Научная статья на тему 'СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ЭНЕРГЕТИКИ: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ'

СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ЭНЕРГЕТИКИ: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
495
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СВЕРХПРОВОДНИКИ / SUPERCONDUCTORS / ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА / ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / ENERGY EFFICIENCY / AC GENERATORS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Самойленков С.В., Кучаев А.И., Иванов С.С.

В статье подробно рассмотрены основные достижения в области создания генераторов переменного тока на основе сверхпроводников от первых исследований 60-х годов до создания генераторов мощностью 70 МВт. Обсуждены особенности конструкции, приведены основные преимущества сверхпроводниковых машин по сравнению с традиционным оборудованием. Обсуждаются перспективы этого направления развития генерирующей техники для электроэнергетики.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Самойленков С.В., Кучаев А.И., Иванов С.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SUPERCONDUCTING AC GENERATORS FOR ENERGETICS: THE HISTORY OF DEVELOPMENT

In this article, the overview of the development of superconducting AC generators is given, starting from early studies made in 1960s to the recent development of 70 MW class machines. The design aspects are discussed and main advantages of superconducting machines as compared to traditional ones are outlined. The perspectives of this way of generation equipment development are discussed.

Текст научной работы на тему «СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ЭНЕРГЕТИКИ: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ»

ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ И АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

BASIC PROBLEMS OF ENERGY AND RENEWABLE ENERGY

СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

SUPERCONDUCTIVITY MATERIALS

Статья поступила в редакцию 21.10.2011. Ред. рег. № 1132 The article has entered in publishing office 21.10.11. Ed. reg. No. 1132

УДК 621.313.12, 53.06, 537.95

СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ЭНЕРГЕТИКИ: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ

12 1 2 С. В. Самойленков ', А. И. Кучаев , С. С. Иванов

1ЗАО СуперОкс

143082 Московская область, Одинцовский р-н, д. Жуковка, д. 141-1 E-mail: ssv@superox.ru 2 Объединенный институт высоких температур РАН 125412 Москва, ул. Ижорская, д. 13/19 Тел.: +7 (495) 485 82 44, e-mail: ssi@mpei.ac.ru

Заключение совета рецензентов: 26.10.11 Заключение совета экспертов: 30.10.11 Принято к публикации: 05.11.11

В статье подробно рассмотрены основные достижения в области создания генераторов переменного тока на основе сверхпроводников от первых исследований 60-х годов до создания генераторов мощностью 70 МВт. Обсуждены особенности конструкции, приведены основные преимущества сверхпроводниковых машин по сравнению с традиционным оборудованием. Обсуждаются перспективы этого направления развития генерирующей техники для электроэнергетики.

Ключевые слова: сверхпроводники, генераторы переменного тока, энергосбережение.

SUPERCONDUCTING AC GENERATORS FOR ENERGETICS: THE HISTORY OF DEVELOPMENT

S.V. Samoilenkov1'2, A.I. Kuchaev1, S.S. Ivanov2

'SuperOx Ltd 141-1 Zhukovka, Moscow reg., 143082, Russia E-mail: ssv@superox.ru 2Institute of High Temperature RAS 13/19 Izhorskaya str., Moscow, 125412, Russia Tel.: +7 (495) 485 82 44, e-mail: ssi@mpei.ac.ru

Referred: 26.10.11 Expertise: 30.10.11 Accepted: 05.11.11

In this article, the overview of the development of superconducting AC generators is given, starting from early studies made in 1960s to the recent development of 70 MW class machines. The design aspects are discussed and main advantages of superconducting machines as compared to traditional ones are outlined. The perspectives of this way of generation equipment development are discussed.

Keywords: superconductors, AC generators, energy efficiency.

С.В. Самойленков

Сведения об авторе: с.н.с. ОИВТ РАН, доцент, канд. хим. наук, лауреат конкурсов «Новая Генерация» (2006) и «Энергия молодости» (2008), технический директор ЗАО «СуперОкс», профессиональный опыт 15 лет.

Научные интересы: сверхпроводники, неорганические материалы, технология получения функциональных покрытий. Публикации: 70.

