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从陶瓷到电力电缆高温超导体即将问世中心

2018-10-31 14:25:31

从陶瓷到电力电缆-高温超导体即将问世_()中心

超导陶瓷是一种大有可为的材料。物理学家之所以重视这种材料,是因为它可以在没有电阻和几乎没有损耗的情况下导电。然而,这种材料主要的缺陷在于它只能在摄氏零下270°C的环境中才能正常工作。因此,这种由于需要超强制冷工艺而很难实现的技术所需的成本是极高的。然而15年前高温超导体(HTS)的发现带给了我们一些有限范围内的实际应用。这种新的陶瓷材料已被证实在摄氏零下200°C的高温环境中没有电阻,它适于应用在诸如电力工程包括电缆、电机、电流限制器、以及磁能量存储器的很多领域。由于这种材料的生产非常困难,所以尽管这种技术能带给我们诸如增加能量密度、减轻重量、缩小尺寸等益处,但如果想在数年内取得突破性进展也是不可能的。然而西门子的研究工作者们已经成功的把这种高温超导陶瓷胶合成了一股适用于电力工程的电缆线。由于原材料呈粉状,一条灵活的电缆需要许多工艺流程而制成。首先将原材料装填入含银的管线中。这个成型的坯件经过拉制、辊压、以及在摄氏800°C环境中的热处理后形成了一条线,被俗称为电介质条状线。它是非常脆的并且操作起来极其困难。然而在专业技术的帮助下,研究人员已经能够把几根这样难以控制的HTS电介质条状线缠绕成为一根坚固且可弯曲的平直电缆(相交的导线)。这种新工艺使长条超导电缆的机械化制造成为可能,并可根据载流能力对其进行比例换算。在西门子的研究所中,工程师们成功地把13股电介质条状线胶合成为一根400米长的电缆。然后专家们把这根电缆装配到一个输出功率高达一兆伏安(MVA)足够驾驶一辆载客火车的标准HTS变压器上。在未来,这种技术可以在没有减少输出的基础上把变压器的重量减少1/3,相对于功率 在90%的常规变压器,它能够把功率提高到98%。

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