Supergeleidende Motoren

De Motoren zijn machines die elektroenergie in mechanische energie gebruikend magnetische krachten omzetten. Wanneer de stroom door een draadlijn wordt overgegaan die in een magnetisch veld ligt, worden een draaiende kracht, of de torsie, gecreeerd die de lijn om veroorzaken te roteren. In motoren, wordt deze roterende motie overgebracht aan een schacht. Deze rotatie-energie wordt dan gebruikt voor het nuttige werk in de vorm van mechanische macht. De Industriële motoren worden gebruikt voor het runnen van pompen, ventilators, en compressoren evenals in apparatuur betrokken bij de behandeling en verwerking van vervaardigde materialen. De Mariene aandrijvingsmotoren worden gebruikt om commerciële schepen en oorlogsschepen aan te drijven.

De basiseigenschappen van moderne conventionele AC (wisselstroom) en van GELIJKSTROOM (gelijkstroom) werden elektrische motoren eerst ontworpen in 1890s, en de onderliggende technologie is niet beduidend in het verleden de vijftig jaar veranderd. Ondanks de lange periode waarin de motoren in ontwikkeling zijn geweest, zijn de motoren nog verre van het zijn volkomen efficiënte convertors van elektro aan mechanische energie. De belangrijkste oorzaken van verloren macht in motoren komen uit de elektroweerstand van de draad en uit mechanische wrijving.

Volgens het Ministerie van de V.S. van Energie, vertegenwoordigen de motoren 70% van al die energie door de binnenlandse verwerkende sector en het gebruik meer dan 55% van de totale die stroom wordt verbruikt in Amerika wordt geproduceerd. De Grote elektrische motoren, die groter dan paardekracht 1000, verbruiken meer dan 25% van de totale geproduceerde stroom. Met bepaalde minder belangrijke uitzonderingen, bijna worden alle cruiseschepen vandaag gebouwd met elektroaandrijving, en veel andere types van commerciële schepen en oorlogsschepen keuren nu ook mariene motoren als hun primaire bron van beweging veroorzakende macht goed.

De Supergeleidende motoren zijn nieuwe types van AC synchrone motoren die HTS (suprageleider op hoge temperatuur) winding in plaats van conventionele koperrollen aanwenden. Omdat HTS de draad beduidend grotere stromen kan dragen dan draad kan verkoperen, kan deze winding krachtigere magnetisch velden in een bepaald volume van ruimte produceren.

De Vooruitgang in rolontwerp maakt het voor een supergeleidende machine mogelijk om de machtsoutput van een eveneens geschatte conventionele motor met zo weinig aan te passen zoals één derde de grootte en het gewicht. De kleinere grootte en de compacte aard van supergeleidende motoren laten hen toe om aan lagere kosten worden vervaardigd dan gelijkwaardige conventionele motoren.

Bovendien, resulteert de vervanging van de conventionele winding van de koperrotor met niet bestand HTS rollen in scherp verminderde elektroverliezen in de rotor. De verhoogde elektrostroom in de rotor van de motor resulteert uiteindelijk in de verhoogde machtsdichtheid (en vandaar kleinere grootte). Het HTS kleinere de groottemiddel van de motor het is beduidend lichter, en daarom kan op nieuwe en innovatieve manieren worden gebruikt. Bovendien resulteert de verhoogde efficiency van de motor in lagere bedrijfskosten dan conventionele motoren.

HTS AC hebben de synchrone motoren ook geen ijzertanden in het anker (statorwinding die), niet alleen tot hun kleinere grootte en lichter gewicht bijdraagt, maar ook een significante bron van motorlawaai verwijdert.

Als voorbeeld van de besparingen die uit het gebruik van grote HTS elektrische motoren kunnen voortvloeien, stelt een 1% verhoging van de efficiency van een 5 megawatt (paardekracht ongeveer 6.500) elektrische motor, 7 x 24 in werking, zal resulteren in de besparing van meer dan 430.000 kilowatt-uur elektriciteit per jaar.

HTS de motoren zullen in de grote (1.000 PK en hierboven) commerciële motormarkt concurreren. Deze die motoren zijn ideaal voor gebruik in pompen, ventilators, compressoren, ventilators, en riemaandrijving door nut en industriële klanten, in het bijzonder die wordt opgesteld die ononderbroken verrichting vereisen. Zij zullen voor de grote procesindustrieën zoals staalmalen, pulp en papierverwerking, chemisch product, olie en gasraffinage, mijnbouw en andere op zwaar werk berekende toepassingen geschikt zijn. Een belangrijk en snel groeiend gebruik voor HTS motoren zal in vervoerstoepassingen, in het bijzonder zee en commerciële schipaandrijving zijn, waar grootte en gewichts de besparingen een zeer belangrijk voordeel door ontwerpflexibiliteit te verhogen en beperkte ruimte open te stellen voor ander gebruik zullen opleveren. Een mariene techniek „revolutie“ vindt vandaag in de maritieme industrie plaats, en more and more schepen worden gebouwd met elektromotoren als hun primaire middelen van aandrijving aangezien de voordelen van elektrische aandrijving worden geverifieerd en de nieuwe soorten innovatieve schipontwerpen die elektrische aandrijving opnemen worden geïntroduceerd.

Men schat dat de adresseerbare markt wereldwijd voor grote industriële motoren meer dan $1.2 jaarlijks miljard is. HTS de motoren zullen een aantrekkelijk economisch alternatief aan conventionele motoren krachtens hun lagere eerste bieden (aanwinst) gekost en hun verminderde aan de gang zijnde (werkend) kost. De Elektrische mariene aandrijving is een markt van ongeveer $250 miljoen die sterk groeit. Sommige studies wijzen erop dat deze markt tijdens het volgende decennium zal verviervoudigen. De Supergeleidende specialiteitmotoren zullen voor gebiedtoepassingen bijzonder aantrekkelijk zijn waarin grootte en gewichts gekomen in de overwegingen spelen.

•         Lagere eerste kosten - Wegens besparingen in materialen en arbeid, HTS zullen de motoren minder aan vervaardiging dan hun conventionele tegenhangers kosten.

•         Lagere bedrijfskosten - een HTS synchrone motor heeft aanzienlijk verliezen verminderd, die significante jaarlijkse besparingen in electriciteitsverbruik opbrengen. Voor de ononderbroken motoren van de plichtscyclus, kan een één percentsverhoging van efficiency in duizenden dollars in jaarlijkse energie resulteren - besparingen.

•         Minder trilling en lawaai - de Verwijdering van ijzertanden in de stator resulteert in een lichtgewichtmotor die stille en vlotte verrichting opschept.

•         Kleiner grootte en gewicht - het compacte ontwerp van HTS motoren zal plaatsing in vervoerstoepassingen waar de ruimte en/of het gewicht bij een premie zijn, evenals in verbeteringen van industriële faciliteiten vergemakkelijken waar de verhoogde machtsvereisten met beperkte ruimtebeschikbaarheid strijdig zijn.

•         Verhoogde stabiliteit - de Supergeleidende motoren zijn inherent stabiel elektrischer tijdens tijdelijke werkkrachten dan conventionele motoren omdat zij bij kleine ladingshoeken (15 graden versus 70 graden voor een conventionele motor) werken en een veel hoger piektorsievermogen (~300%) hebben. Dientengevolge, kan de motor grote tijdelijke werkkrachten of oscillerende torsies weerstaan zonder synchrone snelheid te verliezen. De HTS machines vereisen het snelle gebied dwingen niet tijdens snelle ladingsveranderingen of tijdelijke werkkrachten zoals vaak het geval met conventionele machines is.

•         Snellere levering en installatie - de kleinere grootte van supergeleidende motoren zal hen om rechtstreeks aan de klant toelaten worden vervaardigd en worden verscheept zonder dure demontage en het verdere onsite hermontage en testen. Het zou ook mogelijk zijn om motoren tot 5000 PK, 1800 t/min in (de Vereniging van de Nationale Fabrikanten van de Apparatuur') grootte NEMA op een ononderbroken lopende band te bouwen. De Mariene aandrijvingsmotoren kunnen extern aan de schil van schepen in „aandrijvingsstuwraketten“ (of peulen, figuur 1) worden geïnstalleerd, die het potentieel aan dramatisch lagere scheepsbouwkosten hebben en bouwprogramma's verkorten. Deze voordelen zullen de doorlooptijden van leverings verminderen en zullen overheadkosten verminderen. De Peuldragende aandrijvingstoepassingen verstrekken grotere hydrodynamische efficiency en verminderen exploitatiekosten.

De Supergeleidende technologie zal in een verscheidenheid van motorontwerpen worden aangewend. De Industriële HTS motoren worden ontworpen voor toepassing met constante snelheid. Zij zullen bij 1800 of 3600 t/min worden in werking gesteld.

Voor mariene aandrijving, een hoog-torsie, wordt het ontwerp met lage snelheid goedgekeurd. Deze motoren zullen worden ontworpen om bij veranderlijke snelheden onder 200 t/min te werken.

De motoren Van Vandaag zijn fundamenteel gelijkaardig aan de elektrische die motoren over een eeuw worden ontworpen geleden, en de motor verwerkende industrie heeft slechts stijgende verbetering van productontwerp in de loop van de afgelopen vijftig jaar gezien. De komst van supergeleiding op hoge temperatuur heeft tot de kans voor een spectaculaire vooruitgang in de technologie van grote motoren geleid. De enorme kosten, grootte, gewichts en efficiencyvoordelen van supergeleidende machines zullen beduidend de dynamica van de motor verwerkende industrie en het motoreind - gebruikersmarkt veranderen.