電氣工程概論第六章電工新技術(shù)

電氣工程概論第六章電工新技術(shù)目前一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論2新理論、新原理新材料新技術(shù)等離子體物理放電物理電磁流體力學(xué)直線電機(jī)超導(dǎo)材料永磁材料半導(dǎo)體材料微電子計算機(jī)放電應(yīng)用核聚變磁流體發(fā)電磁流體推進(jìn)磁懸浮列車超導(dǎo)電工永磁電機(jī)與磁體光電應(yīng)用電力電子微電子專用設(shè)備數(shù)控與機(jī)電控制電工裝置CAD電磁場數(shù)值計算基礎(chǔ)主要分支圖6-1電工新技術(shù)的分類

一、電工新技術(shù)的發(fā)展趨勢目前二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論3二、超導(dǎo)電工技術(shù)圖6-2液氦溫區(qū)低溫超導(dǎo)材料——NbTi導(dǎo)線

目前三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論4二、超導(dǎo)電工技術(shù)（續(xù)）圖6-3液氮溫區(qū)高溫超導(dǎo)材料——Bi系帶材目前四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論5超導(dǎo)現(xiàn)象

1911年荷蘭科學(xué)家昂納斯（H.KamerlinghOnnes）在測量低溫下水銀電阻率的時候發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降到-269℃附近，水銀的電阻突然消失。

超導(dǎo)態(tài)的兩個基本性質(zhì)：一是零電阻效應(yīng)；二是完全抗磁性，又稱邁斯納（Meissner）效應(yīng)，即在磁場中超導(dǎo)體只要處于超導(dǎo)態(tài)，則它內(nèi)部產(chǎn)生的磁化強(qiáng)度與外磁場完全抵消，從而內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，即磁力線完全被排斥在超導(dǎo)體外面。二、超導(dǎo)電工技術(shù)（續(xù)）目前五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論6二、超導(dǎo)電工技術(shù)（續(xù)）圖6-4超導(dǎo)體的完全抗磁性現(xiàn)象目前六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論7二、超導(dǎo)電工技術(shù)（續(xù)）2.超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用

超導(dǎo)電機(jī)圖6-583MW超導(dǎo)發(fā)電機(jī)超導(dǎo)轉(zhuǎn)子（左）與試驗(yàn)車間（日本）目前七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論8圖6-65MW船用高溫超導(dǎo)推進(jìn)電動機(jī)目前八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論9圖6-75MW船用高溫推進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖目前九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論10圖6-8300kW超導(dǎo)單極電動機(jī)（武漢712所等）圖6-9由超導(dǎo)電動機(jī)作動力的吊艙式螺旋推進(jìn)器（圖片來源：ABB公司）目前十頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論11

超導(dǎo)變壓器圖6-10500kW,6600/3300V高溫超導(dǎo)變壓器（日本）圖6-1126kW高溫超導(dǎo)變壓器（中國科學(xué)院電工研究所等）目前十一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論12

超導(dǎo)輸電圖6-122000A高溫超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)云電英納超導(dǎo)電纜公司目前十二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論13圖6-1330m長、35kV、2kA高溫超導(dǎo)電纜云電英納超導(dǎo)電纜公司目前十三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論14

超導(dǎo)儲能圖6-14超導(dǎo)儲能裝置的儲能線圈圖6-152MJ超導(dǎo)儲能設(shè)備（德國）目前十四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論15

超導(dǎo)磁懸浮列車圖6-16日本超導(dǎo)磁懸浮列車目前十五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論16

超導(dǎo)在電氣工程領(lǐng)域的其他應(yīng)用超導(dǎo)電磁線圈：應(yīng)用于托克馬克裝置、磁流體發(fā)電機(jī)等；超導(dǎo)磁懸浮軸承：無機(jī)械摩擦，穩(wěn)定好。

總之，超導(dǎo)電工已由最初的超導(dǎo)磁體技術(shù)擴(kuò)展到了包括超導(dǎo)電力應(yīng)用與強(qiáng)磁場應(yīng)用等領(lǐng)域，隨著低溫超導(dǎo)技術(shù)和高溫超導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是如果實(shí)現(xiàn)了臨界溫度達(dá)到室溫的實(shí)用超導(dǎo)體，將帶來革命性的改觀。

目前十六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論17三、聚變電工技術(shù)