А.И. Кучаев

Сведения об авторе: ген. директор ЗАО «СуперОкс». Образование: МФТИ, профессиональный опыт 10 лет.

Научные интересы: сверхпроводники, новые неорганические материалы, развитие инновационных технологий. Публикации: 5.

С. С. Иванов

Сведения об авторе: зав. лаб. ОИВТ РАН, канд. техн. наук, профессиональный опыт 30 лет. Научные интересы: прикладная сверхпроводимость, энергетика. Публикации: 20.

Явление сверхпроводимости, открытое 100 лет назад голландским ученым Каммерлинг-Онессом, не находило никакого практического применения 50 лет, оставаясь все это время лишь объектом фундаментальных физических исследований. При этом практический потенциал сверхпроводников очевиден, об их использовании задумался уже сам Кам-мерлинг-Оннес, всего через 2 года после открытия эффекта предлагая создать сверхмощный магнит из свинцовых или ртутных проводов [1]. Через ртутный провод при температуре жидкого гелия без выделения джоулева тепла удавалось пропустить ток с плотностью 1000 А/мм2, что, казалось бы, открывало широкие возможности по созданию магнитного поля. Однако сверхпроводимость в чистых металлах исчезала при превышении критического значения магнитного поля, которое для сверхпроводников (СП) 1-го рода составляет величину не более 2000 Э [2], так что требуемой плотности тока в соленоиде тогда достичь не удалось. Лишь после многолетнего развития теоретической базы, открытия сверхпроводников 11-го рода и создания в начале 1960-х годов на их основе первых практически применимых токонесущих элементов (проводов) начали разрабатываться подходы, открывающие пути к использованию сверхпроводящих материалов для создания мощного и компактного электротехнического оборудования.

Одной из наиболее перспективных областей применения сверхпроводников являются вращающиеся электрические машины, использующиеся для генерации электроэнергии практически во всех типах электростанций. Сегодня, когда вопросы энергосбережения и рационального использования природных ресурсов являются крайне актуальными, создание и внедрение более эффективного генерирующего оборудования имеет труднооспоримый приоритет.

Применение сверхпроводников позволяет создать синхронные генераторы переменного тока, обладающие высокой эффективностью и мощностью при относительно небольших размерах и массе. Так, сверхпроводниковая машина мощностью 30 МВт, рассчитанная на скорость вращения ротора 120 об./мин, имеет длину около 2,5 м (традиционный аналог - 4,5 м) и массу около 40 т (традиционный аналог - 250 т) [3]. Такого значительного уменьшения в размерах и массе удается достичь даже несмотря на необходимость использования криосисте-мы для охлаждения сверхпроводника до рабочей температуры. Немаловажно, что при этом СП генераторы являются более надежными при использовании в электросетях, обладая более широкими пределами изменения реактивной мощности и более низким реактивным сопротивлением [3]. По сравнению с традиционным оборудованием СП генераторам также свойственны пониженные вибрация и шум. Существенный вклад в долговечность оборудования вносит и низкая температура, при которой используются сверхпроводники. Так, средний срок службы

роторов генераторов, используемых в электроэнергетике, ограничен 30-40 годами из-за старения изоляции. Этот неблагоприятный фактор полностью отсутствует у криогенных СП устройств, которые из-за низких рабочих температур могут обладать почти неограниченным сроком службы.

Два основных преимущества СП генераторов: их компактность и высокая эффективность - диктуют области их первоочередного применения. Компактные генераторы электрической энергии с базированием на мобильной платформе (самолете, судне, поезде или автомобиле) представляют большой интерес для военных применений [4]. От наличия мобильных генераторов мощностью в десятки и сотни МВт зависит создание электромагнитного оружия, боевых лазеров и систем электромагнитного запуска [5, 6]. Интересно, что сама по себе высокая эффективность главным преимуществом для мобильных генераторов не является, важнее оказывается тот факт, что в СП оборудовании лишь очень малая часть энергии выделяется в виде тепла, которое для обеспечения теплового баланса надо отводить от системы [4]. Для компактных и мобильных СП генераторов имеются и мирные применения, например, в качестве резервных источников энергии в аэропортах, больничных центрах, на критических производствах. Серьезные шансы на применение у таких машин есть и в судоходной промышленности, как в военной, так и в гражданской ее части.

Создание стационарных СП генераторов с высоким КПД (> 99%) имеет большое значение как для традиционной, так и для альтернативной электроэнергетики. По оценке министерства энергетики США, повышение эффективности преобразования энергии на 0,5% позволит экономить до 200 тыс. долл. США в год на каждый генератор мощностью 100 МВт [7]. Японские специалисты оценивают объем только японского рынка СП генераторов мощностью более 200 МВт в 440 млн долл. США ежегодно [8].

Начавшаяся более 40 лет назад история создания СП генераторов отражает в себе непростые пути развития технологии СП проводов. Широкое распространение силовых СП устройств возможно лишь при условии, что характеристики провода отвечают крайне жестким требованиям: необходимо, чтобы сверхпроводник при рабочей температуре передавал ток порядка 3000 А в рабочем поле до 4-5 Тл [8]. Для создания одного генератора мощностью 100 МВт необходимо не менее 10 километров такого проводника [8]. При этом одним из основных факторов является стоимость проводника и наличие его на рынке в достаточно больших количествах. В силу упомянутых причин в разработках мощных СП генераторов на протяжении нескольких десятков лет использовали почти исключительно провод из №-Т1 с рабочей температурой около 4 К, который является самым массовым сверхпроводниковым продуктом. Стоимость такого провода в зависимости от исполнения составляет от 2 до 10 долл. США за 1 кАм. №-Т1

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (102) 2011

© Scientific Technical Centre «TATA», 2011

провод широко применяется также в современных медицинских томографах и ускорителях.

СП генераторы делят обычно на два типа (рис. 1). Первый тип составляют классические, или гибридные, СП генераторы. В них сверхпроводник применяют только в возбуждающей обмотке (как правило, ротора), а для другой обмотки используют, например, медный провод, как в обычном генераторе. На разработке этого варианта американская компания General Electric строит свою долгосрочную стратегию, предлагая заменить в существующем генерирующем оборудовании обычные роторы на сверхпроводящие [7]. В такой конструкции по сверхпроводнику течет только постоянный ток, что заметно уменьшает потери. К недостаткам гибридной схемы относят необходимость надежной теплоизоляции возбуждающей обмотки от «теплой» части генератора. Этого достигают с использованием вакуумного барьера по типу сосуда Дьюара. Существенное внимание приходится уделять электромагнитному экранированию СП обмотки с целью снизить вклад вихревых токов [4].

Рис. 1. Схема гибридного (вверху) и полностью криогенного

(внизу) СП генератора Fig. 1. The scheme of hybride (upper image) and fully cryogenic (lower image) superconducting generators

Второй тип составляют полностью криогенные СП генераторы, в которых обе обмотки выполнены из сверхпроводника. В данном случае охлаждению до рабочей температуры подвергается весь генератор. При использовании этой конструкции появля-

ются дополнительные требования к сверхпроводнику, составляющему обмотку статора, так как потери в нем на переменном токе могут быть очень существенными. В первую очередь сверхпроводящий токонесущий элемент стремятся сделать многожильным с очень малым диаметром отдельных проводников (менее 1 мкм). Достоинством конструкции являются меньшие размеры и масса по сравнению с гибридной схемой.

Одной из первых СП вращающихся машин был генератор мощностью 50 кВт, рассчитанный на скорость вращения ротора 24000 об./мин, изготовленный и испытанный в 1967 году американской фирмой Dynatech [9]. Этот генератор был выполнен из провода на основе сверхпроводника Nb3Sn и представлял собой полностью криогенный СП генератор. Несмотря на то, что при испытаниях достичь номинальной скорости вращения не удалось и испытания в целом признаны неуспешными, этот первый опыт оказался полезным. В частности, конструкция обнаружила принципиальные ограничения, связанные с использованием сверхпроводника на переменном токе [4].

