16.2.5. Электрические машины

К этим СП-машинам относятся различного рода генераторы, электро­двигатели и синхронные компенсаторы. Основными преимуществами

СП-электрических машин являются:

малые потери мощности, обусловленные уменьшенными массогаба-ритными характеристиками;

возможность создания машин большой единичной мощности в сравни­тельно малых габаритах;

простота транспортировки и установки, обусловленная малыми габа­ритными характеристиками;

высокая синусоидальность выходного напряжения, обусловленная спе­циальной схемой намотки обмотки статора, и принципиальная возмож­ность создания машин на высокие уровни напряжения (35—220 кВ) так называемые «бестрансформаторные» схемы.

Сверхпроводниковые синхронные Турбо- и гидрогенераторы могут найти применение прежде всего для агрегатов большой мощности (500 МВт и выше), где уменьшению массогабаритных показателей придается боль­шое значение. Так, они перспективны для энергоблоков АЭС единичной мощности 1000— 1500 МВт.

Малые значения реактивных сопротивлений этих генераторов обуслов­ленные их конструктивными особенностями, способствуют повышению пределов передаваемой мощности и повышению устойчивости.

Особенно интересно и перспективно применение таких генераторов в судовой и авиационной энергетике, где требования минимизации масло-габаритных показателей имеют важное значение. Это относится не только к генераторам, но и к электродвигателям судовой и другой транспортной энергетике.

В подобных турбогенераторах, как правило, сверхпроводимость используется в обмотках возбуждения (так называемые комбинированные машины).

В нашей стране в 80-х годах прошлого столетия был создан НТСП-тур-богенератор мощностью 20 MB • А под общим научным руководством академика И.А. Глебова, испытания которого в энергосистеме (машина испытывалась в режиме синхронного компенсатора) подтвердили на практике основные преимущества таких машин.

Перспектива коммерческого применения СП-генераторов — это созда­ние таких машин на базе ВТСП-материалов второго поколения. В послед­ние годы создан ряд ВТСП-генераторов мощностью до 10 МВт, в том числе с полным криостатированием (ротор и статор). В Японии разраба­тывается ВТСП-турбогенератор мощностью 70 МВт.

Изложенное выше в полной мере относится к электродвигателям на основе сверхпроводниковых технологий. Созданы и разрабатываются разнообразные синхронные, реактивные, гистерезисные электродвигатели, могущие найти широкое применение прежде всего в транспортных сред­ствах вследствие их малых массогабаритных показателей (в том числе в авиации, железнодорожный транспорт, судовой энергетике и др.). Они же применимы и для крупных машин, где требования высокого значения КПД при минимальных габаритах и массах имеет большое значение (горно-руд-ная промышленность, электроэнергетика, металлургия и др.).

Весьма перспективны ВТСП-компенсаторы. Помимо перечисленных достоинств генераторов, которые полностью свойственны и компенсато­рам, необходимо отметить, что уменьшенное значение реактивности ста­тора позволяет компенсатору работать в пределах изменения реактивной мощности ±100 % без изменения полярности тока возбуждения и без нарушения устойчивости. Если режим реактивной мощности +100% соответствует, как и в обычном компенсаторе, режиму с номинальным током возбуждения, то в ВТСП-компенсаторе режим реактивной мощ­ности — 100 % соответствует либо нулевому, либо не большому положи­тельному значению тока возбуждения.

Компактные ВТСП-компенсаторы можно создавать на большие мощ­ности (200—300 MB • А и выше), что важно при передаче больших мощ­ностей на дальние расстояния и в условиях ограничения территорий под­станций.

В настоящее время работы по ВТСП-синхронным компенсаторам интенсивно ведутся в США и Японии. В США разработан и внедрен в эксплуатацию ВТСП-компенсатор мощностью 8 MB • А. В таблице приве-

Рис. 16.8. Синхронный ВТСП-компенсатор мощностью 200 MB-А

Модель	Реакгивная мощность, кВ ■ A	Напряжение, В	Ток, А	Общая масса, кг
DV-500	500	460	627	315
DV-2000	2000	460	2510	1250
DV-4000	4000	4160	555	2610
DV-8000	8000	4160	1110	5250
DZ-6000	6000	13800	251	3750
DZ-8000	8000	13800	335	5016
DZ-10000	10000	13800	418	6250
FZ-10000	10000	15500	372	6000
FZ-15000	15000	15500	558	9375

ден ряд мощностей ВТСП-компенсаторов, разрабатываемых для обще­промышленной и специальной энергетики США.

В России под руководством чл.-корр. РАН Л.И. Чубраевой разработан проект ВТСП-компенсатора мощностью 200 MB • А, напряжением 220 кВ, частотой вращения 750 об/мин, общий вид которого приведен на рис. 16.8.