Unikalne własności nadprzewodników - szczególnie wysokotemperaturowych - przede wszystkim wysoka temperatura krytyczna (w związku LaH10 pod ciśnieniem 200 GPa równa już 250 K), a także wyższe pole krytyczne Bc2 (ponad 100 T), olbrzymi zamrożony strumień i wysokie prądy krytyczne stwarzają możliwość wykorzystania tych materiałów w różnych działach elektrotechniki. Niniejszy artykuł omawia stan obecny i perspektywy zastosowania materiałów nadprzewodnikowych, w tym wysokotemperaturowych, w elektromobilności. Decydujące dla rozwoju tej dziedziny jest opracowanie nowej technologii otrzymywania ceramicznych, wysokotemperaturowych materiałów nadprzewodnikowych w postaci przewodów, a także wielkich domen - ziaren lub kryształów - charakteryzujących się olbrzymim zamrożonym strumieniem magnetycznym rzędu kilkunastu tesli.
W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych dla taśm nadprzewodzących z rodziny YBCO oraz BSCCO. W celu określenia odporności na zarysowanie oraz parametrów chropowatości powierzchni wykonano pomiary na scratch testerze oraz profilometrze. Uzyskane wyniki badań przedstawione zostały w postaci wykresów obrazujących podstawowe parametry charakteryzujące procesy. Na podstawie uzyskanych charakterystyk określono siłę tarcia, współczynnik tarcia, głębokość penetracji oraz podstawowe parametry chropowatości powierzchni materiałów nadprzewodzących. Dokonano również analizy wykonanych pomiarów oraz określono oddziaływanie penetratora na badany materiał w zależności od rodzaju fazy nadprzewodzącej.
EN
The paper presents investigations of mechanical properties conducted for superconducting tapes which belong to YBCO and BSCCO family. Presented results were in the form of graphs illustrating the basic parameters characterizing surface scratching process. On the basis of these characteristics the strength friction, friction coefficient, penetration depth and the basic roughness parameters of superconducting surface were specified. Additionally after analysis of obtained parameters the impact of the penetrator on the investigated material, depending on the type of superconducting phase were determined.
W pracy zaprezentowano postępy w odkrywaniu nowych materiałów nadprzewodnikowych oraz rolę płaszczyzn miedziowo-tlenowych w osiąganiu coraz większych wartości temperatury krytycznej. Opisano również występowanie nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego w materiałach nie będących związkami miedzi, takich jak fullereny oraz nowoodkryty nadprzewodnik dwuborek magnezu. Przedstawiono modele teoretyczne uwzględniające warstwową strukturę krystalograficzną nadprzewodników wysokotemperaturowych.
EN
In the paper, progress in the enhancement of the critical temperature of the superconducting materials has been presented. The influence of the copper-oxide planes on the critical temperature has been shown. The occurrence of high temperature superconductivity in the non-copper compounds, such as fullerenes and magnesium diboride, has also been investigated.
W artykule zanalizowano zagadnienia temperatury krytycznej materiałów nadprzewodnikowych. Problematyka ta obecnie jest szczególnie aktualna w świetle zaobserwowania po raz pierwszy w historii zjawiska nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej. Omówiono zarówno klasyczny model temperatury krytycznej oparty na teorii BCS, który przeżywa obecnie renesans, jak i zagadnienia nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego.
W artykule przedstawiono wybrane prace teoretyczno-obliczeniowe zrealizowane przez Autora w Instytucie Elektrotechniki, poświęcone modelowaniu właściwości elektromagnetycznych materiałów nadprzewodnikowych. Przedyskutowano opracowane modele teoretyczne dotyczące transportu prądu przez materiały nadprzewodnikowe zarówno nisko jak i wysokotemperaturowe.
W artykule przedstawiono podstawowe właściwości współczesnych wysokotemperaturowych materiałów nadprzewodnikowych oraz niezbędne wyposażenia dodatkowe urządzeń, w których stosuje się nadprzewodniki. Omówiono możliwości zastosowania nadprzewodników HTS w maszynach elektrycznych i transformatorach oraz podano podstawowe parametry i właściwości maszyn synchronicznych. Podano przykłady zastosowania nadprzewodnictwa w elektroenergetyce a w szczególności w kablach energetycznych, przepustach prądowych, ogranicznikach prądowych, urządzeniach magazynujących energię elektryczną.
EN
The paper presents basic properties of modern high temperature superconducting materials and necessary additional equipment for devices using superconductors. The possibilities of application of HTS to electrical machines and transformers are presented. The main parameters and properties of synchronous machines are given. There are also given some examples of the use of superconducting phenomena in power engineering, especially in power cables, current leads, fault current limiters and devices storing electrical energy (SMES).
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W roku 2011 mija 100 lat od odkrycia nadprzewodnictwa przez Kamerling Onnesa. Minione stulecie ogromnie wzbogaciło obszar wiedzy dotyczącej zjawiska nadprzewodnictwa zarówno w teorie (np. teoria BCS, efekt Meissnera), technologie (opanowanie produkcji przewodów nadprzewodzących nisko- i wysokotemperaturowych) jak i aplikacje. Ten ostatni wątek ma istotne znaczenie ze względów na praktyczne wykorzystanie zjawiska w krioelektrotechnice. Główne obszary wykorzystania nadprzewodnictwa to: wzbudzanie pola magnetycznego w elektromagnesach nadprzewodnikowych (zastosowania w procesach technologicznych, fizyce, medycynie), elektroenergetyka (kable, maszyny nadprzewodnikowe, zasobniki energii - SMESy, ograniczniki prądu zwarcia), lewitacja magnetyczna. Należy przypomnieć, że w roku 1986 (a więc 25 lat temu) odkryto tzw. nadprzewodniki wysokotemperaturowe. Odkrycie to spowodowało ponowne, jeszcze bardziej intensywne zainteresowanie tym zjawiskiem.
EN
It has been 100 years since Kimerling Onnes discovered superconductivity. Over the past century the knowledge about superconductivity both in theory (e.g. BCS theory, Meissner effect), technology (production of low- and high-temperature superconductors) and applicability have been greatly enriched. The latter is especially important owing to the practical use of superconductivity in exciting magnetic field in superconductor electromagnets (for technological processes, physics and medicine), power engineering (wires, superconductor machines, energy storages SMES, surge protection), magnetic levitation. In 1986, i.e. 25 years ago, the high-temperature superconductors were discovered, intensifying the interest in this phenomenon.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.