Научная статья на тему 'СВОЙСТВА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ЭНЕРГИИ'

СВОЙСТВА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ЭНЕРГИИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
10
2
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
сверхпроводник / преобразователи энергии / материал / технологии / энергетика / электродвигатель / генератор / трансформатор / superconductor / energy converters / material / technology / energy / electric motor / generator / transformer

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Хохлов Д. А.

В статье рассмотрены свойства высокоэффективных материалов и применение в электромеханических преобразователях энергии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Хохлов Д. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROPERTIES OF HIGH-PERFORMANCE MATERIALS AND THEIR APPLICATION IN ELECTROMECHANICAL ENERGY CONVERTERS

The article discusses the properties of highly efficient materials and their application in electromechanical energy converters.

Текст научной работы на тему «СВОЙСТВА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ЭНЕРГИИ»

УДК 620

Хохлов Д.А.

бакалавр кафедры электромеханических систем Смоленский филиал Национальный исследовательский университет «МЭИ» (г. Смоленск, Россия)

СВОЙСТВА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ЭНЕРГИИ

Аннотация: в статье рассмотрены свойства высокоэффективных материалов и применение в электромеханических преобразователях энергии.

Ключевые слова: сверхпроводник, преобразователи энергии, материал, технологии, энергетика, электродвигатель, генератор, трансформатор.

Электромеханические преобразователи энергии играют ключевую роль в современной энергетике и промышленности. Они используются в различных приложениях, от генераторов и двигателей до систем управления и автоматизации. С развитием технологий и увеличением требований к энергоэффективности возникает необходимость в разработке новых материалов и технологий, которые могут повысить эффективность этих преобразователей.

Они работают на основе принципа преобразования электрической энергии в механическую и наоборот. Основными компонентами таких систем являются статор, ротор и магнитное поле. Эффективность преобразования зависит от множества факторов, включая свойства материалов, конструкцию устройства и методы управления.

Одним из самых важных направлений является разработка новых материалов, которые могут повысить эффективность электромеханических преобразователей. К таким материалам относятся: Высокотемпературные

сверхпроводники (Н^). Это материалы, которые демонстрируют сверхпроводимость при температурах значительно выше абсолютного нуля. В отличие от традиционных сверхпроводников, которые требуют охлаждения до температур, близких к абсолютному нулю (около -273°С), могут работать при температурах выше 77 К (около -196°С), что значительно упрощает их использование и снижает затраты на охлаждение. Примеры высокотемпературных сверхпроводников:

1. Иттрий-барий-медный оксид (УБСО) - один из наиболее известных Н^, который имеет критическую температуру около 92 К.

2. Бисмут-стронций-кальций-медный оксид (BSCCO) - Этот материал имеет несколько фаз с различными критическими температурами, наиболее высокая из которых составляет около 110 К.

3. Железо-селеновые соединения - Новая группа Н^, которая демонстрирует сверхпроводимость при температурах до 55 К.

Магнитные материалы с высокой коэрцитивной силой. Такие материалы обладают способностью сохранять намагниченность даже при воздействии внешних магнитных полей. Коэрцитивная сила — это величина магнитного поля, необходимого для размагничивания материала. Чем выше коэрцитивная сила, тем труднее размагнитить материал. Их использование позволяет создавать более мощные и компактные преобразователи. Примеры магнитных материалов с высокой коэрцитивной силой:

1. Неодимовые магниты (КёБеБ) - магниты состоящие из неодима, железа и бора и обладающие очень высокой коэрцитивной силой и магнитной энергией. Они широко используются в различных приложениях, от двигателей до жестких дисков.

2. Самарий-кобальтовые магниты ^шСо) - магниты обладающие высокой устойчивостью к коррозии и температурной стабильностью, что делает их идеальными для использования в экстремальных условиях.

3. Ферритовые магниты - магниты состоящие из оксидов железа и других металлов и обладающие хорошей коэрцитивной силой и устойчивостью к коррозии. Они часто используются в динамиках и электродвигателях.

Композитные материалы. Это материалы, состоящие из двух или более различных компонентов, которые в совокупности обладают улучшенными свойствами по сравнению с каждым из компонентов в отдельности. Основные компоненты композитных материалов включают матрицу и армирующий материал. Комбинация различных материалов может привести к улучшению механических и электрических свойств преобразователей. Они обладают высокой прочностью, коррозийной стойкостью, гибкостью в дизайне, электрической изоляцией, и термостойкостью. Такие материалы активно используют в корпусах и обмотках электродвигателей и генераторов, изоляциях и оболочках трансформаторов, подшипниках электроприводов.

Кроме разработки новых материалов, важным направлением является внедрение новых технологий, которые могут повысить эффективность электромеханических преобразователей. К таким технологиям относятся:

1. Аддитивные технологии (3Э-печать): Использование 3Э-печати позволяет создавать сложные конструкции с высокой точностью, что может повысить эффективность преобразователей.

2. Нанотехнологии: Применение наноматериалов и наноструктур может значительно улучшить электрические и магнитные свойства преобразователей.

3. Интеллектуальные системы управления: Внедрение систем управления на основе искусственного интеллекта и машинного обучения позволяет оптимизировать работу преобразователей в реальном времени.

Разработка высокоэффективных электромеханических преобразователей энергии имеет широкий спектр применения. Наиболее популярную реализацию преобразователи находят в электрических транспортных средствах, возобновляемых источниках энергии, и промышленных системах автоматизации.

В заключение необходимо сказать, что разработка высокоэффективных электромеханических преобразователей энергии является важным направлением современных исследований. Использование новых материалов и технологий позволяет значительно повысить эффективность этих устройств, что имеет большое значение для энергетики и промышленности. Внедрение таких преобразователей может привести к значительным экономическим и экологическим преимуществам, способствуя устойчивому развитию и снижению энергопотребления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. StudFiles [Электронный ресурс]. URL: https://studfile.net/preview/7737522/page:6/;

2. Хабр. Высокотемпературные сверх проводники [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/articles/361999/;

3. Порохов Н.В. Высокотемпературные сверхпроводящие пленки для проводников третьего поколения. С 11-22;

4. Глинзбург В.Л. Высокотемпературная сверхпроводимость. С 1-11

Khokhlov D.A.

National Research University "MEI" (Smolensk, Russia)

PROPERTIES OF HIGH-PERFORMANCE MATERIALS AND THEIR APPLICATION IN ELECTROMECHANICAL ENERGY CONVERTERS

Abstract: the article discusses the properties of highly efficient materials and their application in electromechanical energy converters.

Keywords: superconductor, energy converters, material, technology, energy, electric motor, generator, transformer.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.