Электричество шаг за шагом

Спустя много лет теоретики на основе квантовой механики объяснили явление сверхпроводимости, оно связано с очень тонкими и сложными физическими эффектами, в их числе спаривание свободных электронов и полное вытеснение магнитного поля из сверхпроводника.

Если бы сверхпроводимость удалось получить при обычной, как принято говорить, при комнатной температуре, то это, конечно, совершило бы переворот в электротехнике — исчезли бы потери энергии и вместе с ними исчезла бы проблема перегрева электрических машин, по тонкому, как нитка, проводу можно было бы пересылать огромные токи и тысячи киловатт электрической мощности, ничего при этом не теряя. Несколько раз появлялись сообщения об открытии высокотемпературной сверхпроводимости, и в 1987 году Нобелевской премией было отмечено создание токопроводящих керамических материалов, которые становятся сверхпроводниками при температуре жидкого азота, то есть примерно при -77 °C. Но пока многие высокотемпературные сверхпроводники теряют свои ценные свойства при сравнительно сильных токах, пока практике переданы сплавы на основе ниобия, у которых устойчивая сверхпроводимость наступает при температуре около 23 К = -250 °C. Сейчас, чтобы получить столь низкую температуру, сверхпроводник сначала помещают в жидкий азот, получать который и поддерживать в жидком состоянии не так дорого, как гелий. Сверхпроводник, охлаждённый в жидком азоте, значительно проще и дешевле доводят до нужной температуры (-250 °C) в жидком гелии (Р-81).

ВК-185.Мы смогли познакомиться с особенностями некоторых электрических двигателей, но их разновидностей существует очень много. Достаточно вспомнить две основные группы — двигатели постоянного и переменного тока, в первой группе моторы с разным соединением обмоток якоря и электромагнита, а во второй — с синхронным и асинхронным вращением ротора. Вместе с тем 80 % всех выпускаемых двигателей приходится на простые и надёжные асинхронные машины с короткозамкнутым ротором.

Р-77. СЕРЬЁЗНУЮ ОПАСНОСТЬ УСТРАНИЛИ. НЕПРОСТО, НО УСТРАНИЛИ. Одно из особо опасных повреждений в трансформаторе, это появление в какой-либо обмотке короткозамкнутых витков, например из-за повреждения эмалевой изоляции провода. Такой виток становится как бы отдельной обмоткой с очень малым сопротивлением и, следовательно, с большим током, который быстро нагревает трансформатор и выводит его из строя. Уже в первые годы становления большой электротехники таким короткозамкнутым витком оказывался стальной сердечник трансформатора, в нём тоже наводился большой ток со всеми вытекающими из этого опасными последствиями. Но вскоре был придуман способ избавления от этого короткозамкнутого витка без потери достоинств ферромагнитного сердечника. Его собирали из довольно тонких стальных пластин, между которыми находилась тончайшая изоляция. Ток наводился в каждой пластине отдельно, и в соседних пластинах он шёл в разные стороны (3). При этом общий ток в сердечнике резко уменьшался и опасности перегрева больше не было. Сейчас по этой технологии собирают пластинчатые сердечники всех трансформаторов и электрических машин.

Кстати, первая демонстрация сверхпроводимости состояла в том, что в особый сосуд с жидким гелием поместили получивший порцию энергии L_c-контур, и колебания в нём продолжались чуть ли не несколько месяцев — благодаря сверхпроводимости прекратились потери энергии в контуре, его добротность стала чрезвычайно высокой (Р-112).