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.
Takovouto součástku lze nejen zapínat vypínat, ale také měnit její elektrické vlastnosti závislosti velikosti napětí. Střední vrstva přikládá izolantu, přiloží-li němu elektrické napětí. Generátory supravodivým vinutím možné vyrábět pro napětí 110 kV, díky čemuž možné napojit supravodivý kabel 110 bez použití blokového transformátoru. Zvyšuje tak přípustný přenášený výkon. železnici. Teploty, při nichž skokem mění fyzikální vlastnosti těchto supravodičů, leží 2212 (–181 °C), 2223 110 (–163 °C). Podstatou tzv. Další aplikací Josephsonova součástka složená tří supravodivých vrstev.téma
Nové keramické supravodiče
Keramické oxidové supravodiče, objevené 80. Generátor tak získá příznivější parametry podélné příčné indukčnosti. Takový generátor ohledem kolísání napětí výkonu stabilnější, méně náchylný „kývání“ samobuzení oproti „konvenčnímu“ generátoru výhodnější vlastnosti hlediska jalového magnetizačního kapacitního výkonu.
Přenosové trasy
Mimořádné zmenšení ztrát umožňuje výstavbu přenosových energetických tras větším proudem při nižším napětí (na úroveň středních napětí), tedy přenos vyšších výkonů. Dosavadní rozměrný, těžký drahý staniční transformátor lze nahradit supravodivým transformátorem přímo pohonném vozidle. Vyloučí tudíž nepříjemnosti elektrickým polem okolo kabelu. Další využití rozměrově hmotnostně méně náročného supravodivého zařízení např. Tento materiál tedy perspektivní pro přípravu supravodivých kabelů délce pro výrobu transformátorů. 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. Snížení indukčnosti vedení omezuje napěťový pokles vlnový odpor, naopak roste kapacita. Ekonomický přínos supravodivých zařízení vznikne především tam, kde jde eliminaci ztrát, tedy zejména při dlouhodobém odběru proudu sítě. Jeho intenzita však závisí vnějších veličinách, jako např. 2223. týče materiálu 2223, jsou dosud dosažené délky vodičů proudové hustoty (při provozní teplotě okolo 100 kA/cm2. Proto reálná možnost vyrábět např. Zatím však vysoké pořizovací náklady zůstávají nadále problémem. Podobně jako kabelů musí běžet chladicí zařízení plný výkon při chodu naprázdno. Technické označení těchto nových materiálů YBCO 123, BSCO 2212 nebo krátce 2212, popř.
Možnosti využití supravodivosti energetice elektrotechnice
Vysokoteplotní supravodiče (HTS) lze využít energetických zařízeních. bázi bismutu (Bi). také kritické proudové hustoty jk. Větší rozsah přípustného jalového výkonu významný pro spolupráci generátoru ostatními supravodivými zařízeními. 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. intenzita okolního magnetického pole. Kvantověfyzikální efekt umožňuje elektronům projít izolátorem, jde tedy průtok proudu. vinutí elektrických strojů synchronních generátorů, magnetických akumulátorů, omezovačů proudu apod. Supravodivý stav rovněž poruší působením silných magnetických polí intenzivních elektrických proudů bez změny teploty rezistivita materiálu obnoví znovu začne platit Ohmův zákon. Nicméně skupina vědců společnosti Lucent Technologies již vyvinula způsob zhotovování řiditelných supravodivých součástek. Například hodnota hodnoty magnetické indukce Bk, popř. Supravodivé kabely lze vyrobit koaxiálním provedení, což dovoluje upravit (snížit) jejich indukčnost volbou vhodných rozměrů izolace. Nejvýznačnější vlastností supravodivých mate-
Tab. Další nepříznivou skutečností je, při velmi nízkých teplotách klesá rezistance transformátorových plechů, takže rostou ztráty vířivými proudy jádrech 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. Josephsonův kontakt dvě supravodivé vrstvy oddělené velmi tenkou izolační vrstvou. Supravodiče pro střídavé proudy ale dosud mají zbytkovou rezistanci, takže vinutí vznikají vždy určité ztráty.
ELEKTRO 1/2007
27
. umožňovalo přenos výkonu 650 MV·A vzdálenost několika set kilometrů. Lze nich řídit průtok proudu podobně jako tranzistoru. nost), jež lze výhodou využít energetických sítích. 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. Zatím největším problémem však tyto látky „uchladit“ pro dráty pásky velkých délek; ale lze poslední době řešit. Účinnost běžných velkých transformátorů 99,7 takže supravodivé transformátory kromě rozměrů dosud nemají žádné přednosti. 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)
