Источник: Физика и научно-технический прогресс (ФиНаТ - 2008) — 2008 / Материалы Региональной студенческой конференции — Донецк, ДонНТУ — 2008, с. 63.
Открытие высокотемпературной сверхпроводимости явилось ярким событием научно-технического прогресса прошлого века. Сверхпроводимость – это необычное свойство материала, который имеет нулевое электрическое сопротивление на постоянном токе при температуре, близкой к абсолютному нулю – открыта в 1911г. голландским ученым Каммерлинг-Онессом. В 1986 г. был открыт высокотемпературный сверхпроводник (ВТСП) с Тс=94 К – сложный многокомпонентный купрат, состав, кристаллическая структура и свойства которого в настоящее время хорошо изучены. Наиболее высокое значение Тс=164 К имеет соединение на основе купрата ртути синтезированное в 1996г. в России.
Успешное развитие работ по сверхпроводимости характерезуется, прежде всего, стремительным переходом от исследований к созданию технологий производства. Действительно, возможность работы при температурах жидкого азота (77 К или -1960С) значительно упрощает и удешевляет необходимое криогенное оборудование по сравнению с соответствующим оборудованием для работы при температурах жидкого гелия (4,2 К). В исследовательских установках “Токамак”, предназначенных для проведения экспериментов с высокотемпературной плазмой магнитные поля реализуются только с помощью сверхпроводников.
Высокотемпературная сверхпроводимость нашла применение в электронике: электрические фильтры, антенны, приборы медицинской диагностики. Развернуты интенсивные работы по применению сверхпроводимости в таких устройствах, как силовые ВТСП кабели, трансформаторы большой мощности (до нескольких сотен мегавольтампер), мощные токоограничители, индуктивные и механические накопители энергии для линий электропередач, ВТСП генераторы электростанций, ВТСП моторы и судовые двигательные установки, специальные магниты и сетевые приборы.
В электромашиностроении применяются массивные ВТСП материалы. На их основе были разработаны и испытаны электрические двигатели гистерезисного и реактивного типов. Их максимально достигнутая мощность 30-35 кВт. По сравнению с двигателями обычного исполнения, ВТСП двигатели имеют относительно малые размеры и меньший вес. Разработано более десятка опытных образцов однофазных и трехфазных ВТСП кабелей длиной до 610 м на напряжение до 225 В и ток до 3 кА.
Изучено влияние процессов охлаждения и нагревания кабеля в реальных условиях его установки по месту испытаний. Для охлаждения ВТСП кабеля используются в основном рефрижераторы Стирлинга, расходующие около 11 Вт на 1 Вт холода при температурах 80 К. Режим работы таких рефрижераторов - автоматический, ресурс бесперебойной работы – несколько тысяч часов. Эффективность работы рефрижераторов практически не зависит от номинальной мощности аппарата.
Наиболее актуально и экономически оправданно внедрение ВТСП кабелей в распределительных сетях мегаполисов, где в условиях дефицита необходимых площадей стремительно растет потребность в повышении объемов и качества электроснабжения.
Опытная эксплуатация нового СП электротехнического оборудования показала, что использование сверхпроводимости позволяет в 2—3 раза снизить металлоемкость единичных агрегатов, увеличить их КПД, а также улучшить экологические показатели и надежность энергосистем в целом.
Существенное значение в последние годы приобретают вопросы развития водородной и криогенной энергетики. В будущем эффективное производство, хранение, преобразование и передача электроэнергии при возрастании требований к ее качеству станут первостепенными проблемами. За сверхпроводниками будущее энергетики.