與裂變反應(yīng)堆主要依靠核工技術(shù)與熱工技術(shù)的結(jié)合而發(fā)展起來的歷史不同，聚變反應(yīng)堆的發(fā)展主要依賴于核工技術(shù)與電工新技術(shù)的結(jié)合，因?yàn)樾枰年P(guān)鍵技術(shù)超導(dǎo)技術(shù)、大體積強(qiáng)磁場技術(shù)、大能量脈沖電源技術(shù)、輔助加熱技術(shù)、等離子體控制技術(shù)都屬于電工新技術(shù)。

目前十七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論18圖6-17托克馬克裝置原理（環(huán)形核聚變反應(yīng)裝置）目前十八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論19圖6-18基于托克馬克的核聚變電站原理目前十九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論20四、磁流體發(fā)電技術(shù)

當(dāng)前，世界各國的電力主要來源仍舊是火力發(fā)電，但這種

發(fā)電方式的熱效率很低，最高只有40%。磁流體發(fā)電的熱效率可以從火力發(fā)電的30-40%提高到50-60%甚至更高。磁流體發(fā)電是將高溫導(dǎo)電燃?xì)饣蛞后w與磁場相互作用而將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的新型發(fā)電方式。目前二十頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論21圖6-19磁流體發(fā)電原理與試驗(yàn)裝置（日本）目前二十一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論22圖6-20

磁流體發(fā)電用超導(dǎo)磁體（中國科學(xué)研究院電工研究所）目前二十二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論23五、磁流體推進(jìn)技術(shù)

磁流體推進(jìn)船圖6-21日本超導(dǎo)磁流體推進(jìn)船目前二十三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論24

等離子磁流體航天推進(jìn)器（a）（b）圖6-22等離子推進(jìn)器（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）“SMART-1號”探測器等離子推進(jìn)器的噴口目前二十四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論25風(fēng)力發(fā)電圖6-23風(fēng)力發(fā)電站與電力系統(tǒng)并網(wǎng)六、可再生能源發(fā)電目前二十五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論26圖6-24海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在安裝（丹麥）目前二十六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論27太陽能發(fā)電

主要有三種：一是使太陽能直接轉(zhuǎn)變成熱能，即光熱轉(zhuǎn)換，如太陽能熱水器；二是使太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，即光電轉(zhuǎn)換，如太陽能電池；三是使太陽能直接轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，即光化學(xué)轉(zhuǎn)換，如太陽能發(fā)電機(jī)。

1945年，美國貝爾電話實(shí)驗(yàn)室制造除了世界上第一塊實(shí)用的硅太陽能電池，開創(chuàng)了現(xiàn)代人類利用太陽能的新紀(jì)元。目前二十七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論28圖6-25太陽能發(fā)電的四種方式（a）槽型拋物面（b）菲涅耳透鏡（c）盤形拋物面-中心接受器（d）分布平面塔式接收器目前二十八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論29圖6-26太陽能熱發(fā)電站圖6-27塔式太陽能熱電站原理示意圖目前二十九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論30圖6-28太陽能光伏電池陣目前三十頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論31七、磁懸浮列車技術(shù)超導(dǎo)長定子永磁長定子常導(dǎo)短定子常導(dǎo)長定子電動式長定子電磁式短定子電磁式長定子永磁式長定子圖6-29磁懸浮列車分類目前三十一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論32

日本超導(dǎo)磁懸浮列車圖6-30日本超導(dǎo)磁懸浮列車的轉(zhuǎn)向架圖6-31日本超導(dǎo)磁懸浮列車的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)目前三十二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論33

德國常導(dǎo)磁懸浮列車Transrapid圖6-32Transrapid原理目前三十三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論34

日本常導(dǎo)磁懸浮列車HSST圖6-33日本名古屋常導(dǎo)磁懸浮列車（Linimo）目前三十四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論35

永磁磁懸浮列車圖6-34德國柏林永磁半懸浮列車目前三十五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論36八、燃料電池技術(shù)燃料電池的雛形是1839年由英國科學(xué)家格羅夫（WilliamRobertGrove，1811-1896）提出的（當(dāng)時稱為“氣體伏打電池”）。圖6-35燃料電池的外部結(jié)構(gòu)圖目前三十六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論37圖6-36為計算機(jī)供電的燃料電池目前三十七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論38第一代燃料電池，堿性燃料電池，效率最高，但成本昂貴；第二代燃料電池，磷酸型燃料電池，技術(shù)先進(jìn)，實(shí)用；第三代燃料電池，熔融碳酸鹽型（MCFC）電池，效率比磷酸 型高，燃料也不僅僅限于氫氣，是一種大容量發(fā)電燃料 電池；第四代燃料電池，固體電解質(zhì)型燃料電池（SOFV），性能優(yōu) 良，電解是固體，因此免去了腐蝕和溢漏的危險；第五代燃料電池，聚合物電解質(zhì)型薄膜燃料電池（PEMFC）， 與氫能源關(guān)系十分密切；最近又出現(xiàn)了生物燃料電池，具有功率大，體積小，效率 高，成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前三十八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論39九、飛輪儲能系統(tǒng)圖6-37瑞士1955年試制的飛輪儲能軌道試驗(yàn)車圖6-38飛輪儲能系統(tǒng)目前三十九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論40飛輪儲能的應(yīng)用

電力調(diào)峰

電動車輛飛輪電池

飛輪儲能-再生制動系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不間斷供電

衛(wèi)星姿態(tài)控制

大功率脈沖放電電源

其他應(yīng)用目前四十頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論41圖6-39電力系統(tǒng)中的飛輪儲能裝置

電力調(diào)峰目前四十一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論42

電動車輛飛輪電池圖6-40英國Bristol的新型純飛輪供電有軌車目前四十二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論43

飛輪儲能-再生制動系統(tǒng)圖6-41德國采用飛輪儲能裝置的LIREX混合動力輕軌列車圖6-42美國內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)-飛輪儲能混合動力公交車ATTB目前四十三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論44圖6-43軌旁飛輪儲能再生制動系統(tǒng)目前四十四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論45

衛(wèi)星姿態(tài)控制圖6-44衛(wèi)星姿態(tài)控制用飛輪系統(tǒng)目前四十五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論46

大功率脈沖放電電源圖6-45航天飛機(jī)電磁發(fā)射示意圖目前四十六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論47十、脈沖功率技術(shù)脈沖功率技術(shù)的基礎(chǔ)是沖擊電壓發(fā)生器，也叫馬克斯發(fā)生器或沖擊機(jī)，是德國人馬克斯（E.Marx）在1924年發(fā)明的。圖6-46馬克斯發(fā)生器目前四十七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論48目前，脈沖功率技術(shù)的發(fā)展方向是提高功率水平，具體的主攻方向是：提高儲能密度，研制大功率和高重復(fù)率的轉(zhuǎn)換開關(guān)，向著高電壓、大電流、窄脈沖、高重復(fù)率的方向發(fā)展。脈沖功率技術(shù)的應(yīng)用：強(qiáng)激光的研究強(qiáng)脈沖X射線核電磁脈沖高功率微波武器電磁炮目前四十八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論49軌道炮線圈炮磁懸浮發(fā)射器

磁懸浮加速托架磁懸浮間隙電樞線圈

驅(qū)動線圈

電樞（等離子體）電流圖6-47電磁發(fā)射裝置目前四十九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論50圖6-48國外研制的電磁炮目前五十頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論51十一、微機(jī)電系統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)（MicroElectro-MechanicalSystems，MEMS），是融合了硅微加工、光刻鑄造成型和精密機(jī)械加工等多種微加工技術(shù)制作的集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微米（10e-6m）尺寸微型機(jī)電系統(tǒng)。目前五十一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論52圖6-49微機(jī)電系統(tǒng)電機(jī)和一根頭發(fā)的對比（顯微圖）圖6-50微機(jī)電系統(tǒng)繼電器（放大圖）目前五十二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論53圖6-51微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀目前五十三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論54圖6-52封裝好的微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品目前五十四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論55圖6-52微機(jī)電系統(tǒng)衛(wèi)星（概念圖）目前五十五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論56謝謝!目前五十六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論57Chapter6NewTechnologyofelectrotechnics

目前五十七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論581.DevelopmentsofElectrotechnics1.TendenciesofElectrotechnics2.SuperconductorElectrotechnics3.NuclearFusionElectrotechnics4.MagnetohydrodynamicPowerGeneration5.MagnetohydrodynamicPropulsionTechnology6.RenewablePowerGeneration7.

MagneticLevitationTrain8.FuelCells9.FlywheelEnergyStorageSystems10.PulsedPowerTechnology11.MicroElectro-MechanicalSystems目前五十八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論592.SuperconductorElectrotechnicsLiquidHeliumregionlowtemperaturesuperconductivematerial–NbTi

wire

目前五十九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論60LiquidNitrogenregionhightemperaturesuperconductivematerial-Biseriestapes目前六十頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論61>>SuperconductingPhenomenon

AmomentousdiscoverybyDutchscientistH.KamerlinghOnnesin1911,thattheresistanceofthemercuryturnedtozerowhenthetemperaturebelow-269℃.Itisaphenomenondisplayedbysomematerialswhentheyarecooledbelowacertaintemperature,knownasthesuperconductingcriticaltemperature,Tc.