Вскоре после этого СП генератор мощностью 80 кВт (3600 об./мин) был создан и успешно испытан в Массачусетском Институте Технологий (MIT) [10]. В этой машине сверхпроводниковым был только ротор, а статор был медным с воздушным охлаждением.

Американская фирма Westinghouse построила и испытала в 1972 году СП генератор мощностью 5 МВт (рис. 2). Этот генератор успешно прошел непрерывные тестовые испытания в течение 10 суток, что продемонстрировало надежность и возможность практического использования такого оборудования [11]. В этой работе был непосредственно использован опыт создания генератора мощностью 80 кВт [10].

Рис. 2. Сверхпроводниковый генератор мощностью 5 МВт

(Westinghouse), начало 70-х гг. Fig. 2. 5MW superconducting generator built by Westinghouse, early 1970s

После этого компания Westinghouse по заказу ВВС США разработала легкий высокооборотный СП генератор, предназначенный для военных примене-

ний, мощностью также 5 МВт (400 Гц, 12000 об./мин). Сверхпроводниковый ротор этого генератора был испытан в 1974 г. [12]. Достижение столь высоких характеристик открыло путь к созданию машин большего размера, и уже к середине 70-х СП генераторы мощностью порядка 1 ГВт считались принципиально реализуемой задачей.

В 1975 г. было начато сотрудничество между Westinghouse и институтом исследований силовой электротехники ЕРЫ по разработке генераторов мощностью 300 и 1200 МВт. Основной целью данного проекта являлось создание генератора, обладающего по сравнению с традиционным оборудованием меньшими размерами и массой, повышенной эффективностью и надежностью. Достижение этих характеристик предполагалось при сопоставимой конечной стоимости оборудования. В 1983 г. эта программа, однако, была закрыта в связи с финансовыми причинами. Тем не менее, работа над ней позволила продемонстрировать несколько принципиальных преимуществ СП генераторов: улучшенную стабильность, расширенные пределы изменения реактивной мощности, возможность поднять напряжение на обмотках до уровня передающей сети, что позволяет избавиться от использования повышающего трансформатора [13].

Рис. 3. Синхронные СП генераторы мощностью 20 МВт (General Electric). Вверху: генератор 60 Гц для электроэнергетики; внизу: высокооборотный высокочастотный для военного самолета. Начало 1980-х гг.

Fig. 3. 20 MW synchronous superconducting generators (General Electric). upper image: 60 Hz machine for power utility; lower image: high frequency airborne generator for military applications. Early 1980s

Большая работа по созданию СП генераторов была проведена фирмой General Electric. В конце 1970-х был разработан и полностью испытан с нагрузкой генератор мощностью 20 МВт (3600 об./мин). Обмотка ротора была изготовлена из Nb-Ti сверхпроводника и охлаждалась жидким гелием. По результатам испы-

таний СП генератор удовлетворил всем целям проекта [14]. В то же время компанией был изготовлен компактный высокооборотный генератор мощностью 20 МВт, который предназначался для использования на военном воздушном судне (рис. 3) [15].

Большое внимание разработке СП генераторов уделялось в ФРГ компанией Siemens в сотрудничестве с KWU. Эта работа была инициирована в начале 70-х, а главным ее результатом было создание укороченного СП ротора, который должен был бы послужить прототипом для большого СП генератора мощностью 850 МВт (3000 об./мин). Созданное оборудование прошло целый ряд успешных испытаний, в т.ч. через СП обмотку был пропущен ток 5,5 кА, при этом перехода сверхпроводника в нормальное состояние не наблюдалось. Однако в связи с целым рядом задержек в изготовлении компонентов и финансовыми соображениями основные динамические испытания этой машины так и не состоялись и программа была закрыта в 1991 г. [16].

Интенсивная работа по созданию СП генераторов велась и во Франции, в основном силами компании ALSTOM. Этой фирмой был создан прототипный СП ротор для машины мощностью 250 МВт [17]. Для изготовления обмоток использовался многожильный СП провод.

