تعاریف وابسته ژنراتور ها، ابررسانا ها و ترانسفورماتور ها

موتورها و ژنراتور ها

در اثر کاهش مقاومت، استفاده از ابررسانا در ژنراتور ها و موتورها باعث بهبود راندمان می شود. همچنین این کاهش مقاومت باعث می شود تا ماشین های الکتریکی که در آنها از ابررسانا استفاده شده است، نسبت به انواع مسی و به ازای گشتاور یکسان قابلیت کار در سرعت کمتری را داشته باشند.

چرا که به ازای توان ورودی یکسان، با حذف تلفات توان در مقاومت سیم پیچ مسی، این توان اتلافی به توان مفید در خروجی تبدیل می شود. به طور مثال در امریکا 60 درصد توان مصرفی توسط موتورهای الکتریکی مصرف می شود که از این مقدار 70 درصد آن مربوط به موتورهای با توان بیش از 350 KW است.

در ایران نیز حدود 40 درصد بار الکتریکی مصرفی را انواع موتورهای الکتریکی کوچک و بزرگ تشکیل می دهند. صرفه جویی هر اندازه کوچک در مصرف انرژی این تجهیزات بسیار با ارزش می باشد.

به دلیل بالا بودن ظرفیت عبور جریان در سیم های HTS و در نتیجه تولید میدان مغناطیسی قوی­تر به ازای سیم پیچ کمتر، حجم و وزن تجهیزاتی که با به کارگیری آنها ساخته می شوند، خیلی کمتر از انواع مسی خود خواهند بود. بنابراین در مواردی که وزن، اندازه، توان و سرعت پایین از فاکتورهای تعیین کننده هستند، HTS نسبت به مس برتری دارد.

به کارگیری این نوع موتورها و ژنراتورها برای استفاده وسیع در صنعت، هنوز در ابتدای راه قرار دارد. همانطور که اشاره شد تنش موجود در قسمت های گردان و به کارگیری آنها در دمای بسیار پایین، طراحی و ساخت این سیستم ها را مشکل می کند[9].

در یک ماشین الکتریکی معمولاً در روتور از HTS و در استاتور از مس استفاده می شود. البته در بعضی از طراحی ها عکس این حالت استفاده می شود یا اینکه در هر دو قسمت از HTS استفاده می گردد. از شرکتهای فعال در این زمینه، می توان Siemens، AMSC، General Electric و Westinghouse را نام برد.

ژنراتور های هیدرودینامیك مغناطیسی

اصول کلی ژنراتور های هیدرودینامیك مغناطیسی كه از سال 1959 پژوهش هایی برای تولید برق به وسیله آنها شروع شده و هنوز ادامه دارد، بر این اساس است که جریان گاز پلاسما (بسیار داغ) یا فلز مذاب از میان میدان مغناطیسی قوی عبور داده می‌شود.

با عبور گاز داغ یا فلز مذاب، در اثر میدان مغناطیسی بسیار قوی موجود، یونهای مثبت و منفی به سمت الکترودهایی که در بالا و پایین جریان گاز پلاسما یا فاز مذاب قرار دارند، جذب می‌شوند و مانند یك ژنراتور جریان مستقیم الكتریسیته تولید می کنند. جریان خروجی این ژنراتور جریان مستقیم را می توان به وسیله اینورترهای الکترونیک قدرت، به برق جریان متناوب تبدیل و به شبکه متصل کرد.

با توجه به هزینه بالای تولید الكتریسیته در این ژنراتورها، استفاده از آنها تنها به منظور یكنواختی منحنی مصرف در زمانهای پرباری شبكه مفید است. سیم‌پیچ های بزرگ ابررسانا كه از مواد ابررسانای متعارف مانند آلیاژ نیوبیوم تیتانیوم ساخته شده‌اند برای تولید میدانهای مغناطیسی بسیار قوی مناسب و قابل استفاده است.

به طور مثال اگر فاصله دو الكترود 1/0 متر، سرعت یونها 400 متر بر ثانیه و میدان مغناطیسی سیم پیچهای HTS 5 تسلا باشد، ولتاژ خروجی 200 ولت خواهد بود و در طول كانال 6 متری و با قطر یك متر، 40 مگاوات انرژی قابل تولید است. مزیت اصلی ژنرتورهای هیدرودینامیك مغناطیسی وزن نسبتاً كم آنها در مقایسه با ژنراتورهای متعارف است كه استقبال از كاربرد آنها را در صنایع هوایی و دریایی موجب شده است.

ترانسفورماتورهای HTS

استفاده از مواد ابررسانا در سیم بندی ترانسفورماتورها باعث كاهش در تلفات، وزن و ابعاد ترانسفورماتور نسبت به انواع متداول ترانسفورماتورهای روغنی شده و به علاوه تأثیر قابل توجهی نیز در افزایش بازده، كاهش افت ولتاژ و افزایش ظرفیت اضافه بار ترانسفورماتور دارد. استفاده از ترانسفورماتورهای ابررسانا با توجه به حجم كم و عدم استفاده از روغن برای خنك‌سازی، نقش قابل ملاحظه‌ای در بهبود فضای شهری و كاهش هزینه‌های زیست محیطی خواهد داشت[12]. در مورد ترانس های HTS به طور مفصلتر در بخش های مربوطه بحث می­شود.

کاربرد ابررسانا در فیلترهای رادیویی

از دیگر موارد استفاده از ابررساناها، کاربرد آنها در فیلترهای رادیویی می­باشد. این فیلترها در آنتن­های فرستنده وگیرنده­ی موبایل و یا رادارها به کار می­رود.