Навигация
2.2 Надпровідні генератори
Сучасні електрогенератори - великі спорудження, у яких утворюються великі магнітні поля, і з кожним роком їхня потужність зростає. Нажаль, можливості підвищення потужності електричних машин не безмежні. Якби обмотку збудження електричної машини (по суті справи, електромагніт особливої форми) вдалося зробити з надпровідника, це відразу б вирішило ряд проблем. По-перше, зникло б нагрівання. По-друге , збільшились би у машині поля і струми, що привело б до різкого скорочення розмірів машини. Так, надпровідний генератор потужністю 1300 МВт мав би близько 10 м у довжину і масу 280 т. Довжина аналогічної машини звичайної конструкції більш 20 м , маса 700 т. Одна тільки маса ротора, наприклад, зменшилась би у 4...5 разів . Адже метал, з якого виготовлений великий ротор, що швидко обертається, працює в дуже напружених умовах, так що зниження маси і розмірів істотно підвищує механічну надійність конструкції. Можна вказати і на ряд визначених економічних переваг: коефіцієнт корисної дії надпровідних машин вищий , ніж у генераторів традиційної конструкції.
Переваги надпровідних машин стають особливо помітними при потужності генератора більш 1000 МВт. Надпровідники знімають з порядку денного проблему "ліміту потужності", даючи фантастичну можливість будівлі генераторів потужністю аж до 20 000 МВт. Роботи, зв'язані зі створенням могутніх і економічних генераторів, ведуться зараз широким фронтом. Перша експериментальна модель такого генератора була побудована ще в 1967 році. Вона мала потужність усього лише 600 Вт. А в 1982 році був випробуваний генератор потужністю вже 20 МВт. Результати цих експериментів дозволили приступити до будівлі надпровідного генератора потужністю 300 МВт.
2.3 Кабелі для передачі інформації
З ростом споживаних потужностей усе гострішою стає проблема передачі енергії. Джерела енергії і її споживачів часто розділені величезними відстанями. Як краще передавати енергію?
Сьогодні електроенергія передається споживачам в основному за допомогою повітряних ліній передачі (ЛЕП). Для підвищення ефективності роботи таких ліній є єдиний шлях - подальший підйом напруги. Уже давно існують ЛЕП напругою 1 MB і вище, коефіцієнт корисної дії таких ліній близький до 95%.
Повітряні лінії найдешевші , але з ними зв'язані безліч проблем. У них б'ють блискавки, вони заважають будівництву, транспорту, радіозв'язку, псують ландшафт, шкодять фауні і людині. Можна, звичайно, передавати енергію по підземних кабелях, але і тут виникає чимало складностей. Приходиться прокладати кілька паралельних віток кабелю, охолоджувати струмонесучі жили кабелю газом, олією чи водою. Кабельна лінія передачі приблизно в 10...15 разів дорожче повітряної при однаковій провідній здатності. І в повітряній, і в кабельній лінії приблизно десята частина енергії губиться при нагріванні струмопровідних жил.
Звичайно ж, дуже заманливим для рішення цієї проблеми є явище надпровідності. Провідник без опору ідеально підходить саме для цієї мети. Перші кроки в цьому напрямку були зроблені ще в 60-х роках. Уже тоді американець Р. Мак-фи підрахував, що по надпровідному кабелю товщиною в руку можна пропускати всю пікову потужність, що виробляється електростанціями США.
Ідея створення надпровідних кабелів зміцнювалася в гострій науковій боротьбі. Необхідно було вирішити, чи буде застосування надпровідників економічно конкурентно здатним в якому-небудь інтервалі напруг. Виконаний ще радянськими інженерами техніко-економічний аналіз показав, що при великій потужності надпровідний кабель є в 2..3 рази дешевшим звичайного, а втрати енергії в ньому скорочені приблизно в 25 разів. Сам по собі надпровідний матеріал набагато дорожчий міді, однак струмонесуча жила виявляється дешевшою. Причина ясна: адже по проводу площею перетину 1 мм2 можна пропускати не 1...2 А, а 10 кА.
Тут треба відзначити, що в кабелях змінного струму деяка частина енергії все-таки губиться. Справа в тому, що при протіканні змінного струму у надпровідному кабелі з'являється електричний опір. Обумовлено це явище впливом змінного електричного поля на неспарені електрони в надпровіднику. Протягом одного півперіоду струму їхня швидкість наростає від нуля до максимуму і знову падає до нуля, a потім струм змінює напрямок на протилежний, і усе повторюється знову.
Таким чином, струм що йде по надпровіднику витрачає свою енергію на коливальні рухи електронів. Виникаючий опір, хоча він і малий в порівнянні з опором металу в нормальному стані, усе-таки приводить до виділення тепла, і кабель треба охолоджувати.
Основні труднощі, що виникають при прокладанні надпровідного кабелю - тепловий захист надпровідника. Охоронити кабель від великого припливу тепла ззовні можна за допомогою вакуумної ізоляції. Кабель має вид багатошарової труби і, по суті, являє собою кріостат. Поперечний переріз такого кабелю схематично показано на рисунку 14.
| Вакуумна ізоляція |
Рис .14
Внутрішня труба діаметром близько 70 мм, покрита шаром надпровідного матеріалу товщиною близько 0,3 мм, заповнена рідким гелієм, який женуть по ній насоси. В якості надпровідника може бути використаний, наприклад, сплав ніобію, титана і цирконію. Між першою і другою трубами вакуумна ізоляція, між другою і третьою протікає рідкий азот, між третьою і четвертою (зовнішньою) знову вакуумна ізоляція.
Незважаючи на простоту конструкції, монтаж такої лінії пов’язаний із значними труднощами.
Треба забезпечити герметичність кабелю, навчитися збирати його з окремих коротких відрізків, розробити рефрижератори, компенсатори деформацій і інше устаткування. "Холодні" лінії повинні витримувати перевантаження й аварійні режими, тому важливо удосконалювати і стабілізацію ліній.
Похожие работы
... про те, що екрануючі струми приводять до появи намагніченості, відповідної намагніченості ідеального феромагнетика з магнітною сприйнятливістю, рівною мінус одиниці. 5.Надпровідники першого та другого роду. Надпровідники першого роду. Проаналізуємо протікання струму по провіднику круглого поперечного перерізу, що знаходиться в надпровідному стані. У відмінності від екрануючого струму, що ...
... ї стабілізації різних рухомих об'єктів, в заспокоювача хитавиці корабля, для стабілізації літального апарату та інших, а також для визначення викривлення бурових свердловин, шахт і т.д. 3 Гіроскопи в науці В даний час деякі моделі мобільних телефонів та ігрових контролерів обладнуються датчиками прискорення, так званими акселерометра. Такі датчики дозволяють управляти цими пристроями, зді ...
... принципово нових технологій: мембранної, лазерної, плазмової, вакуумної, детонаційної та ін; прискорений розвиток біотехнології, яка сприяє створенню безвідходних технологічних процесів, нарощуванню обсягів виробництва сировини, продовольчих ресурсів. Рівень науково-технічного прогресу можна оцінити цілим рядом показників. Серед показників НТП особливе місце належить показникам технічного рівня ...
... і застосуванням машин. Господарство в більшій мірі спеціалізується на вирощуванні і реалізації зернових культур і соняшника, а також продукції тваринництва. Таблиця 1.Структура товарної продукції в ВАТ "Комсомолець" Арцизького району Одеської області Вид продукції 2004 рік 2005 рік 2006 рік В середньому Тис.грн. % Тис.грн. % Тис.грн. % Тис.грн. % Зерно 1690 17,9 2466 29,9 ...
0 комментариев