Рис. 4. СП генератор КТГ-20 мощностью 20 МВт,

СССР, начало 80-х [18, 20] Fig. 4. 20 MW superconducting generator КТГ-20, USSR, early 1980s [18, 20]

Уникальный опыт разработки СП генераторов был накоплен в СССР [18]. Исследования в этом направлении начались в 60-х в Институте электромеханики в Ленинграде (позже - ВНИИЭлектромаш). Первая электрическая машина со сверхпроводниками была спроектирована уже в 1963 г., мощность ее составляла всего несколько ватт. В 1967 г. был создан и успешно испытан СП генератор со сверхпроводящей обмоткой возбуждения мощностью 1,8 кВт, при этом в конструкции были использованы провода отечественного производства на основе сплава Nb-Zr. Через два года была создана и испытана машина мощностью уже 18 кВт [19]. Последовательная и весьма объемная работа привела к созданию в 1980 г. СП генератора КТГ-20 мощностью 20 МВт, 3000 об./мин (рис. 4). Эта машина прошла всесторонние испытания в 1982-1992 гг., в том числе в системе

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (102) 2011

© Scientific Technical Centre «TATA», 2011

«Ленэнерго», где она выполняла функцию синхронного компенсатора. Испытания были признаны весьма успешными. Следующим шагом было изготовление на предприятии «Электросила» СП генератора КТГ-300 мощностью 300 МВт. Из-за наступивших в конце 1980-х проблем с финансированием эта работа не была завершена, но проект продвинулся значительно дальше аналогичного проекта Westinghouse, т.к. в результате была создана центральная часть ротора с СП обмоткой возбуждения.

Стоит перечислить некоторые из технических проблем, которые решали разработчики СП генераторов: охлаждение жидким гелием вращающегося ротора генератора; герметизация системы высоковакуумной теплоизоляции; обеспечение механической прочности обмоток; юстировка и балансировка ротора; подавление вибраций работающей машины. Нельзя сказать, что искомые решения всегда были просты. Например, охлаждение ротора генератора КТГ-20 до рабочей температуры проводили в три этапа в течение 75 часов. Существенную проблему представляла механическая фиксация сверхпроводящей обмотки. Из-за очень низкой теплоемкости материала при температуре жидкого гелия опасный нагрев и переход сверхпроводника в нормальное состояние может быть вызван даже просто трением сдвинувшегося со своего места провода.

Рис. 5. СП генератор Super GM мощностью 70 МВт, подключенный для испытаний к традиционному двигателю (вверху); сечение многожильного Nb-Ti-кабеля с пониженными потерями на переменном токе (внизу), 1997 г.

Fig. 5. Superconducting generator Super GM with a rating power of 70 MW with a traditional motor at testing site (upper mage); the cross-section of multifilament Nb-Ti wire designed to minimize AC losses (lower image). 1997

Наиболее успешным и завершенным считается японский проект Super GM (70 МВт, 3600 об./мин, рис. 5). Интересно, что этот проект стартовал в 1987 г., уже после открытия высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), которое оказало большое и неоднозначное влияние на развитие этого направления. На высокотемпературные сверхпроводники возложили большие надежды, и многие работы по созданию машин на НТСП были сокращены или приостановлены, однако темп исследований в Японии остался очень высоким. Многолетний проект финансировался государством и крупными японскими фирмами (Hitachi, Mitsubishi, Toshiba). Над проектом работал коллектив из 250 человек, а итоговый объем финансирования превысил 250 млн долл. Проект увенчался в конце 90-х созданием трех версий СП роторов, которые были испытаны в одном статоре. Для одной из машин была достигнута выходная мощность в 79,7 МВт, что по сей день является рекордным достижением. Генератор испытывали в непрерывном режиме в течение 1500 часов, что также является рекордом. Интересно, что для создания различных версий генераторов Super GM использовали разные типы Nb-Ti проводника: для первой версии использовался провод с высокой стабильностью [21], во второй версии главным свойством была высокая плотность критического тока [22], а в третьем варианте - низкие потери на переменном токе [23].

Эффективность первой и второй версий машин при полной нагрузке составила 98,15% и 98,30%, учитывая энергозатраты на криообеспечение. На основе этих результатов была проведена оценка эффективности перспективных машин и показано, что эффективность СП генератора мощностью 200 МВт на 0,5% превышает эффективность традиционного генератора такой же мощности.

В третей модели генератора Super GM, которая была рассчитана на быстрое изменение нагрузки, были достигнуты очень большие скорости ввода тока (3200 А/с, или 3,8 Тл/с). Эта машина была успешно подключена к коммерческой электросети.

СП генераторы мощностью 200 МВт и более представляют непосредственный интерес для использования в энергосистеме. По оценкам менеджеров проекта Super GM, только в Японии объем продаж таких генераторов может составить 440 млн долл. ежегодно (из расчета 20-30 генераторов на 200600 МВт и 2 генератора по 1 ГВт). Основным преимуществом новых машин разработчики считают их повышенную стабильность. Благодаря этому максимальная пропускная способность энергосистемы при использовании СП оборудования возрастает на 30%, при этом КПД возрастает на 0,5%, а размеры и вес уменьшаются в два раза.

Стоит особо отметить, что использование сверхпроводников открывает путь к беспрецедентному уменьшению потерь при генерации энергии. Согласно оценкам специалистов, с помощью сверхпроводимости уже в ближайшей перспективе можно дос-

тичь такого же прогресса в эффективности генераторов, на который ранее потребовалось почти 50 лет (рис. 6). Это грандиозная величина в случае масштабного внедрения технологии.

Рис. 6. Прогресс в повышении КПД генераторов электрического тока и прорыв, который может обеспечить в этой области СП оборудование Fig. 6. The progress of generator efficiency compared to the effect made possible by the use of superconductors

История создания генераторов на основе низкотемпературных сверхпроводников вкратце суммируется на рис. 7. Для наглядности на этом рисунке приводятся не все, а только основные проекты по СП генераторам. Во-первых, интересно отметить, что развитие этой техники стало возможным только после создания технологии производства проводов, способных нести ток в магнитном поле, причем появление первых прототипов происходило очень быстро: уже через 10 лет были созданы действующие генераторы мощностью 5 МВт. Во-вторых, неблагоприятные финансовые факторы и открытие ВТСП, сильно сместившее на себя исследовательское внимание, не позволили реализоваться наиболее амбициозным проектам в этой области. Тем не менее, созданные демонстрационные проекты доказали преимущества новой техники.

Рис. 7. Мощность генераторов, созданных в разное время, на основе низкотемпературных сверхпроводников. Пустые символы - имевшие место, но не реализованные проекты Fig. 7. Power of low temperature superconducting generators in a retrospective

Если верить прогнозам, мы стоим на пороге большого будущего силовых СП машин, в том числе и генераторов переменного тока. Например, предсказывается, что эксплуатация СП генераторов высокой мощности (~ 1 ГВт) станет реальностью около 2020 года в случае НТСП [24]. Однако для их осуществления необходимы новые масштабные проекты, поддерживаемые государством.

Как бы то ни было, фактом является модернизация электроэнергетики во всем мире и, в частности, интенсивное развитие ветроэнергетики, что открывает в этой области новые перспективы. Появление на рынке новых СП проводов с рабочей температурой около 77 К, как видится, способно оказать на развитие генераторной техники оживляющее влияние. Однако реализация более-менее крупных проектов требует наличия СП провода в достаточно большом количестве (десятки и сотни километров), что в настоящий момент реализовано только для низкотемпературных СП на основе ниобия. Однако можно предполагать, что появление на рынке ВТСП провода в достаточном количестве по доступной цене в течение весьма короткого времени приведет к созданию на их основе генераторного оборудования.

Авторы благодарят Министерство образования и науки РФ за финансовую поддержку работы в рамках контракта 16.523.11.3008.

Список литературы

1. Kammerlingh Onnes H. // Comm. Physical Lab., Univ. of Leiden, Suppl. 34b to 133-144. 1913. C. 37.

2. Гинзбург В.Л., Андрюшин Е.А. Сверхпроводимость. 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: Альфа-М, 2006.

3. Kalsi S.S., Weeber K., Takesue H., Lewis C., Neumueller H.-W., Blaugher R.D. Development status of rotating machines employing superconducting field windings // Proc. IEEE. 2004. Vol. 92, No. 10. P. 16881704.

4. Barnes P.N., Sumption M.D., Rhoads G.L., Review of high power density superconducting generators: Present state and prospects for incorporating YBCO windings // Cryogenics. 2005. Vol. 45, No. 1011. P. 670-686.

5. Southall H., Oberly C. System considerations for airbourne, high power superconducting generators // IEEE Trans. Magn. 1979. Vol. 1, No. 1. P. 711-714.

6. Barnes P.N., Rhoads G.L., Tolliver J.C., Sumption M.D., Schmaeman K.W. Compact, lightweight, superconducting power generators // IEEE Trans. Magn., 2005. Vol. 41, No. 1. P. 268-273.

7. Fogarty J. Superconductivity program for electric systems, US Department of Energy, 2004.

8. Blaugher R.D., Power Applications of Superconductivity in Japan and Germany, World Technology Evaluation Center Panel Report, 1997.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (102) 2011

© Scientific Technical Centre «TATA», 2011

9. Oberhauser C.J., Kinner H.R. Some considerations in the design of the superconducting alternator // Adv. Cryogenic Eng. 1967. Vol. 13. P. 161-167.

10. Dudley J.C., Greene D.L., Smith J.L., Woodson H.H. An experimental alternator with a superconducting rotating field winding // IEEE Trans. Power Apparatus Systems. 1971. Vol. 90, No. 2. P. 611-619.

11. Hulm et al. // Development of a 5MVA superconducting generator // IEEE Power Engineering Winter Meeting, New York, 1973. C73 259-9, 245-8, 261-5, 255-7.

12. Parker J., Blaugher R., Patterson A., Vecchio P., McCabria J. A high speed superconducting rotor // IEEE Trans. Magn. 1975. Vol. 11. P. 640-645.

13. Flick C., McCown W.R., Parker Jr. J.H. General design aspects of a 300 MVA superconducting generator for utility application // IEEE Trans. Magn. 1981. Vol. 17. P. 873-879.

14. Keim T.A. et al. Design and manufacture of 20 MVA superconducting generator // IEEE Trans. Power Apparatus Systems. 1985. Vol. 104. P. 1475-1483.

15. Gamble B.B., Keim T.A. High power density generator // presented at the 15th Intersoc. Energy Conversion Engineering Conf., Seattle, WA, 1980.

16. Intichar L. Entwicklungsstand supraleitender Turbogeneratoren // Proc. Supraleitung in der Energietechnik II, Munich, Germany, 1995. P. 1187.

17. Gillet R., Goyer J., Laumond Y., Marquet A., Berthet M., Electricite de France - Alsthom Atlantique superconducting turbogenerator development program // IEEE Trans. Magn. 1981. Vol. 17. P. 890-893.

18. Черноплеков Н.А., Чубраева Л.И. Сорок лет сверхпроводниковому электромашиностроению. IX симпозиум «Электротехника 2030». 2007. П.12.

19. Глебов И. А. Проблемы электромашиностроения, электроэнергетики и электрофизики и их решение. Л.: Наука, 1999.

20. Glebov I.A., Shaktarin V.N. High efficiency and low consumption material electrical generators // IEEE Trans. Magnetics. 1983. Vol. 19, No. 3. P. 541-544.

21. Yasaka Y., Yamaguchi K., Shiobara R., Takahashi M., Oishi I. Development of superconducting generator having highly stabilized superconducting field winding - 70 MW class superconducting generator // Cryogenics. 2002. Vol. 42. P. 169-174.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

22. Maeda S., Shimohata K., Kodera I., Izumi A. Research and development of slow response type 70 MW class superconducting generator with high-current density superconductors // Cryogenics. 2002. Vol. 42. P. 175-181.

23. Miyaike K., Kitajima T., Ito T. Development of 70 MW class superconducting generator with quick-response excitation // Cryogenics. 2002. Vol. 42. P. 183189.

24. Rosner C.H. Superconductivity: star technology for the 21st century // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2001. Vol. 11, No. 1. P. 39-48.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.