بازدید: 1596

آشنايی با ژنراتور های   آ -سنكرون

از اوايل دهه‌ هفتاد, مفهوم ذخيره‌سازی انرژی الکتريکی به شکل مغناطيسی مورد توجه قرار گرفت. با ظهور تکنولوژی ابر رسانايی، کاربردهای گوناگونی برای اين پديده فيزيکی مطرح شد. از معروف ترين اين کاربردها می‌توان به SMES اشاره کرد. در SMES  انرژی در يک سيم‌پيچ با اندوکتاس بزرگ که از ابر رسانا ساخته شده است، ذخيره می‌شود. ويژگی ابر رسانايی سيم‌پيچ موجب می‌شود که راندمان رفت و برگشت فرايند ذخيره انرژی بالا و در حدود  95% باشد. ويژگی راندمان بالای SMES, آن را از ساير تکنيکهای ذخيره انرژی متمايز می کند. همچنين از آنجايی که در اين تکنيک انرژی از صورت الکتريکی به صورت مغناطيسی و يا برعکس تبديل می‌شود، SMES دارای پاسخ ديناميکی سريع می‌باشد. بنابراين می‌تواند در جهت بهبود عملکرد ديناميکی نيز بکار رود. معمولاً واحدهای ابر رسانايی ذخيره‌سازی انرژی را به دو گونه ظرفيت بالا (MWh 500) جهت ترازسازی منحنی مصرف، و ظرفيت پايين(چندين مگا ژول) به منظور افزايش ميرايی نوسانات و بهبود پايداری سيستم می‌سازند.

بطور خلاصه مهم‌ترين قابليت SMES جداسازی و استقلال توليد از مصرف است که اين امر مزايای متعددی از قبيل بهره‌برداری اقتصادی، بهبود عملکرد ديناميکی و کاهش آلودگی را به دنبال دارد.

ابررسانایی

در سال 1908 وقتی كمرلينگ اونز هلندی در دانشگاه ليدن موفق به توليد هليوم مايع گرديد،با استفاده از آن توانست به درجه حرارت حدود يك درجه كلوين برسد.

يكي از اولين بررسی هايی كه اونز با اين درجه حرارت پايين قابل دسترسی انجام داد،مطالعه تغييرات مقاومت الكتريكی فلزات بر حسب درجه حرارت بود. چندين سال قبل از آن،معلوم شده بود كه وقتی دمای فلزات به پايين‌تر از دمای اتاق برسد مقاومت آنها كاهش پيدا می كند. اما معلوم نبود كه اگر درجه حرارت تا حدود كلوين تنزل يابد  مقاومت تا چه حد كاهش پيدا می كند.  آقای اونز كه با پلاتينيم كار می كرد متوجه شد كه مقاومت نمونه سرد تا يك مقدار كم كاهش پيدا می كرد كه اين كاهش به خلوص نمونه بستگی داشت. در آن زمان خالص‌ترين فلز قابل دسترس جيوه بود و در تلاش برای بدست آوردن رفتار فلز خيلی خالص، اونز ،مقاومت جيوه خالص را اندازه گرفت. او متوجه شد كه در درجه حرارت خيلی پايين مقاومت جيوه تا حد غيرقابل اندازه‌گيری كاهش پيدا می كند كه البته اين موضوع، زياد شگفت‌انگيز نبود اما نحوه از بين رفتن مقاومت، غير منتظره می نمود. موقعی كه درجه حرارت به سمت صفر تنزل داده می شود به‌جای اين‌كه مقاومت به آرامی كاهش يابد در درجه حرارت 4 كلوين ناگهان افت می كرد و پايين‌تر از اين درجه حرارت ،جيوه هيچ‌گونه مقاومتي از خود نشان نمی داد. همچنين اين گذار ناگهانی به حالت بی مقاومتی فقط مربوط به خواص فلزات نمی شد و حتي اگر جيوه ناخالص بود اتفاق می افتاد.آقای اونز قبول كرد كه پايين‌تر از 4 كلوين، جيوه به يك حالت ديگری از خواص الكتريكی كه كاملاً با حالت شناخته شده قبلی متفاوت بود رفته است و اين حالت تازه «حالت ابر رسانايی» نام گرفت. بعداً كشف شد كه ابررسانايی را می توان از بين برد (يعنی مقاومت الكتريكی را می توان مجددا بازگردانيد).  و در نتيجه معلوم شد كه اگر يك ميدان مغناطيسی قوی به فلز اعمال شود اين فلز در حالت ابر رسانايی دارای خواص مغناطيسی بسيار متفاوتی با حالت درجه حرارت‌های معمولی می باشد.

تاكنون مشخص شده است كه نصف عناصر فلزی و همچنين چندين آلياژ در درجه حرارت‌های پايين،ابر رسانا می شوند. فلزاتی كه ابررسانايی را در درجه حرارت‌های پايين از خود نشان می دهند (ابر رسانا) ناميده می شوند. سال‌های بسياری تصور می شد كه تمام ابررساناها بر طبق يك اصول فيزيكی مشابه رفتار می كنند. اما اكنون ثابت شده است كه دو نوع ابررسانا وجود دارد كه به نوع I و II مشهور می باشد. اغلب عناصری كه ابررسانا هستند ابررسانايی از نوع I را از خود نشان می دهند. در صورتی كه آلياژها عموماً ابررسانايی از نوع II را از خود نشان می دهند. اين دو نوع چندين خاصيت مشابه دارند. اما رفتار مغناطيسی بسيار متفاوتی از خود بروز می دهند.

پديده‌ی ابر رسانايی در تكنولوژی از توانايی گسترده ای بر خوردار است زيرا بر پايه‌ی اين پديده،بارهای الكتريكی می توانند بدون تلفات گرمايی از يك رسانا عبور كنند. به‌طور مثال،جريان القا شده در يك حلقه‌ی ابر رسانا بدون وجود هيچ باطری در مدار به مدت چند سال بدون كاهش باقی می ماند. برای نمونه، در واشنگتن از يك حلقه ابر رسانای بزرگ برای ذخيره‌كردن انرژی الكتريكی در تكوما استفاده می شود. ذخيره‌ انرژی در اين حلقه تا 5 مگاوات بالا می رود و انرژی در مدت مورد نظر آزاد می شود.

عمده مشكل ايجاد كردن شرايط برای اين پديده، دمای بسيار پايين آن می باشد كه بايد دماهای بسيار پايين را محيا كرد. اما در سال 1986 مواد سراميكی جديدی كشف شد كه در دماهای بالاتری توانايی ابر رسانايی را داشته باشد. (تا كنون در دمای 138 درجه كلوين اين امر ميسر شده است).

دانلود کل مقاله در قالب فایل word

• < قبلی
• بعدی >