Las máquinas eléctricas superconductoras son sistemas electromecánicos que dependen del uso de uno o más elementos superconductores . Dado que los superconductores no tienen resistencia CC , normalmente tienen mayor eficiencia . El parámetro más importante y de mayor interés en una máquina superconductora es la generación de un campo magnético muy alto que no es posible en una máquina convencional. Esto conduce a una disminución sustancial del volumen motor; lo que supone un gran aumento en la densidad de potencia. Sin embargo, dado que los superconductores solo tienen resistencia cero bajo una determinada temperatura de transición superconductora, Tc , que es cientos de grados inferior a la temperatura ambiente, se requiere criogenia .
Las máquinas homopolares de CC se encuentran entre las máquinas eléctricas más antiguas . Michael Faraday fabricó un motor homopolar en 1831. Las máquinas homopolares superconductoras de CC utilizan superconductores en sus devanados de campo estacionario y conductores normales en su devanado captador giratorio. En 2005, la empresa General Atomics recibió un contrato para la creación de un gran motor homopolar superconductor de baja velocidad para la propulsión de barcos . [1] Los generadores homopolares superconductores se han considerado como fuentes de energía pulsadas para sistemas de armas láser . Sin embargo, las máquinas homopolares no han resultado prácticas para la mayoría de las aplicaciones.
En el pasado, las máquinas superconductoras síncronas de CA experimentales se fabricaban con rotores que utilizaban superconductores metálicos de baja temperatura que exhibían superconductividad cuando se enfriaban con helio líquido . Estos funcionaron, sin embargo, el alto costo del enfriamiento con helio líquido los hizo demasiado costosos para la mayoría de las aplicaciones.
Más recientemente, se han fabricado máquinas superconductoras síncronas de CA con conductores de rotor cerámicos que exhiben superconductividad a alta temperatura . Estos tienen superconductores cerámicos enfriados con nitrógeno líquido en sus rotores. Los superconductores cerámicos también se denominan superconductores de alta temperatura o de temperatura de nitrógeno líquido. Debido a que el nitrógeno líquido es relativamente económico y más fácil de manejar, existe un mayor interés en las máquinas superconductoras cerámicas que en las máquinas superconductoras metálicas enfriadas con helio líquido.
El interés actual en las máquinas superconductoras cerámicas síncronas de CA se centra en máquinas más grandes, como los generadores utilizados en las centrales eléctricas de servicios públicos y de barcos y los motores utilizados en la propulsión de barcos. American Superconductor y Northrop Grumman crearon y demostraron un motor de propulsión de barco superconductor cerámico de 36,5 MW.
Debido a que son livianos y, por lo tanto, ofrecen menores costos de construcción y torre, se los considera una tecnología de generación prometedora para turbinas eólicas . Con los generadores superconductores, el peso y el volumen de los generadores podrían reducirse en comparación con los generadores síncronos de accionamiento directo, lo que podría conducir a menores costes de toda la turbina. [2] Se esperaba que las primeras turbinas comerciales se instalaran aproximadamente en 2020. [3]
Las máquinas eléctricas superconductoras suelen tener las siguientes ventajas:
También existen las siguientes desventajas: