Использование явления сверхпроводимости в электротехнике

Использование явления сверхпроводимости в электротехнике

Использование явления сверхпроводимости в электротехнике
Шевцов Алексей Викторович Ст.преподаватель Зибольд Александр Федорович
      В электрических сетях Украины имеет место общее старение основных фондов. Износ основного оборудования составляет около 40%, в том числе по подстанциям 60%. Процесс замены стареющего оборудования связан с разработкой более совершенных устройств,- основанных на прогрессивных конструкторских и технологических решениях. Это же относится и к вновь вводимым объектам в электрических сетях.
      Одним из таких направлений является создание нового поколения высокоэффективного электроэнергетического оборудования, основанного на применении явления сверхпроводимости. Внедрение таких решений требует значительных материальных затрат и длительного срока на разработку. Достигнутый к настоящему времени уровень развития сверхпроводниковых технологий как гелиевого уровня температур (4,2 К - температура кипения жидкого гелия при нормальном давлении), так и азотного (77,3 К) позволяет приступить к практической реализации преимуществ сверхпроводниковых технологий при создании различных видов оборудования для передачи, преобразования и распределения электрической энергии.
      В основе данных технологий лежат сверхпроводниковые материалы. Явление сверхпроводимости открыто в 1911 г., и прогресс в области создания сверхпроводниковых материалов, пригодных к использованию в электроэнергетике, идущий непрерывно с 60-х годов прошлого века, является решающим фактором, определяющим успешное внедрение сверхпроводниковых устройств в реальных энергосистемах.
      В настоящее время сверхпроводниковые материалы принято делить на две группы: низко- и высокотемпературные сверхпроводники (НТСП и ВТСП) с основными параметрами: Тc-температура и Вc-магнитной индукции перехода.
      Использование сверхпроводников может оказаться экономичным при создании в будущем для передачи электроэнергии без потерь, для создания квантовых генераторов большой мощности. Они могут найти применение в сверхпроводниковой электронике и вычислительной технике (сверхпроводящие элементы памяти). Можно отметить возможности использования сверхпроводников для создания электрических машин, трансформаторов и тому подобных устройств малой массы и габаритов, но с высоким КПД; волноводов с особо малым затуханием; накопителей энергии и т.д. Эффект выталкивания магнитного поля может использоваться в работающих практически без трения подшипниках с "магнитной смазкой" (с взаимным отталкиванием вала и подшипника), для магнитной подвески вагонов сверхскоростного железнодорожного транспорта и т.д. Высокотемпературные сверхпроводники могут найти применение и в медицине при производстве томографов со сверхпроводящими элементами. В настоящее время в мире создано большое количество прототипов и экспериментальных моделей приборов содержащих сверхпроводники.

Шевцов Алексей Викторович Ст.преподаватель Зибольд Александр Федорович
      В электрических сетях Украины имеет место общее старение основных фондов. Износ основного оборудования составляет около 40%, в том числе по подстанциям 60%. Процесс замены стареющего оборудования связан с разработкой более совершенных устройств,- основанных на прогрессивных конструкторских и технологических решениях. Это же относится и к вновь вводимым объектам в электрических сетях.
      Одним из таких направлений является создание нового поколения высокоэффективного электроэнергетического оборудования, основанного на применении явления сверхпроводимости. Внедрение таких решений требует значительных материальных затрат и длительного срока на разработку. Достигнутый к настоящему времени уровень развития сверхпроводниковых технологий как гелиевого уровня температур (4,2 К - температура кипения жидкого гелия при нормальном давлении), так и азотного (77,3 К) позволяет приступить к практической реализации преимуществ сверхпроводниковых технологий при создании различных видов оборудования для передачи, преобразования и распределения электрической энергии.
      В основе данных технологий лежат сверхпроводниковые материалы. Явление сверхпроводимости открыто в 1911 г., и прогресс в области создания сверхпроводниковых материалов, пригодных к использованию в электроэнергетике, идущий непрерывно с 60-х годов прошлого века, является решающим фактором, определяющим успешное внедрение сверхпроводниковых устройств в реальных энергосистемах.
      В настоящее время сверхпроводниковые материалы принято делить на две группы: низко- и высокотемпературные сверхпроводники (НТСП и ВТСП) с основными параметрами: Тc-температура и Вc-магнитной индукции перехода.
      Использование сверхпроводников может оказаться экономичным при создании в будущем для передачи электроэнергии без потерь, для создания квантовых генераторов большой мощности. Они могут найти применение в сверхпроводниковой электронике и вычислительной технике (сверхпроводящие элементы памяти). Можно отметить возможности использования сверхпроводников для создания электрических машин, трансформаторов и тому подобных устройств малой массы и габаритов, но с высоким КПД; волноводов с особо малым затуханием; накопителей энергии и т.д. Эффект выталкивания магнитного поля может использоваться в работающих практически без трения подшипниках с "магнитной смазкой" (с взаимным отталкиванием вала и подшипника), для магнитной подвески вагонов сверхскоростного железнодорожного транспорта и т.д. Высокотемпературные сверхпроводники могут найти применение и в медицине при производстве томографов со сверхпроводящими элементами. В настоящее время в мире создано большое количество прототипов и экспериментальных моделей приборов содержащих сверхпроводники.