第4章2超导体

虚构电势 EQ|0|。
& &&
&
&&
&
&
Eq|0| U |0| jI d|0| xd jI q|0| xq U |0| jI d|0| xq jI q|0| xq jI d|0| (xd xq )
&&
&
&
U |0| jI|0| xq jI d|0| (xd xq ) EQ|0| jI d (xd xq )
各相磁链波形图如下：
7、定子电流表达式及波形
各相短路电流的一般表达式，当 0 为任意角度时
二、突然短路后转子励磁绕组中的电流分量
1、强制励磁电流分量 i f |0| 2、非周期自由分量 i f 3、周期自由分量 i fp
三、突然短路后转子阻尼绕组的电流分量
1、d轴阻尼绕组 （1）非周期自由分量 （2）周期自由分量
交流分量的幅值是衰减的，说明电势或阻抗是变化 的。
励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量， 说明定子短路过程中有一个复杂的电枢反应过程。
同步发电机三相短路电流
❖ 实际电机绕组中都存在电阻，因此所有绕组的磁链都随时间变化，形 成电磁暂态过程。 ❖ 周期分量，其幅值将从起始次暂态电流逐渐衰减至稳态值； ❖ 非周期分量和倍频周期分量，它们将逐渐衰减至零。 ❖ 短路电流计算一般指起始次暂态电流或稳态短路电流计算；而其它任 意时刻短路电流工频周期分量有效值计算工程上采用运算曲线方法。
四、发电机空载情况下短路电流的表达式
1、定子绕组阻抗变化过程 2、定子电流变化过程 3、短路周期电流电流表达式
X d X d X d
I I I
t

水银电阻随温度的变化
几个概念： 超导电性：低温下失去电阻的性质； 超导体：具有超导电性的物质。
临界温度（Tc）：电阻消失时的温度，即从正常态转变为超导态时的温度； 超导态：超导体在超低温下电阻为零的状态； 正常态：当温度较高，电阻不为零的状态。
3-2 超导材料的发展历史
液氮温度（77K） 液氢温度（20K）
B=0 H
as
迈斯纳效应和零电阻现象是实验上判定一个材料是否为超导体的两大要素。 超导体的定义：具有在一定的低温下呈现出电阻等于零及排斥磁力线性质的材料。
2.1 穿透深度 在外磁场中的超导体，从体外到超导体内，磁感应强度不会突然降为零，而是 逐渐减小为零：
B B0
B xB 0ex -x p
2. 临界磁场强度Hc
在小于Tc的一定温度下，外加磁场强度大于某一特定值Hc时，超导体的 超导态被破坏，转变为正常态，Hc被称为临界磁场强度。
临界磁场是温度的函数，记为Hc（T） ；
不同的超导体，它们的Hc（T）曲线 尽管有差异，但都非常相似：
T=0K：Hc最大； T=Tc：Hc=0; 0 < T < Tc：Hc（T）随温度升高而减小。
1. 建立BCS理论的实验基础
1）超导相变前后晶体结构不变-- 超导相变是电子态相变 超导相变不影响晶格点阵的结构和晶格振动， 超导体发生正常态 — 超导态相变前后，晶格结构不发生变化。
Tl2Ba2Ca2Cu3O10在150K、13K的中子粉末衍射谱，Tc约为125K。
但这并不表示超导相变与晶体点阵结构和振动无关!
穿透深度又定义为：超导体中电流流动的表面层厚度。
元素
In Sa Hg
Pb Tl Cd Al
0 （ cm 10-6 ）

临界电流随温度变化的关系为，
T I C (T ) I C 0 (1 2 ) TC
式中IＣ０是绝对零度时的临界电流。
2
小结： 超导体 • 1. 两个基本属性： （1）零电阻效应 （2）迈斯纳效应 2. 三个基本参数： （1）临界温度TＣ （2）临界磁场HＣ （3）临界电流IＣ
§9.2 超导电性的基本理论
第九章
超导电性
§9.1 超导现象及基本规律
§9.2 超导电性的基本理论
§9.3 超导体的类型
§9.4 超导隧道效应
§9.1
• 9.1.1
•
பைடு நூலகம்
超导现象及基本规律
1908年，荷兰的物理学家昂纳斯 （Onnes）将氦气液化(4.2K).
• 1911年，昂纳斯（Onnes）在研究 水银电阻在液氦温区的变化规律 时，首次观察到超导电性。 4.2K以下，发现水银的电阻突然消失，呈现零 电阻状态。
同位素效应的意义：
(a) 在式Ｍα ＴＣ＝常数 式中，原子质量 M反映了晶格的性质，临界温度TＣ 反映 了电子性质，同位素效应把晶格与电子 联系起来了。在固体理论中，描述晶格 振动的能量子称之为声子，同位素效应 明确告诉我们电子-声子的相互作用与超 导电性有密切关系。
(b) 人们发现导电性良好的碱金属和贵 金属都不是超导体，其电子－晶格相互作 用很微弱。而常温下导电性不好的材料， 在低温却有可能成为超导体。此外临界温 度比较高的金属，常温下导电性较差。这 些材料的电子-声子相互作用强。 因此，弗洛里希(H.Frolich)提出电子声子相互作用是高温下引起电阻的原因， 而在低温下导致超导电性。 同位素效应支持了弗洛里希提出的电 子-声子相互作用的探讨方向。
图9-3 （a）

f. 电动汽车充电站
g. 家庭微电网
h. 平稳可再生能源输出
i. 电力系统“削峰填谷”
j. 维持电力供需平衡
主要内容 4.1 储能的背景与意义 4.2 储能技术的应用领域 4.3 物理储能技术 4.4 化学储能技术
现有的各种储能技术
按有无化学反应分类
化学 储能
电池 储能
超级 电容 储能
4.3.1 抽水蓄能
世界第二大抽水蓄能水电站——天荒坪电站
天荒坪抽水蓄能电站位于浙江省安吉县境内。电站装机容量180万kW，上水 库蓄能能力1046万kW·h，其中日循环蓄能量866万kW·h，年发电量31．6亿 kW·h，年抽水用电量42．86亿kW·h，承担系统峰谷差360万kW任.2 储能技术的应用领域 4.3 物理储能技术 4.4 化学储能技术
4.2 储能技术的应用领域
a. 备用电站
南方电网深圳宝清电池储能电站
b. 智能电网储能
c. 太阳能发电储能
日本光伏——电池联合储能电站
c. 风能发电储能
d. 电动汽车储能
e. 太阳能路灯
4.1.2 储能的意义
4.1.2.3 高效储能系统是用于高耗能企业和 国家重要部门的备用电源
电解、电镀及冶金等行业，电车、轻轨和地铁等交 通部门，都是集中用电大户。使用储能电池用“谷电” 对储能系统充电，在高峰期应用于生产、运营，电能 的利用效率高，不仅可以减轻电网负担，还可以降低 运营成本。
高效储能系统的另外一个重要应用是用作政府、 医院、军事指挥部等重要部门的备用电站。在非常时 期保证稳定、及时的应急电力供应。
4.3.2 压缩空气储能
工作原理
储电：
在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将 空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、 山洞、过期油气井或新建储气井中。