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¿Por qué el 'frío misterio' de los materiales superconductores es crucial para la futura tecnología de motores?
Con el creciente énfasis en la eficiencia energética, la aplicación de materiales superconductores en la tecnología de motores está ganando cada vez más atención. Un motor superconductor es un sistema de motor que utiliza las propiedades de los superconductores para lograr una resistencia de CC casi nula, mejorando significativamente la eficiencia. Sin embargo, el "misterio de la baja temperatura" de los materiales superconductores limita sus aplicaciones críticas en aplicaciones de gran volumen. Este artículo explorará la historia, el estado actual y los desafíos futuros de los motores superconductores, y cómo estos desafíos afectarán el desarrollo futuro de la tecnología de los motores.
Los superconductores alcanzan una resistencia eléctrica cero a una determinada temperatura de transición, lo que les permite generar campos magnéticos extremadamente altos que son imposibles de lograr en motores convencionales.
Revisión de la historia
El concepto de motores superconductores no es nuevo. De hecho, ya en 1831, Michael Faraday creó el primer motor homopolar de corriente continua. Con el paso del tiempo, la investigación sobre la aplicación de superconductores en motores homopolares de corriente continua ha aumentado gradualmente. En 2005, General Atomics de Estados Unidos recibió un contrato para crear un motor homopolar superconductor de gran tamaño y baja velocidad para su uso en la propulsión de barcos.
Se cree que los generadores homopolares superconductores tienen el potencial de servir como fuentes de energía pulsada para sistemas de armas láser, aunque dichas máquinas aún enfrentan desafíos en aplicaciones prácticas. Las primeras máquinas superconductoras síncronas de CA utilizaban superconductores metálicos de baja temperatura y requerían enfriamiento con helio líquido, lo que limitaba sus aplicaciones. Pero con el desarrollo de la tecnología superconductora de alta temperatura, las máquinas que utilizan superconductores cerámicos han comenzado a atraer una atención generalizada en el mercado.El auge de los motores superconductores de alta temperatura ha traído nuevas esperanzas para los generadores más grandes y los motores de propulsión de barcos.
Intereses actuales
Actualmente, el interés en los motores superconductores cerámicos síncronos de CA se ha centrado en máquinas de gran tamaño, como generadores utilizados en centrales eléctricas marinas y de servicios públicos, y motores utilizados en la propulsión de barcos. AMSC, junto con Northrop Grumman, ha desarrollado y demostrado un motor de propulsión marino superconductor de 36,5 MW. Estos motores se consideran una tecnología potente para las turbinas eólicas debido a su naturaleza liviana, lo que puede reducir efectivamente el costo de las instalaciones generales de generación de energía.
Se espera que las primeras turbinas eólicas comerciales se instalen alrededor de 2020, allanando el camino para el futuro desarrollo de la energía renovable.Análisis de ventajas y desventajas Comparación con los motores de conductor tradicionalesLas características ligeras de los generadores superconductores traerán cambios revolucionarios a la tecnología de generación de energía eólica.
Los motores superconductores tienen ventajas significativas sobre los motores tradicionales, pero también presentan algunos desafíos y limitaciones. En primer lugar, las ventajas de los motores superconductores incluyen:
- Reducción de pérdidas de resistencia en el electroimán del rotor.
- Con la misma capacidad de potencia, el tamaño y el peso de la máquina se reducen considerablemente.
Sin embargo, estas ventajas conllevan algunas desventajas, como:
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Costo, tamaño y complejidad de los sistemas de enfriamiento.
- Cuando el material superconductor pierde su estado superconductor, el motor dejará de funcionar repentinamente.
- Inestabilidad de la velocidad del rotor.
- Se requieren sistemas de control electrónico para el funcionamiento real, lo que puede incrementar los costos operativos.
Cómo abordar el desafío de que los superconductores cerámicos pierdan superconductividad durante los cambios transitorios será la clave para promover el avance de la tecnología de motores superconductores.
De cara al futuro, la evolución tecnológica provocada por los materiales superconductores tendrá sin duda un profundo impacto en la tecnología de los motores. Sin embargo, cómo superar los desafíos existentes y aprovechar al máximo el potencial de los motores superconductores se ha convertido en un problema urgente para los profesionales de la industria. A medida que avanza la tecnología, ¿podemos realmente esperar que los materiales superconductores se generalicen en las aplicaciones cotidianas?
