Motores Superconductores

Los Motores son las máquinas que convierten energía eléctrica en fuerzas magnéticas consumidores de energía mecánicas. Cuando la corriente se pasa a través de un anillo que mienta en un campo magnético, una fuerza que gira, o la torque, se crea que hace el bucle girar. En motores, este movimiento giratorio se transmite a un árbol. Esta energía rotatoria entonces se utiliza para el trabajo útil bajo la forma de potencia mecánica. Los motores Industriales se utilizan para las bombas, los ventilatores, y los compresores corrientes así como en el equipo implicado en la manipulación y el tramitación de materiales manufacturados. Los motores de la propulsión Marina se utilizan para propulsar los vasos y los buques de guerra comerciales.

Las características básicas de los motores eléctricos convencionales modernos de la CA (corriente alternada) y de DC (corriente continua) primero fueron diseñadas en los 1890s, y la tecnología subyacente no ha cambiado importante en los últimos cincuenta años. A Pesar Del periodo de tiempo muy largo en el cual los motores han estado en el revelado, los motores todavía están lejos de ser transformadores perfectamente eficientes de eléctrico a la energía mecánica. Las causas principales de la potencia perdida en motores vienen de la resistencia eléctrica del cable y de la fricción mecánica.

Según el Ministerio de los E.E.U.U. de Energía, los motores explican el 70% de toda la energía consumida por el sector industrial nacional y lo utilizan sobre el 55% de la energía eléctrica total generada en América. Los motores eléctricos Grandes, ésos mayor de 1000 caballos de fuerza, consumen sobre el 25% de la energía eléctrica generada total. Con algunas anomalías de menor importancia, casi todos los barcos de cruceros se están construyendo hoy con la propulsión eléctrica, y muchos otros tipos de vasos y de buques de guerra comerciales ahora también están adoptando los motores marinos como su fuente primaria de la potencia motiva.

Los motores Superconductores son nuevos tipos de motores síncronos de la CA que empleen enrollamientos del HTS (superconductor de alta temperatura) en lugar de bobinas de cobre convencionales. Porque el cable del HTS puede llevar corrientes importante más grandes que el cable de cobre, estos enrollamientos son capaces de generar campos magnéticos mucho más potentes en un volumen dado de espacio.

Los Avances en diseño de la bobina permiten para que una máquina superconductora corresponda con el rendimiento de potencia de un motor convencional igualmente clasificado con tan poco como una mitad de la talla y el peso. La naturaleza más tamaño pequeño y compacta de motores superconductores permite que sean fabricados en más barato los motores convencionales que equivalentes.

Además, el repuesto de los enrollamientos de cobre convencionales del rotor con el HTS no-resistente enrolla resultados en bajas eléctricas sostenidamente reducidas en el rotor. La corriente eléctrica creciente en el rotor del motor da lugar final a la densidad de potencia creciente (y por lo tanto más tamaño pequeño). Los medios más tamaño pequeño del motor del HTS que es importante más pálida, y por lo tanto que se puede utilizar de nuevas e innovadoras maneras. Además, la eficiencia creciente del motor da lugar a gastos de explotación más inferiores que los motores convencionales.

Los motores síncronos de la CA del HTS también no tienen ningún diente del hierro en la armadura (enrollamientos del estator), no sólo contribuyendo a su peso más tamaño pequeño y más pálido, sino también quitando una fuente importante del ruido del motor.

Como ejemplo de los ahorros que pueden resultar del uso de los motores eléctricos grandes del HTS, un aumento del 1% en la eficiencia de un motor eléctrico de 5 megavatios (aproximadamente 6.500 caballos de fuerza), ejecuta 7 x 24, dará lugar al ahorro sobre de 430.000 kilovatios-hora de electricidad por año.

Los motores del HTS competirán en (1.000 caballos de fuerza y arriba) el mercado comercial grande del motor. Estos motores son ideales para el uso en bombas, ventilatores, compresores, ventiladores, y mecanismos impulsores de cinturón desplegados por los clientes utilitarios e industriales, determinado ésos que requieren el funcionamiento continuo. Serán convenientes para las industrias de proceso grandes tales como fresar de acero, pulpa y el tramitación de papel, substancia química, refinación del petróleo y gas, explotación minera y otras aplicaciones resistentes. Una utilización importante y rápidamente creciente para los motores del HTS estará en aplicaciones del transporte, la propulsión determinado naval y comercial de la nave, donde los ahorros de la talla y del peso proporcionarán a una ventaja dominante aumentando adaptabilidad del diseño y abriendo el espacio limitado para otro las aplicaciones. Una arquitectura naval “revolución” está ocurriendo hoy en la industria marítima, y las naves se están construyendo cada vez más con los motores eléctricos mientras que sus medios primarios de la propulsión como las ventajas de la propulsión eléctrica se están verificando y los nuevos tipos de diseños de nave innovadores que incorporan la propulsión eléctrica se introducen.

Se estima que el mercado direccionable mundial para los motores industriales grandes está sobre $1,2 mil millones anualmente. Los motores del HTS ofrecerán una opción económica atractiva a los motores convencionales en virtud de su primer (adquisición) en curso costada y su reducida más inferior (operatorio) costada. La propulsión marina Eléctrica es un mercado de aproximadamente $250 millones que está creciendo fuertemente. Algunos estudios indican que este mercado cuadruplicará durante la década próxima. Los motores Superconductores de la especialidad serán determinado atractivos para las aplicaciones del lugar en las cuales las consideraciones de la talla y del peso entran en el juego.

•         Baje el primer costo - Debido a ahorros en materiales y trabajo, los motores del HTS costarán menos a la manufactura que sus contrapartes convencionales.

•         Gastos de explotación Más Inferiores - Un motor síncrono del HTS ha reducido considerablemente las bajas, rindiendo ahorros anuales importantes en el consumo de electricidad. Para los motores contínuos del ciclo de trabajo, un aumento del un por ciento en eficiencia puede dar lugar a millares de dólares en ahorros de la energía anuales.

•         Menos vibración y ruido - la Eliminación de los dientes del hierro en el estator da lugar a un motor ligero que se jacte silenciosamente y buen funcionamiento.

•         Más tamaño pequeño y peso - El diseño compacto de los motores del HTS facilitará la colocación en aplicaciones del transporte donde está el espacio y/o el peso en un premio, así como en mejoras de los recursos industriales donde los requisitos de alimentación crecientes están en conflicto con disponibilidad limitada del espacio.

•         Estabilidad Creciente - los motores Superconductores son intrínsecamente más eléctricamente establo durante corrientes momentáneas que los motores convencionales porque operatorio a los pequeños ángulos de la carga (15 grados comparado con 70 grados para un motor convencional) y tienen una capacidad de la torque de un pico mucho más alto (el ~300%). Como consecuencia, el motor puede soportar corrientes momentáneas grandes o torques oscilatorias sin velocidad síncrona perdidosa. Las máquinas del HTS no requieren el campo rápido que fuerza durante cambios o corrientes momentáneas rápidos de carga al igual que a menudo el caso con las máquinas convencionales.

•         Una salida y una instalación Más Rápidas - El más tamaño pequeño de motores superconductores les permitirá ser fabricada y ser expidida directamente al cliente sin desmontaje costoso y reagrupación in situ subsiguiente y prueba. También sería posible construir los motores hasta 5000 caballos de fuerza, 1800 revoluciones por minuto de tamaños de la NEMA (la Asociación de los Fabricantes de Equipamiento Nacionales) en una planta de fabricación contínua. Los motores de la propulsión Marina pueden ser externo instalado al casco de naves en “acometedores de la propulsión” (o las barquillas, el cuadro 1), que tienen el potencial dramáticamente baja costos de la construcción naval y acorta horarios de la construcción. Estas ventajas reducirán plazos de ejecución de la salida y reducirán costos fijos. Las aplicaciones Podded de la propulsión proporcionan a mayor eficiencia hidrodinámica y reducen gastos de explotación.

La tecnología Superconductora será empleada en una variedad de diseños del motor. Los motores Industriales del HTS se diseñan para la aplicación de la velocidad constante. Operatorio en 1800 o 3600 revoluciones por minuto.

Para la propulsión marina, se favorece una alto-torque, diseño de poca velocidad. Estos motores serán diseñados para operatorio a las velocidades variables debajo de 200 revoluciones por minuto.

Los motores De Hoy son fundamental similares a los motores eléctricos diseñados durante hace un siglo, y la industria fabril del motor ha considerado solamente la mejoría ampliada en diseño de producto durante los últimos cincuenta años. El advenimiento de la superconductividad da alta temperatura ha creado la oportunidad para un salto cualitativo en la tecnología de motores grandes. Las enormes ventajas del costo, de la talla, del peso y de la eficiencia de máquinas superconductoras cambiarán importante la dinámica de la industria fabril del motor y del mercado del usuario final del motor.