Credeți că acest motor electric pe care muncitorii îl colectează este uriaș? Dacă numai. Pentru puterea sa, această mașină electrică exotică este neobișnuit de mică (photo American Superconductor).
De la descoperirea supraconductivității în 1911, oamenii de știință au ridicat treptat temperatura tranziției spre starea superconductoare la convenabil pentru valorile industriei. Materialele neobișnuite sunt mutate din laboratoare în viața de zi cu zi. Cum de exemplu, o navă de război cu un motor supraconductor sau o rețea electrică de oraș pe supraconductori?
Arată o fantezie pură, dar devine o realitate chiar înaintea ochilor noștri. Dacă primele efecte ale oamenilor de știință cu supraconductivitate observate la temperaturi puțin peste zero absolută, cifrele arată mult mai atractive. Dar să spunem despre înregistrarea mondială a unui superconductor de temperatură înaltă mai târziu, dar pentru moment să vedem ce ne promite în practică capacitatea unor materiale de a conduce un curent cu rezistență electrică zero.
Aici nu puteți face fără o poveste despre realizările lui Superconductorul american. Această companie este deja cunoscută de cititorii "membranelor": recent a înființat producția de cabluri industriale supraconductoare pentru rețelele electrice.
Japonez tren levitație magnetică MLX-01 plierea împreună cu colegii MLX-02 al unei sucursale dublu-pilot de 18 de kilometri lungime, atinge o viteză în 581 kilometri pe oră. Mai târziu, această ramură va deveni parte a liniei comerciale Tokyo-Osaka. MLX este folosit pentru a crea efectul de levitație a bobinelor de la supraconductorii de temperatură înaltă (foto Yosemite de la de.wikipedia.org).
Potrivit BBC News, o scurtă secțiune de cabluri superconductor americane poate transporta 150 de ori mai mult curent decât sârmă de cupru de aceeași dimensiune, sunt deja lucrează în Columbus (Columbus), Ohio. Și în curând în funcțiune ar trebui să înceapă cablul de alimentare de 800 de metri, de asemenea, de la superconductor american, care va participa la transferul de sarcini în sistemul de putere Long Island (New York).
Cablurile noi funcționează la temperatura azotului lichid, ceea ce le face atractive pentru diverse aplicații industriale. La urma urmei, sistemele criogenice pe azot lichid au fost mult timp obișnuite și răspândite. Pentru revoluția reală, rămâne doar să se adapteze răcirea cu azot lichid a rețelelor energetice suficient de extinse, ceea ce reprezintă o anumită problemă. Dar este destul de solvabil.
Cu toate acestea, superconductorii care funcționează la temperaturi mai scăzute, se dovedește, pot ocupa și ele nișa lor în inginerie.
Acordați atenție, nu vom vorbi despre produse singulare și aplicații exotice, cum ar fi uriașe acceleratoare de particule sau tokamakuri. De superconductori, să zicem, puteți face înfășurări ale motoarelor electrice mari.
Un superconductor de nouă generație (argint) este mult mai subțire decât un cablu de cupru (în centru), cu transmisie de putere egală. Dreapta: astfel încât superconductor american ilustrează diferența dintre cablurile de cupru (sub autostrada) și un cablu supraconductor (sub pasarelă) care poartă aceeași putere (foto ilustrare și superconductor american).
36.5 HTS cu motor are un arbore de putere într-un 36,5 megawați (49,000 CP), fiind dezvoltat la 120 rotații pe minut (corespunzând cuplului monstruos se poate conta). Apropo, asamblarea acestui motor electric este prezentată în fotografia de sub titlu.
În bobina rotorului se utilizează supraconductori BSCCO și Bi-2223 (oxid bazat pe bismut), care funcționează la o temperatură de 35-40 grade Kelvin. Acestea sunt răcite cu heliu gazos, alimentat printr-un arbore tubular pe rotorul mașinii.
Bobina statorică a acestui motor nu este supraconductor - este fabricată din cupru și are răcire lichidă simplă. Cu toate acestea, acesta diferă și de înfășurările motoarelor electrice convenționale. De exemplu, în interiorul lui nu există nici un miez de fier obișnuit. Câmpul de rotor greu este atât de perfect "saturat" de stator, prin care, apropo, se trece o fracțiune foarte mică din curentul total consumat de acest gigant.
Motorul HTS a fost conceput special pentru navele de război americane de generația următoare, pentru care este conceput sistemul cu motor electric.
Navele americane de război din noua generație sunt planificate să fie echipate cu motoare electrice superconductoare pentru antrenarea cu șurub, cum ar fi motorul HTS (ilustrația americană Superconductor).
Eficiența motorului HTS la putere maximă depășește 97%, iar la o treime din sarcină se apropie de 99%.
Rețineți că motoarele electrice convenționale de unele tipuri pot de asemenea să prezinte o eficiență de aproximativ 95-97%. Care este diferența? Faptul că o astfel de înaltă performanță, ei nu dau departe întreaga gamă de rotații și sarcina, și în multe moduri de mișcare „prin cădere“ la mai modeste eficiență - cantități de aproximativ 85-88%.
Motorul supraconductor arată o astfel de eficiență decentă pornind de la 5% din viteza maximă și până la viteza maximă (și, prin urmare, viteza navei).
Astfel, la sarcini mici HTS cu motor, rezultând elice unei nave, vas economisește mai mult de 10% din combustibilul ars în generatoarele de tip turbină cu gaz sau a generatoarelor diesel, sau 10% din nava consumată rețeaua de energie electrică în cazul în care nava - motopropulsor nucleară. Să adăugăm că în sunat de mai sus HTS eficiența motorului este deja luată în considerare consumul de energie pentru funcționarea sistemului criogenic de răcire.
Cu toate acestea, principalul avantaj al motoarelor sale electrice marine Superconductor american nu consideră nici economie, dar dimensiuni mici și greutate. Modelul de 36,5 megawati cântărește 69 de tone și are o grosime de 3,4 metri, o lățime de 4,6 metri și o înălțime de 4,1 metri. Un motor electric tradițional "cupru" cu aceiași parametri de ieșire ar avea o masă de aproximativ 200-300 de tone, iar dimensiunile - aproximativ două ori mai mari.
Pentru o navă de dimensiuni medii, această diferență nu este deloc. Reducerea mărimii sala mașinilor, puteți oferi un volum suplimentar pentru încărcături, pasageri sau muniții (dacă este o navă militară). Da, și economiile de greutate de 130-230 de tone pot fi pornite pe ceva util.
În plus, motorul HTS funcționează mult mai încet decât un motor electric convențional, de aceeași putere. Deci, potrivit companiei, versiunea de 25 de megawati de 60 de tone a motorului HTS este zgomotoasă la viteză maximă, cu o putere de numai 48 de decibeli - un alt calculator desktop este mai puternic.
Compararea motorului electric convențional cu 36,5 megawați (stânga) și același motor tip HTS. Creatorii celor din urmă susțin că, în plus față de multe alte avantaje, motorul supraconductor al acestei puteri este, de asemenea, mai ieftin decât cel clasic și are o mai bună întreținere (ilustrația americană Superconductor).
Senzorii de magnetorezonanță cu înfășurări superconductoare, răciți de heliul lichid, nu au surprins pe nimeni de mult. Ei lucrează în multe spitale mari.
Acum sunt cablurile și firele superconductoare seriale pentru gazul de heliu și același azot lichid. Inginerii americani au reușit să rezolve problema fragilității materialelor supraconductoare. Noile conductori sunt o serie de straturi foarte superficiale (în nanometri) de supraconductoare plasate pe substraturi subțiri (în fracțiuni de un milimetru). Acest lucru produce vene care se pot îndoi cu ușurință, la fel ca și cu fibrele, deși este din sticlă.
Și ce urmează? Recent, s-au găsit noi supraconductoare cu proprietăți și mai surprinzătoare. De exemplu, o compoziție complexă bazată pe mercur, care are o temperatură de tranziție superconductoare de 134 grade Kelvin (minus 139 grade Celsius).
Aplicarea practică a compoziției mercurului este încă departe, însă descoperirea dă speranță. Poate că în curând vor crea un superconductor mai convenabil și mai perfect?