电气工程概论_第六章_电工新技术课件

1、第六章电气技术，第一，电气技术动向2，超导电气技术3，聚变电气技术4，磁流体发电技术5，磁流体推进技术6，可再生能源发电7，磁悬浮列车技术8，燃料电池技术9，飞轮储能系统10，脉冲电源技术11，微机电系统，图6 2、超导电工技术(续)，图6-3液氮温度区高温超导材料Bi系列，超导现象1911年荷兰科学家昂纳斯(H. Kamerlingh Onnes)发现，在低温下测量汞电阻率时，如果温度下降到-269附近，水银电阻器就会突然消失。 超导状态的两个基本特性：一、零电阻效应；第二种是完全磁电阻。也称为迈斯纳效应。也就是说，只要超导体在磁场中处于超导体状态，其中发生的磁化强度就与外部磁场完全抵消，使

2、内部的磁刘涛强度为零。也就是说，磁场线被完全排斥在超导体之外。第二，超导电气技术(续)，第二，超导电气技术(续)，图6-4超导体完全磁阻现象，第二，超导电气技术(续)，2。超导技术的应用，图6-5 83MW超导发电机超导转子(左图)和试验厂(日本)，图6-6 5MW海洋高温超导推进电动机，图6-7 5MW海洋高温推进电动机结构，图6-8 300kW超导单极电动机(武汉770 图6-12 2000A高温超导电缆结构yundian超导电缆公司，图6-13 30米长，35kV，2kA高温超导电缆yundian超导电缆公司，超导储能，图6-14超导储能设备的储能线圈，图6-15 mj超导能源存储设备超

3、导磁悬浮轴承：无机械摩擦，稳定。总之，超导电力被包括超导电力应用及强磁场应用领域在内的早期超导磁体技术扩展，随着低温超导技术和高温超导技术的不断发展，特别是实现临界温度达到室温的实用超导体，将带来革命性的一面。第三，核聚变电气技术、裂变反应堆主要是核工程技术与热技术相结合发展的历史不同，核聚变炉的开发主要取决于核工程技术与电气工程新技术的结合。因为所需的核心技术超导技术、大规模强磁场技术、大规模能量脉冲电源技术、辅助加热技术、等离子控制技术都属于电气工程新技术。图6-17托克马克装置原理(环形核聚变反应装置)，图6-18托克马克的核聚变发电站原理，4，磁流体发电技术，目前世界各国的电力来源仍然

4、是火力发电，但这种发电方式的热效率很低，最多只有40%。磁流体发电的热效率可以从火力发电的30-40%提高到50-60%以上。磁性流体发电是高温导电气体或液体与磁场相互作用将热能直接转化为电能的新的发展方式。，图6-19磁流体发电原理和测试装置(日本)，图6-20磁流体发电超导磁体(中国科学研究院电气研究所)，图5，磁流体推进技术，磁流体推进船，图6-21日本超导磁流体推进船，等离子磁流体宇宙推进机，(图6-21一种是将太阳能直接转换为热能，即太阳能热水器等光热转换。二是将太阳能直接转换为电能。换句话说，像太阳能电池这样的光电转换。第三，将太阳光直接转化为化学能，即光化学转换(太阳光发电机等)

5、。1945年，美国贝尔电话研究所开创了现代人类利用太阳能的新时代，除了世界上第一个实用的硅太阳能电池。图6-25太阳能发电的四种方法(a)通道抛物线(b)菲涅尔透镜(c)圆盘抛物线-中心接收器(d)分布平面塔式接收器，图6-26太阳能发电站，图6-27塔式太阳能发电站原理图，图6-27 图6-32 Transrapid原理，日本刘涛磁悬浮列车HSST，图6-33日本名古屋常诱导磁悬浮列车(Linimo)，永磁磁悬浮列车，图6-34德国柏林永磁半悬浮列车，8 . 燃料电池技术，燃料电池的原型是1839年英国科学家Grove(William Robert Grove，1811-1896年)展示的。

6、图6-35燃料电池的外部结构图，图6-36为计算机供电的燃料电池，第一代燃料电池，碱性燃料电池，效率最高，但成本最高；第二代燃料电池，磷酸燃料电池，高科技，实用；第三代燃料电池，熔融碳酸盐(MCFC)电池比磷酸型更高效，燃料也不仅限于氢，而是大容量发电燃料电池。第四代燃料电池、固体电解质燃料电池(SOFV)、性能优良、电解是固体，因此没有腐蚀和泄漏的危险；第五代燃料电池、聚电解质薄膜燃料电池(PEMFC)、氢能的关系非常密切；最近出现了生物燃料电池，其优点是功率高、体积小、效率高、成本低。9，飞轮储能系统，图6-37瑞士1955试验飞轮储能系统测试车辆，图6-38飞轮储能系统，飞轮储能应用，功

7、率调峰，电动车辆飞轮电池，飞轮储能-再生制动系统，风力发电系统不间断电源，卫星姿态图6-40英国Bristol的新型纯飞轮电源导轨，飞轮储能-再生制动系统，图6-41德国飞轮储能装置的LIREX混合轻轨，图6-42美国内燃机发电机-飞轮储能混合总线ATTB，图6-43轨道旁的飞轮储能再生制动系统，图6-46马克斯发生器，当前脉冲电源技术的发展方向为能量存储密度增加，高功率和高重复率转换开关的研制，高压，大电流，窄脉冲，高重复率方向。脉冲功率技术的应用：强激光研究强脉冲x射线核电磁脉冲高功率微波武器电子枪，图6-47电磁发射装置，图6-48国外开发的电子枪，11，微电子机械系统，MEMS，硅微加

8、工，光刻铸造成型和精密机械加工等多种微加工技术融合而成的集微传感器，微液，图6-49微电子机械系统电动机与头发(显微镜)的比较，图6-50微电子机械系统继电器(放大)，图6-51微电子机械系统陀螺仪，图6-52封装微机系统产品，图6-52微型机械系统卫星(概念图)，chapter 6 new technology of electro technics，1 .developments of electro technics，1 .电子技术端点2。super conductor electro technics 3 .nuclear fusion electro technics 4。magne

9、to hydraynamic power generation 5。magneto Hydraynamic propulsion technology 6 . renewable power generation 7 . magnetic levitation train 8 . fulells 9 . flywheel energy storage systemssuper conductor electics，Liquid helium region low temperature Super conductive material nbti wire，Liquid ni trogen r

10、egion high temperarsit is a phennomon displayed by some materials when they are coled Below a certain temperature，known as the super conducting critical temperatureFull dia magnetism (messner effect)。when The super conductor below its critical temperature，and a magnet is brought near to it，The inner

11、 magnetic field intensity of The super contensity、Messner effect a super conductive disk on the bottom、coled by liquid nitrogen、Causes the magnet above to levitate。the floating magnet induces a current，and therefore a magnetic field，in the super conductor，And the two magnetic fields repel to leview 26kw HTS transformer(电子工程设计中心访问权限)，Super