अतिचालक वैद्युत यंत्र

सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रिक मशीनें वैद्युतयांत्रिकी  हैं जो एक या अधिक  सुपरकंडक्टर  तत्वों के उपयोग पर निर्भर करती हैं। चूंकि सुपरकंडक्टर्स के पास प्रत्यक्ष वर्तमान विद्युत प्रतिरोध नहीं होता है, इसलिए उनके पास आमतौर पर अधिक  दक्षता  होती है। सुपरकंडक्टिंग मशीन में अत्यधिक रुचि रखने वाला सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर एक बहुत ही उच्च चुंबकीय क्षेत्र की पीढ़ी है जो एक पारंपरिक मशीन में संभव नहीं है। इससे मोटर की मात्रा में काफी कमी आती है; जिसका अर्थ है बिजली घनत्व में भारी वृद्धि। हालांकि, चूंकि सुपरकंडक्टर्स में केवल एक निश्चित सुपरकंडक्टिंग ट्रांजिशन तापमान के तहत शून्य प्रतिरोध होता है, '' टीcजो कि कमरे के तापमान से सैकड़ों डिग्री कम है,  क्रायोजेनिक्स  की आवश्यकता होती है।

इतिहास
डायरेक्ट करंट होमोपोलर मशीनें सबसे पुरानी इलेक्ट्रिक मशीन ों में से हैं।  माइकल फैराडे  ने 1831 में एक  होमोपोलर मोटर  बनाया।  अतिचालक  डीसी होमोपोलर मशीनें अपने स्थिर  घुमावदार क्षेत्र  में सुपरकंडक्टर्स का उपयोग करती हैं और सामान्य  विद्युत् सुचालक  अपने घूर्णन पिकअप वाइंडिंग में। 2005 में  सामान्य परमाणु  कंपनी को जहाज प्रणोदन के लिए एक बड़ी कम गति वाली सुपरकंडक्टिंग होमपोलर मोटर के निर्माण के लिए एक अनुबंध प्राप्त हुआ। सुपरकंडक्टिंग  एकध्रुवीय जनरेटर  को  लेजर हथियार  प्रणालियों के लिए  स्पंदित शक्ति  स्रोत माना जाता है। हालांकि, अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए एकध्रुवीय मशीनें व्यावहारिक नहीं रही हैं।

अतीत में, प्रयोगात्मक एसी सिंक्रोनस सुपरकंडक्टिंग मशीनों को कम तापमान वाले धातु सुपरकंडक्टर्स का उपयोग करके रोटर्स के साथ बनाया गया था जो तरल हीलियम  से ठंडा होने  उच्च तापमान [[ अतिचालकता  ]] प्रदर्शित करते हैं। ये काम करते थे, हालांकि तरल हीलियम कूलिंग की उच्च लागत ने उन्हें अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए बहुत महंगा बना दिया।

हाल ही में एसी सिंक्रोनस सुपरकंडक्टिंग मशीनें सिरेमिक रोटर कंडक्टर के साथ बनाई गई हैं जो उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी प्रदर्शित करती हैं। इनके रोटर्स में लिक्विड नाइट्रोजन कूल्ड सिरेमिक सुपरकंडक्टर्स होते हैं। सिरेमिक सुपरकंडक्टर्स को उच्च तापमान या तरल-नाइट्रोजन-तापमान सुपरकंडक्टर्स भी कहा जाता है। क्योंकि तरल नाइट्रोजन  अपेक्षाकृत सस्ती और संभालना आसान है, तरल हीलियम ठंडा धातु सुपरकंडक्टर मशीनों की तुलना में सिरेमिक सुपरकंडक्टर मशीनों में अधिक रुचि है।

वर्तमान ब्याज
एसी सिंक्रोनस सिरेमिक सुपरकंडक्टिंग मशीनों में वर्तमान रुचि बड़ी मशीनों में है जैसे उपयोगिता और जहाज बिजली संयंत्रों  में इस्तेमाल होने वाले  बिजली पैदा करने वाला  और जहाज प्रणोदन में इस्तेमाल होने वाली  बिजली की मोटर ।  अमेरिकी सुपरकंडक्टर  और  नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन  ने 36.5 मेगावाट सिरेमिक सुपरकंडक्टर शिप प्रोपल्शन मोटर का निर्माण और प्रदर्शन किया।

क्योंकि वे हल्के वजन के हैं और इसलिए कम टावर और निर्माण लागत की पेशकश करते हैं, उन्हें पवन टर्बाइनों के लिए एक आशाजनक जनरेटर तकनीक के रूप में देखा जाता है। सुपर कंडक्टिंग जेनरेटर के साथ डायरेक्ट ड्राइव सिंक्रोनस जेनरेटर की तुलना में जनरेटर का वजन और वॉल्यूम कम किया जा सकता है, जिससे पूरे टर्बाइन की लागत कम हो सकती है। पहली व्यावसायिक टर्बाइन लगभग 2020 में स्थापित होने की उम्मीद है।

एक पारंपरिक कंडक्टर मशीन
के साथ तुलना में सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रिक मशीनों में आमतौर पर निम्नलिखित फायदे होते हैं: इसके निम्नलिखित नुकसान भी हैं:
 * 1) कम प्रतिरोधक नुकसान लेकिन केवल रोटर इलेक्ट्रोमैग्नेट में।
 * 2) प्रशीतन उपकरण पर विचार किए बिना प्रति शक्ति क्षमता कम आकार और वजन।
 * 1) शीतलन प्रणाली की लागत, आकार, वजन और जटिलताएं।
 * 2) सुपरकंडक्टर्स सुपरकंडक्टिंग चुंबक # चुंबक बुझाते हैं तो मोटर या जनरेटर की कार्रवाई में अचानक कमी या कमी।
 * 3) रोटर गति अस्थिरता के लिए एक बड़ी प्रवृत्ति। एक सुपरकंडक्टिंग रोटर में पारंपरिक रोटर की अंतर्निहित नमी नहीं होती है। इसकी गति अपनी समकालिक गति के आसपास शिकार या दोलन कर सकती है।
 * 4) मोटर बेयरिंग (मैकेनिकल) को ठंड का सामना करने में सक्षम होना चाहिए या ठंडे रोटर से अछूता रहने की जरूरत है।
 * 5) एक तुल्यकालिक मोटर के रूप में, व्यावहारिक संचालन के लिए इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण आवश्यक है। इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण सुपरकूल्ड रोटर इलेक्ट्रोमैग्नेट में महंगे हार्मोनिक नुकसान का परिचय देता है।

उच्च तापमान सुपरकंडक्टर्स बनाम कम तापमान सुपरकंडक्टर्स

 * 1) उच्च-तापमान अतिचालकता|उच्च-तापमान अतिचालक (HTS) अधिक आसानी से प्राप्य तरल नाइट्रोजन तापमान पर अतिचालक बन जाते हैं, जो तरल हीलियम की तुलना में बहुत अधिक किफायती है जो आमतौर पर निम्न-तापमान अतिचालक में उपयोग किया जाता है।
 * 2) एचटीएस सिरेमिक हैं, और पारंपरिक धातु मिश्र धातु सुपरकंडक्टर्स जैसे  नाइओबियम टाइटेनियम  के सापेक्ष नाजुक हैं।
 * 3) सुपरकंडक्टिंग जंक्शन बनाने के लिए सिरेमिक सुपरकंडक्टर्स को एक साथ बोल्ट या वेल्ड नहीं किया जा सकता है। निर्मित होने पर सिरेमिक सुपरकंडक्टर्स को उनके अंतिम आकार में ढाला जाना चाहिए। इससे उत्पादन लागत बढ़ सकती है।
 * 4) चुंबकीय क्षेत्र को दोलन करके सिरेमिक सुपरकंडक्टर्स को सुपरकंडक्टिविटी से अधिक आसानी से बाहर निकाला जा सकता है। यह क्षणिक स्थितियों के दौरान एक समस्या हो सकती है, जैसे अचानक लोड या आपूर्ति परिवर्तन के दौरान।

आगे की पढाई

 * Bumby, J. R., Superconducting Rotating Electrical Machines, Oxford: Clarendon Press, 192 pages, 1983.
 * Kuhlmann, J. H., Design of Electrical Apparatus, 3rd edition; New York: John Wiley & Sons, Inc., 512 pages, 1950. 
 * Tubbs, S. P., Design and Analysis of a Superconducting High Speed Synchronous/Induction Motor, ProQuest Direct Complete Database, Publication No. AAT LD03278, 227 pages, 1995. 

बाहरी कड़ियाँ

 * American Superconductor, AC synchronous superconducting ceramic motors and generators http://www.amsc.com/