Las máquinas eléctricas superconductoras son sistemas electromecánicos que se basan en el uso de uno o más elementos superconductores . Dado que los superconductores no tienen resistencia de CC , suelen tener una mayor eficiencia . El parámetro más importante que es de máximo interés en la 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 en el volumen del motor; lo que significa un gran aumento en la densidad de potencia. Sin embargo, dado que los superconductores solo tienen resistencia cero bajo una cierta temperatura de transición superconductora, Tc que es cientos de grados más baja que la temperatura ambiente, se requiere criogenia .
Las máquinas homopolares de corriente continua se encuentran entre las máquinas eléctricas más antiguas . Michael Faraday fabricó un motor homopolar en 1831. Las máquinas homopolares de corriente continua superconductoras utilizan superconductores en sus devanados de campo estacionarios y conductores normales en su devanado de captación 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 pulsada para sistemas de armas láser . Sin embargo, las máquinas homopolares no han sido 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 . Estas máquinas funcionaban, pero el alto costo de la refrigeración con helio líquido las hacía demasiado caras para la mayoría de las aplicaciones.
Más recientemente, se han fabricado máquinas superconductoras síncronas de CA con conductores de rotor cerámico que presentan superconductividad de alta temperatura . Estas 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 que se utilizan en las centrales eléctricas de los barcos y las empresas eléctricas , y los motores que se utilizan en la propulsión de los barcos. American Superconductor y Northrop Grumman crearon y demostraron un motor superconductor cerámico para propulsión de barcos de 36,5 MW.
Debido a que son livianos y, por lo tanto, ofrecen menores costos de torre y construcción, se los considera una tecnología de generación prometedora para turbinas eólicas . Con generadores superconductores, el peso y el volumen de los generadores podrían reducirse en comparación con los generadores síncronos de accionamiento directo, lo que podría generar menores costos 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: