6174

بررسي ماشين هاي ابررسانايي دمابالا و كاربردهاي آن

۱۳۹۷

دكتر حسين حيدري

چكيده در چند سال اخير كاربردهاي مواد ابررسانا در تجهيزات سيستم هاي قدرت مانند موتورها ، ژنراتورها ، ترانسفورماتورها ، محدودكننده هاي جريان خطا و موارد ديگر رشد و پيشرفت زيادي داشته است و باعث تغييرات مفيدي از جمله كاهش اندازه و ابعاد دستگاه ، افزايش بازده و راندمان ،كاهش تلفات و عملكرد بهتر در ساخت تجهيزات شده است با اين حال هنوز هزينه هاي استفاده از مواد ابررسانا بالا است ولي با پيشرفت روز افزون تكنولوژي باعث كاهش هزينه ها و افزايش بيشتر مواد ابررسانا در تجهيزات مورد نياز در سيستم هاي قدرت مي گردد. مواد ابررسانايي دماي بالا درحال حاضر فقط در ماشين هاي ابررسانايي كاربرد دارند. در هادي‌هاي معمولي مقاومت مخصوص الكتريكي با كاهش دما كاهش مي‌يابد تا به مقدار معيني برسد؛ ولي فلزات وآلياژهايي وجود دارند كه در دماهاي بسيار پايين (حدود صفر مطلق)، يعني در پايين‌تر از دمايي كه دماي جهش يا دماي بحراني ناميده مي شود، مقاومت الكتريكي آن‌ها به صفر مي‌رسد. اين گونه مواد به نام فوق (سوپر يا ابر) هادي‌ها معروف هستند. به عبارت ديگر رسانايي الكتريكي ابررسانا‌ها در عمل بي‌نهايت زياد مي‌باشد، اما متأسفانه اين دماها به اندازه‌اي پايين است كه فقط به كمك سرد كردن با هليم مايع مي‌توان با آن‌ها رسيد. ظاهر شدن خاصيت رساناي الكتريكي بي‌نهايت زياد با رفتار مغناطيسي معين كاملاً در ارتباط است. سراميك‌ها نيز شامل بخش عمده‌اي از مواد غيرفلزي صنعتي هستند. مواد سراميكي استحكام و سختي بالايي دارند. سراميك‌ها پيش از اين به عنوان مواد عايق جريان الكتريكي شناخته مي‌شدند، اما اكنون مي‌توانند به گونه‌اي فرآوري شوند كه رساناي الكتريسيته نيز باشند. محدوده وسيع مواد در اين دسته شامل سراميك‌هايي است كه از مواد رسي و شيشه و سيمان تشكيل مي شود. سراميكها از لحاظ رفتار مكانيكي، سخت اما بسيار ترد هستند. ماشين‌هاي الكتريكي ابررسانا سيستم‌هاي مكانيكي هستند كه با تكيه بر استفاده از يك يا چند عنصر ابر رسانا كار مي‌كنند. از آنجايي كه ابررساناها هيچ مقاومت DC ندارند، از اين رو نسبتاً بيشتر مورد بهره‌برداري قرار مي‌گيرند. مهمترين پارامتري كه بيشترين سهم را در ماشين‌هاي ابررسانا دارد، توليد ميدان مغناطيسي خيلي بالايي است كه در ماشين‌هاي مرسوم امكان‌پذير نيست. اين امر باعث كاهش حجم قابل توجهي در موتور مي شود، كه اين به معني افزايش زيادي در چگالي قدرت مي شود. اگرچه از آنجايي كه ابررساناها فقط در دماي انتقال ابررسانا مقاومت صفر دارند، دماي بحراني كه صدها درجه از دما اتاق كمتر است، سرمازايي ضروري است. در حال حاضر سود بيشتر در موتورهاي الكتريكي Ac ابررسانا وجود دارد. ميدان الكترومغناطيسي جريان مستقيم كه بر روي رتور مي‌چرخد از ابررساناها استفاده مي‌كنند اما جريان متناوب چند فاز بر روي استاتور مي‌چرخد، كه هيچ پشتيباني عملي توسط ابررساناها ندارند و همچنين از هادي‌هاي مسي معمولي و مرسوم استفاده مي‌كنند. اغلب هادي‌هاي استاتور به علت كاهش و نه از بين بردن تلفات مقاومتي آنها سرد مي‌شوند.

6/10/2019 12:00:00 AM

63168

1398/04/24