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风力涡轮机用超导体增压

点击量:   时间:2017-05-02 08:47:00

保罗·马克斯(Paul Marks)风力涡轮机可能很快就会增压欧洲和美国正在竞相生产这些机器的团队说,用超导线而不是普通铜线缠绕的涡轮机可以将今天的2到3兆瓦的发电机变成10兆瓦的发电机从本质上讲,风力涡轮机很简单 - 一系列连接在转子叶片上的线圈在强磁场的情况下旋转,由固定磁铁提供这会产生电流,但铜线中的电阻限制了可以流过线圈的电流量用无电阻超导体制造线圈可以减轻重量并提高发电量但是,使用超导体并不容易,部分原因在于它们需要的超低温度在与涡轮叶片同时旋转的同时开发可以冷却的线圈是一个巨大的挑战由欧盟资助的一项名为Suprapower的研究项目于12月启动,以解决这一问题 ??制作可与涡轮叶片一起旋转时可以冷却的线圈是一项重大的工程挑战德国卡尔斯鲁厄理工学院的Holger Neumann和Suprapower财团的其他成员正在押注一种新的“高温”超导体,二硼化镁,其工作速度为20开尔文 “它很轻,易于制成电线,与旧的铌钛超导体相比非常便宜,后者需要冷却至4开尔文,”Neumann说温差可能听起来不多,但重要的是,冷却二硼化镁超导体只需要七分之一的功率该团队还必须建造一个称为低温恒温器的套管,其中超导线圈将由气态氦冷却这很棘手,因为它的支撑结构将成为外面温暖世界的“热桥” Neumann认为他们通过外部真空容器和塑料和钛的绝缘内层的新颖布置解决了这个问题但无论他们的技术多好,他们都必须应对超导体的一种不寻常的特性 - 当电线扫过磁场时,它们产生电流的能力就会降低这意味着需要更多的线圈匝数来弥补电流损失,这将抵消一些重量减轻并使涡轮机构造更加昂贵德克萨斯州休斯顿大学的Venkat Selvamanickam表示,“磁通线会干扰电线的输电能力,从而降低其性能”美国政府通过其高级研究计划局 - 能源资助工作 Selvamanickam的团队认为他们已经找到了解决这个问题的方法 - 在电线上添加5纳米宽的锆酸钡颗粒该团队发现,当电线扫过磁场时,这会将磁通线“固定”到位,从而防止形成旋转的磁涡流,从而减少电流到目前为止,他们已经消除了65%的限流问题美国团队声称在建造自己的10兆瓦风力涡轮机的几年内,并表示他们的技术可以使超导电线对分配电力和发电具有吸引力 “如果我们能够在风力涡轮机中展示这种超导线技术,我们认为它更有可能进入电网的电力电缆,”Selvamanickam说韩国全北国立大学(Chonbuk National University)的工程师说,激光可以减少风力涡轮机的停电如果将涡轮机叶片固定到转子上的螺栓开始松动,或者由于雷击而使叶片质量损失,则叶片会撞击涡轮机塔架并脱落但是监测叶片何时开始不对准是昂贵的,因为它涉及用应变传感器对每个叶片进行胡椒化更便宜的答案是在塔上放置一个激光器,然后测量每个叶片经过时的反射时间这样,仅使用一个低成本传感器(Smart Materials and Structures,doi.org / j62)测量所有叶片的偏差更多关于这些主题: