Leden 2007. Téma: Elektrotechnologie; Materiály a komponenty pro elektrotechniku Hybridní automobil Toyota Prius. Aktuální informace z legislativy. Jak utrhnout lokomotivě pastorek. Správná volba napětí žárovky.
Takový generátor ohledem kolísání napětí výkonu stabilnější, méně náchylný „kývání“ samobuzení oproti „konvenčnímu“ generátoru výhodnější vlastnosti hlediska jalového magnetizačního kapacitního výkonu. také kritické proudové hustoty jk. Lze nich řídit průtok proudu podobně jako tranzistoru. Účinnost běžných velkých transformátorů 99,7 takže supravodivé transformátory kromě rozměrů dosud nemají žádné přednosti. Snížení indukčnosti vedení omezuje napěťový pokles vlnový odpor, naopak roste kapacita. Supravodivý stav rovněž poruší působením silných magnetických polí intenzivních elektrických proudů bez změny teploty rezistivita materiálu obnoví znovu začne platit Ohmův zákon.
Přenosové trasy
Mimořádné zmenšení ztrát umožňuje výstavbu přenosových energetických tras větším proudem při nižším napětí (na úroveň středních napětí), tedy přenos vyšších výkonů. Supravodivé kabely lze vyrobit koaxiálním provedení, což dovoluje upravit (snížit) jejich indukčnost volbou vhodných rozměrů izolace.
Možnosti využití supravodivosti energetice elektrotechnice
Vysokoteplotní supravodiče (HTS) lze využít energetických zařízeních. vinutí elektrických strojů synchronních generátorů, magnetických akumulátorů, omezovačů proudu apod. Teploty, při nichž skokem mění fyzikální vlastnosti těchto supravodičů, leží 2212 (–181 °C), 2223 110 (–163 °C). Dosavadní rozměrný, těžký drahý staniční transformátor lze nahradit supravodivým transformátorem přímo pohonném vozidle. Další aplikací Josephsonova součástka složená tří supravodivých vrstev. Takovouto součástku lze nejen zapínat vypínat, ale také měnit její elektrické vlastnosti závislosti velikosti napětí. Podstatou tzv. letech minulého století, jsou bázi soustav yttrium, barium, měď, kyslík (Y-Ba-Cu-O) nebo bázi lanthan, baryum, měď, kyslík (La-Ba-Cu-O), popř. vinutí supravodivých transformátorů ceněna zejména přenosová výkonová kapacita další provozní vlastnosti (rozměry, účin-
Josephsonův jev (Brian David Josephson, britský fyzik) objev kvantového jevu rozhraní dvou supravodičů; roce 1973 získal Nobelovu cenu teoreticky předpověděné fyzikální vlastnosti proudu. Jeho intenzita však závisí vnějších veličinách, jako např. bázi bismutu (Bi). Kvantověfyzikální efekt umožňuje elektronům projít izolátorem, jde tedy průtok proudu. nost), jež lze výhodou využít energetických sítích. Vyloučí tudíž nepříjemnosti elektrickým polem okolo kabelu. Zvyšuje tak přípustný přenášený výkon. Podobně jako kabelů musí běžet chladicí zařízení plný výkon při chodu naprázdno. Tento materiál tedy perspektivní pro přípravu supravodivých kabelů délce pro výrobu transformátorů.
generátorový spínač
ano
ne
spínač vlastní spotřeby generátoru blokový spínač generátoru
ano
ne
ne
ano
kritické indukce materiálu YBCO 123 materiálu 2223 pouze těchto oxidických materiálech, které pracují při teplotě tekutého dusíku (Tk 77,35 K), elektrický proud protéká bez spádu napětí udržuje supravodivém obvodu téměř libovolně dlouhou dobu jeho intenzita nezmenšuje, jeho energie nepřeměňuje Jouleovo teplo. Proto reálná možnost vyrábět např. Zatím však vysoké pořizovací náklady zůstávají nadále problémem.
ELEKTRO 1/2007
27
. Nicméně skupina vědců společnosti Lucent Technologies již vyvinula způsob zhotovování řiditelných supravodivých součástek. Supravodiče pro střídavé proudy ale dosud mají zbytkovou rezistanci, takže vinutí vznikají vždy určité ztráty. Technické označení těchto nových materiálů YBCO 123, BSCO 2212 nebo krátce 2212, popř. Střední vrstva přikládá izolantu, přiloží-li němu elektrické napětí. Větší rozsah přípustného jalového výkonu významný pro spolupráci generátoru ostatními supravodivými zařízeními. Josephsonův kontakt dvě supravodivé vrstvy oddělené velmi tenkou izolační vrstvou. Nejvýznačnější vlastností supravodivých mate-
Tab. týče materiálu 2223, jsou dosud dosažené délky vodičů proudové hustoty (při provozní teplotě okolo 100 kA/cm2. Generátory supravodivým vinutím možné vyrábět pro napětí 110 kV, díky čemuž možné napojit supravodivý kabel 110 bez použití blokového transformátoru. Možnosti použití zkratového omezovače proudu Příklad použití Blokové schéma Použitelnost sítích Použitelnost sítích středního napětí vysokého napětí spojovací spínač ano ano
výstupní spínač
ano
ne
přívodní spínač
ano
ano
Generátory transformátory
Generátory supravodivým vinutím lze vyrábět rotorem bez železa bezdrážkovým statorem (vinutí vzduchovou mezerou). Generátor tak získá příznivější parametry podélné příčné indukčnosti. Další využití rozměrově hmotnostně méně náročného supravodivého zařízení např. Například hodnota hodnoty magnetické indukce Bk, popř. 2223. intenzita okolního magnetického pole. Další nepříznivou skutečností je, při velmi nízkých teplotách klesá rezistance transformátorových plechů, takže rostou ztráty vířivými proudy jádrech transformátorů. Zatím největším problémem však tyto látky „uchladit“ pro dráty pásky velkých délek; ale lze poslední době řešit. Objev uvedených keramických supravodičů byl významný také tím, srovnání materiály pracujícími při teplotě tekutého helia (Tk 4,25 jsou náklady jejich chlazení pouze Nové keramické supravodiče jsou významné další zásadní vlastností ztrácejí supravodivé vlastnosti při překročení kritic2)
riálů mimořádné zmenšení ztrát. Ekonomický přínos supravodivých zařízení vznikne především tam, kde jde eliminaci ztrát, tedy zejména při dlouhodobém odběru proudu sítě.téma
Nové keramické supravodiče
Keramické oxidové supravodiče, objevené 80. železnici. umožňovalo přenos výkonu 650 MV·A vzdálenost několika set kilometrů