HTS:highTcsuperconductor

BelowTc,superconductingmaterialsexhibittwocharacteristicproperties:Zeroelectricalresistance;Fulldiamagnetism(MeissnerEffect).Whenthesuperconductorbelowit’scriticaltemperature，andamagnetisbroughtneartoit,theinnermagneticfieldintensityofthesuperconductoriscompletelyexpelledtozero,behavingasafulldiamagnet.目前六十一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論62MeissnerEffectAsuperconductivediskonthebottom,cooledbyliquidnitrogen,causesthemagnetabovetolevitate.Thefloatingmagnetinducesacurrent,andthereforeamagneticfield,inthesuperconductor,andthetwomagneticfieldsrepeltolevitatethemagnet.目前六十二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論63>>Applications

Superconductingmotor83MWsuperconductingrotor

andit’stestplant(Japan)目前六十三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論645MWHTSshippropulsionmotor目前六十四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論655MWHTSshippropulsionmotorstructures目前六十五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論66300kW

superconductinghomopolarmotor（712instituteofWuHan,China）Superconductingmotorpoddedpropeller目前六十六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論67

Superconductingtransformer500kW,6600/3300VJapanHTStransformer26kWHTStransformer

(InstituteofelectricalengineeringChineseacademyofscience)目前六十七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論68

Superconductingpowertransmission2000AHTScableInnopowersuperconductorcableCo.,Ltd.,Beijing目前六十八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論6930mlength、35kV、2kAHTScablessystem目前六十九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論70

Superconductingmagneticenergystorage(SMES)SMEScoilGermany2MJSMES目前七十頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論71

Superconductingmagneticlevitatingtrain(Maglev)JapansuperconductingMaglevtrain目前七十一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論72

Applicationsinelectricalengineering

Superconductingcoil:Tokamakdevice,Magnetohydrodynamic

PowerGeneration

SuperconductingMaglevbearing:Nomechanicalfriction,Steady

Inshort,superconductingelectrotechnicshasgainedadvanceddevelopmentfromsuperconductingmagnettosuperconductingpowerapplicationsfields.WiththedevelopmentofLTSandHTStechnology,somebadlyexpectedpracticalhouseTcsuperconductorswillbefounded.Oncethishappens,thewholeworldofelectronics,powerandtransportationwillberevolutionized.目前七十二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論733.NuclearfusionelectrotechnicsIncontrasttonuclearfissionreactor,whichbasedontheintegratingwithNuclearandheatengineeringtechnology,thecombinationwithnewtechnologyofelectrotechnicsisthemainstreamtoresearchfusionreactor,suchassuperconducting,strongmagneticfield,highpulsedpower,assistantheating,plasmatechnology.目前七十三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論74PrincipleofTokamakdevice(Toroidalnuclearfusiondevice)Deuterium-Tritium-Helium

目前七十四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論75Tokamakfusionreactorpowerplant目前七十五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論764.Magnetohydrodynamic(MHD)PowerGeneration

Atpresent,theefficiencyofcoal-firedpowergeneratingispoorabout30-40percent,whileMHDpowergenerationcouldreaches50-60percentorevenhigher.

MHDpowergenerationisthatanewmethodtogenerateelectricpowerfromheatenergybyinteractionsbetweenhotgasorliquidandmagneticfield.目前七十六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論77PrinciplediagramofMHDpowergeneratorandtestdevices目前七十七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論78SuperconductingmagnetofMHDpowergenerator(InstituteofelectricalengineeringChineseacademyofscience)目前七十八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論795.MagnetohydrodynamicPropulsionTechnology

MagnetohydrodynamicpropulsionshipJapansuperconductingMHDpropulsionship目前七十九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論80

PlasmaMagnetohydrodynamicspaceflightpropeller（a）（b）PlasmaMHDpropeller（a）Structuresketchmap（b）Propellerspoutof“SMART-1”detector目前八十頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論81

WindpowergenerationWindpowerplantand

gridconnected6.RenewablePowerGeneration目前八十一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論82Offshorewindpowergenerationbeinginstalled（Denmark）目前八十二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論83

Solarpowergeneration

Threeprinciples：

1）Photothermalconversion,

usingthesuntoheatwaterandproducesteamtorunelectricalturbines,suchas

solarwaterheater;

2）Photoelectricconversion,convertingsolarenergytoDCelectricity,suchassolarcells;

3）Photochemicalconversion,chemicalenergybeinggeneratedfromsolarenergy.

Fourmethodstocollectsolarenergy,showedinthefigures

asfollows:

目前八十三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論84Fourmethodsofsolargeneration(a)Parabolictrough(b)‘Fresnel’lens(c)Solardishes(d)Solarpowertowers目前八十四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論85SolarthermalpowerstationSolarpowertowersketchmap目前八十五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論86Solarphotovoltaicarrays(PVarrays)目前八十六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論877.Magneticlevitatingtrain(Maglev)technology超導(dǎo)長定子永磁長定子常導(dǎo)短定子常導(dǎo)長定子電動式長定子電磁式短定子電磁式長定子永磁式長定子Maglevtrainsclassification目前八十七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論88TherearetwotypesofMaglevs:onesthatuselikemagnetswhichrepeleachotherandonesthatuseopposingmagnetsthatattractwitheachother.OnesthatuserepellingmagnetsarecalledSuperconductingMaglevs,whileElectromagneticMaglevsuseopposingmagnets.HowdoesaMaglevTrainwork?EachprojectisdevelopingitsownversionofMaglevbutthemaindifferencerestsonthewaythemagneticfieldisgenerated.TheGermanmodelandtheJapaneseHSST(HighSpeedSurfaceTransport)useElectromagneticSuspension(EMS).ChinainitsShanghaiMaglevusesGermantechnology.EMSusestheattractivemagneticforceofamagnetbeneatharailtoliftthetrainup.TheYamanashiMaglev(Japan)andtheprojectedFloridaMaglevuseElectrodynamicSuspension(EDS).EDSusesarepulsiveforcegeneratedbytheinteractionbetweenthemagneticfieldsinthetrainandtherailtopushthetrainawayfromthetrack.TheprojectinLosAngeles(Indutrack)usesPermanentMagnetEDS.目前八十八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論89

JapansuperconductingMaglevtrainsSuperconductingMaglevbogieSuperconductingMaglevtrack目前八十九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論90

Germanynormal-conductingmaglev:TransrapidPrincipleof

Transrapid目前九十頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論91

Japannormal-conductingHSSTMaglevNormalconductingmaglev-LinimoinNagoya,JapanHSST:HighSpeedSurfaceTransport目前九十一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論92

PermanentMaglev(PM)Berlinpermanentmagnethalflevitatingtrain,Germany目前九十二頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論938.FuelcellsBritishphysicistWilliamRobertGrove,1811-1896,producedthefirstfuelcellin1839(called“GasVoltaicbattery”atthattime).Fuelcellexteriorstructure目前九十三頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論94FuelcellasComputerpowersupply目前九十四頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論95

Maintypesoffuelcells:

Firstgeneration,alkalinefuelcell(AFC),highefficiencybutcostmuch;

Second,phosphoricacidfuelcell(PAFC),advanced andverypractical;

Third,moltencarbonatefuelcell(MCFC),higher efficiencythanPAFC,usedtogeneratestrong power;

Fourth,solidoxidefuelcell(SOFC),usedsolid electrolyte,avoidsthedangerofelectrolytescorrosionandleakage;

Fifth,protonexchangemembranefuelcell(PEMFC),closelyrelatedtohydrogenenergy;

Inrecently,thereappearedanewtypefuelcellcalledmicrobialfuelcell(MFC),largepower,smallsize,andhighefficiency.目前九十五頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論969.FlywheelEnergyStorageSwitzerlandflywheelenergystoragetracktestvehiclein1955Flywheelenergystoragesystem目前九十六頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論97

Applications

Powergridpeakshaving

Electricvehiclesflywheelbattery

Flywheelenergystorage-regenerativebrakingsystem

Windpowergenerationsystem’suninterruptedpowersupply

Satelliteattitudecontrol

Dischargingpulsedhighpowersupply

Otherapplications目前九十七頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論98Flywheelenergystoragedeviceinpowersystem

Powergridpeakshaving目前九十八頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論99

ElectricvehiclesflywheelbatteryBristolnewtramcarswithflywheelpowersupply目前九十九頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論100

Flywheelenergystorage-regenerativebrakingsystemGermanyhybridpowerlightrailtrain“LIREX”withflywheelenergystorageAmericainternalcombustionenginegenerator–flywheelenergystoragehybridpublictransit“ATTB”目前一百頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論101Flywheelenergystorage-regenerativebrakingsystembesidethetrack目前一百零一頁\總數(shù)一百一十三頁\編于二十點(diǎn)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論102

SatelliteattitudecontrolFlywheelsystemofSatelliteatti