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超導發(fā)電機
用于工業(yè)、軍事等領域的發(fā)電機
簡介
超導發(fā)電機是電機領域的一種新型電機，具有功率密度大、同步電抗小、效率高、維護方便等優(yōu)點，將成為本世紀最有潛力、最理想的能源轉(zhuǎn)換裝置。超導發(fā)電機之所以具有這些優(yōu)點是因為超導發(fā)電機中包含有超導磁體，超導磁體能否正常運行是決定超導發(fā)電機成敗的一個關鍵因素。
特點
超導發(fā)電機可從以下方面改善電力系統(tǒng)：
①能夠極大地降低制造成本及其運行成本；
②可以增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性；
④與目前常用的交流短距離輸變電進行對比研究后發(fā)現(xiàn)，將超導發(fā)電機的輸出轉(zhuǎn)變成直流進行輸變電也是有益的。
研究證實，超導發(fā)電機具有以下特性：負載范圍內(nèi)有較高的效率；體積、質(zhì)量小，有較高的功率密度；噪聲??；使用壽命長；生產(chǎn)成本低；負序能力較強；可增強電網(wǎng)的穩(wěn)定性；維護要求低。
分類及結構
分類
根據(jù)磁通方向，超導發(fā)電機可以分為徑向磁通電機和軸向磁通電機兩種。現(xiàn)有的超導發(fā)電機中，徑向磁通電機占有絕對優(yōu)勢。雖然軸向磁通電機沒有得到很好的推廣，但其可通過增加轉(zhuǎn)子盤的數(shù)量和定子單位而得進一步優(yōu)化，故今后會越來越多地引起人們的重視。
制造工藝
1、繞組的支撐省去鐵芯后，繞組的支撐問題是值得思考的問題。
2、真空密封
超導發(fā)電機
3、繞組的制造
目前，可供有效替代的、同時具備電氣、機械性能的超導材料的研究進展緩慢，繞組的制造工藝變化也不大。不過，最近已有學者提出用雙電樞概念來解決超導發(fā)電機中存在的問題|。
4、線圈檢測及保護
超導發(fā)電機基本工作在大功率情況下。大功率應用喻示有較多匝數(shù)、大的線圈(尤其是電樞)，在系統(tǒng)中將導致大的阻抗和大量的能量儲存。當危及線圈時，應有線圈抑制，能量必須快速移除，以阻止形成的熱點。
5、可靠性驗證
超導發(fā)電機磁負荷較大(約5T)，但要達到實用、大容量，提高臨界送電能力和與常規(guī)發(fā)電機并列運行的能力，必須確保安全穩(wěn)定運行，故對超導發(fā)電機可靠性的要求較高。如何進行可靠性驗證是一個需要思考的問題。
應用
1、工業(yè)應用
隨著對超導發(fā)電機研究的不斷深入以及超導技術的不斷發(fā)展，超導發(fā)電機很可能成為軋鋼、風機、微機械系統(tǒng)、化工、航天航空、采礦、石油與天然氣精煉以及其他重工業(yè)等領域的理想動力。超導電力技術在超導電纜、超導變壓器、超導儲能、超導電動機等領域?qū)⒂袕V泛應用。超導發(fā)電機在工業(yè)上的應用將主要圍繞風力發(fā)電和水力發(fā)電領域。
2、軍事應用
未來，全電艦船上的電源、飛機上的電驅(qū)動電源、主動的空運驅(qū)逐系統(tǒng)與自保護系統(tǒng)等都將出現(xiàn)超導發(fā)電機的身影；艦船及航空器上的激光束武器也將是超導發(fā)電機大顯身手的地方。
3、在大功率風力發(fā)電機方面的應用
與傳統(tǒng)的風力發(fā)電機相比，超導發(fā)電機的質(zhì)量和體積可以減少50%以上(5MW以上的傳統(tǒng)風力發(fā)電機質(zhì)量太大)，具有更高的效率，并有可能省去齒輪變速箱，變?yōu)橹彬?qū)系統(tǒng)。目前，永磁直驅(qū)風力發(fā)電機是一個研究熱點，但近年來，作為能源物資的稀土永磁體的價格不斷提高，并且成為了國家控制商品。而超導發(fā)電機在性能上已遠遠優(yōu)于永磁直驅(qū)發(fā)電機，從材料上也不受稀土永磁體的限制，因此，它將具有非常廣闊的應用前景。
4、特殊應用
隨著涂層超導體價格的不斷降低，超導發(fā)電機也可能作為新的發(fā)電裝置，被用于新一代的火箭系統(tǒng)中，并在無損耗輸電、生物醫(yī)學、磁懸浮運輸和航空航天等領域中大有作為。
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