteresis HTSC
Opsione |
Motorë me fuqi të ulët |
Motorë me fuqi mesatare |
|||
| Pushteti, W | |||||
| Tensioni i furnizimit, V | |||||
| Frekuenca aktuale, Hz | |||||
| Shpejtësia e rrotullimit, rpm | |||||
| Dimensionet, mm | |||||
| Graviteti specifik, kg/kW | |||||
Fushat e aplikimit të mundshëm të motorëve të histerezës HTSC: ngasja e krioppompave, ngasja e kompresorëve, lëngëzimit dhe frigoriferëve, ngasja e centrifugave me shpejtësi të lartë, industria e tekstilit, inxhinieria e hapësirës ajrore, pajisjet e reja mjekësore kriogjenike.
Motorët Hysteresis HTSC. Parimi i motorit HTSC bazohet në përdorimin e fenomenit të histerezës në superpërçuesit me temperaturë të lartë. Elementet e rotorit të motorit HTS të bërë nga qeramika ittriumi (YBa 2 Cu 3 O x) mund të bëhen në formën e pllakave, cilindrave ose shufrave. Çift rrotullimi i motorit përcaktohet nga zona e lakut të histerezës së materialeve me shumicë HTSC dhe nuk varet nga shpejtësia e rotorit. Është treguar teorikisht dhe eksperimentalisht se kur temperaturat e azotit të lëngët(77K) parametra specifikë të histerezës HTSC makinat janë 3-4 herë më të mira se sa për motorët histerezë jo superpërcjellës. Motorët e krijuar hysteresis HTSC me fuqi 100-4000 W funksionojnë me besueshmëri në 77K, gjë që deri më tani është e paarritshme për analogët e bazuar në tela të përbërë HTSC.
Seria e motorëve reaktiv HTSC
|
 |
 |
Motori HTSC |
Motori HTSC |
Komponentët e motorit HTSC |
 |
 |
|
Motori HTSC |
Motori HTSC |
Motori HTSC |
Karakteristikat kryesore teknike të motorëve elektrikë reaktivë HTSC
Opsione |
Motorë me fuqi mesatare |
Motorë me fuqi të lartë (projekt) |
||
| Pushteti, W | ||||
| Tensioni i furnizimit, V | ||||
| Frekuenca aktuale, Hz | ||||
| Shpejtësia e rrotullimit, rpm | ||||
| Dimensionet, mm | ||||
| Graviteti specifik, kg/kW | ||||
Fushat e aplikimit të mundshëm të motorëve reaktiv HTSC: ngasja e krioppompave të fuqishme, transporti tokësor me shpejtësi të lartë, inxhinieria e hapësirës ajrore, ngasja industriale në krioenergjitikë.
Përparësitë e motorëve reaktiv HTSC. Dihet se fuqia dhe faktori i fuqisë së motorëve reaktiv përcaktohen nga shkalla e anizotropisë së vetive magnetike të rotorit të makinës. Në motorët reaktivë jo superpërcjellës, kjo arrihet duke përdorur materiale magnetike dhe jomagnetike në rotorin e përbërë. Në motorët reaktiv HTSC, materialet jomagnetike zëvendësohen nga materialet HTSC. Rotorët e motorëve reaktiv HTSC përbëhen nga pllaka të alternuara HTSC (YBa 2 Cu 3 O x) dhe pllaka ferromagnetike, dhe kanë veti jashtëzakonisht të larta anizotropike (veti feromagnetike në një drejtim dhe diamagnetike në pingul). Kjo bën të mundur marrjen e parametrave dukshëm më të mirë të peshës dhe dimensioneve të makinerive. Motorët reaktivë kriogjenikë HTSC që operojnë në një mjedis me azot të lëngshëm kanë parametra të peshës, madhësisë dhe energjisë që janë 2-3 herë më të larta në krahasim me motorët reaktivë tradicionalë (jo superpërçues) dhe asinkron, dhe në diapazonin e fuqisë dalëse prej 5-20 kW ata kanë një faktor fuqie cosj ~0 .7- 0.8.
Pranimi publik. Puna për krijimin e llojeve të reja të motorëve HTSC u dha me Çmime të Këshillit RAS për problemet HTSC në 1994 dhe 1995. dhe Diploma të Konferencës Ndërkombëtare për Superpërçueshmëri (Hawaii, SHBA në 1995 dhe 1997), Medalje Ari dhe Diploma e Ekspozitës së 49-të Ndërkombëtare të Inovacioneve, Shpikjeve dhe Teknologjive të Reja në Bruksel në 2000.
Bashkëpunimi dhe interpretuesit. Për zhvillimin e mëtejshëm të punës në motorët HTSC, në veçanti, për të rritur fuqinë në 100-500 kW me mbështetjen dhe pjesëmarrjen e drejtpërdrejtë të anëtarit përkatës. RAS N.A. Chernoplekova ka krijuar një bashkëpunim ndërkombëtar, i cili përfshin organizatat e mëposhtme: MAI- zhvilluesi kryesor, VNIINM me emrin Bochvar, VEI, ISTT RAS(Chernogolovka), Instituti i Teknologjive të Larta në Fizikë (IPHT, (Jena, Gjermani), kompania e inxhinierisë elektrike "Oswald"(Miltenberg, Gjermani), Instituti Elektroteknik(Shtutgart, Gjermani), Universiteti i Dresdenit(Gjermani), Universiteti i Oksfordit(Angli).
Prof., Doktor i Shkencave Teknike Kovalev Lev Kuzmich
Adresa: Moskë, A-80, GSP-3, 125993. Instituti Shtetëror i Aviacionit të Moskës (Universiteti Teknik), Autostrada Volokolamskoe, ndërtesa 4, departamenti 310.
(Akoma nuk ka vlerësime) 
Po ngarkohet...
