ارزیابی قابلیت ابررساناها در تجهیزات انتقال برق

– چکیده

در اين مقاله ابتدا به معرفي پديده ابررسانايي پرداخته شده است. با توجه به گسترش روزافزون مصرف انرژي در جهان و روند رو به‌كاهش منابع انرژي، استفاده از اين مواد كه با تلفات كمتر و راندمان بيشتر ما را در مصرف بهينه انرژي ياري مي‌نمايند بسيار مورد توجه قرار گرفته است. از آنجایی که کشورهای مختلف با مسائل فراواني در زمينه توليد و انتقال انرژي مواجه است،آشنايي با اين تكنولوژي جديد و بررسي استفاده بهينه آن مي‌تواند بسيار راهگشا باشد. بدين منظور در این مقاله كاربردهاي حال و آينده اين تكنولوژي در صنعت برق مورد ارزیابی قرار گرفته است.

۲- مقدمه

در سال ۱۹۱۱ يك دانشمند هلندي به نام Heike Kamerlingh Onnes  كه روي تاثیر دماهاي خيلي پايين بر خواص فلزات مطالعه مي‌كرد كشف كرد كه اگر جيوه تا دماي° K 15/4  سرد شود، مقاومت الكتريكي آن به‌طور چشم‌گيري افت مي‌كند و با خطايي كمتر از  برابر صفر می گردد. در سال ۱۹۳۳ مواد ابررسانايي كشف شده بود كه دماي بحراني آنها حدود ۱۰ درجة كلوين بود ولي اتفاق بسيار مهمتري كه در اين سال افتاد كشف خاصيت دوم ابررساناها توسط دو فيزيكدان آلماني به نامهاي Meissner و Ochsenfield بود، آنها دريافتند كه مواد ابررسانا در يك دماي بحراني (‍Tc) علاوه بر رساناي كامل بودن ، داراي خاصيت اساسي ديگري نيز مي‌باشند و آن خاصيت ديامغناطيسی كامل آنهاست ، يعني ابررسانا تا يك حد مشخص به نام شدت ميدان مغناطيسي بحراني (Bc) چنان رفتار مي‌كند كه ميدان مغناطيسي خارجي را طرد مي‌كند. كشف اين خاصيت موجب شد كه ابررسانايي يك مشخصه مجزا در علم مهندسي داشته باشد و ديگر به عنوان حالت حدي مقاومت مواد مطرح نباشد.  

کشف خاصیت ابررسانایی در نخستین مراحل، دانشمندان را مصمم به ساخت منبع لایزالی برای تولید انرژی کرد؛ یعنی ساخت سیم پیچ هایی عظیم از ابررسانا برای صرفه جویی در مصرف برق. اما این بار هم Onnes بود که نشان داد زیاد شدن میدان مغناطیسی باعث از بین رفتن خاصیت ابررسانایی می شود. در واقع هم دما و هم میدان مغناطیسی و هم شدت جریان الکتریکی عبوری در ایجاد خاصیت ابررسانایی در فلزات موثر است.

اگردماي فلزات مختلف را تا دماي معيني(دماي بحراني) پايين آوريم پديده شگرفي در آنها اتفاق مي افتد كه طي آن ،به ناگهان مقاومتشان را در برابرعبور جريان برق تا حد صفر از دست خواهند داد و تبديل به ابررسانا خواهند شد. البته موادي مانند نقره نيز هستند كه مقاومت ويژه شان حتي در دماي صفر درجه كلوين نيز صفر نمي شود. هرچند در اين دما ميتوان بسياري از مواد را ابر رسانا نمود محققان براي رسيدن به چنين دمايي مجبورند از هليم مايع ويا هيدرژن استفاده كنند كه بسيار گرانند. امروزه ابر رسانايي را میتوان در موادي ايجاد کرد كه دماي بحرانيشان زيادتر از ۷۷ درجه كلوين است كه براي رسيدن به چنين دمايي از ازت مايع استفاده مي كنند كه نقطه جوشش ۷۷ درجه كلوين است.

۳- بکارگیری ابررساناها در صنعت برق

۳-۱- کاربرد ابررسانا در سیم و کابل

کشف متحول کننده ابررساناهای دما بالا در سال ۱۹۸۶ منجر به تحول و تولید نوع جدیدی از کابلها در سیستمهای قدرت شد. در ایالات متحده، اروپا و ژاپن رقابت سختی بر روی تجارت تولید آینده کابلهای ابررسانائی وجود دارد. قابلیت هدایت جریان برق در کابلهای (High Temperature Superconductor) HTS  بالغ بر ۱۰۰ بار بیشتر از هادیهای آلومینیومی و مسی متداول می‌باشد. اندازه، وزن و مقاومت این نوع کابلها از کابلهای معمولی بهتر بوده و امروزه تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی در سراسر دنیا سعی دارند با استفاده از تکنولوژی HTS باعث کاهش هزینه‌ها و افزایش ظرفیت و قابلیت اطمینان سیستمهای قدرت شوند. شکل(۱) نمونه ای از ساختار این کابل را نشان می دهد.

تعداد صفحات : ۱۴ صفحه

دانلود کامل مقاله از لینک زیر:

20,000 ریال – خرید

درباره ی kahroba

profile avatar

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.