Цахилгаан хөдөлгүүрт тулгарч буй сорилт ба зарим шийдэл

UB Info

Дэлхий дээр буй нийт цахилгаан хөдөлгүүр нь нийт цахилгаан эрчим хүчний талаас илүүг хэрэглэж байгаа аж. Иймээс эрдэмтэд цахилгаан хөдөлгүүрийг илүү хөнгөн жинтэй, бүр нисэх онгоцонд ч хэрэглэж болохуйц илүү үр ашигтай болгохоор шаргуу ажиллаж байна.

Цахилгаан хөдөлгүүр бол бүтэн нэг зууны өмнөх Никола Теслагийн индукцийн хөдөлгүүрийн нээлтээс “Tesla” компанийн цахилгаан машинд хэрэглэгдтэлээ эргэлзээгүй өндөр хөгжсөн технологи. Гэсэн ч энергийн үр ашигтай хэрэглээг нь сайжруулах, үйлдвэрлэх өртгийг нь бууруулах, уян хатан чанарыг нь нэмэгдүүлэх, ажиллах үед нь үүсдэг хаягдал дулааныг болон жинг нь багасгах шаардлага байсаар байгаа.

Сэнс, компрессор, шахуурга болон янз бүрийн машинд хэрэглэгдэж буй цахилгаан хөдөлгүүрүүд нь дэлхийн нийт цахилгаан эрчим хүчний талыг хэрэглэхийн хажуугаар хэрэв үр ашигтай хэрэглээг нь сайжруулж чадвал бидэнд нисэх онгоцонд хэрэглэхээс өгсүүлээд өөр олон олон боломжийг нээж өгөх юм.

Ховор шорооны элементийн давуу тал

Соронзон хүчний харилцан үйлчлэл бол цахилгаан хөдөлгүүрийг хөдөлгөдөг гол зүйл. Энэ хүч нь зэс дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдлээс үүсдэг тогтмол болон хувьсах соронзуудын харилцан үйлчлэлээс бий болдог. Энэ үед мөн хөдөлгүүрийн ажиллагаанд нөлөөлөхүйц хаягдал дулаан үүсэж байдаг. Иймээс эрдэмтэд тогтмол соронзонг түлхүү хэрэглэж цахилгаан хөдөлгүүрийн технологийг сайжруулахаар хичээж байна.

Хамгийн хүчтэй тогтмол соронзонг маш үнэтэй ховор шорооны элементүүдээр хийх боломжтой байдаг. Иймээс АНУ-ын Эрчим хүчний яамны “Ames” лабораторийн Ахлах эрдэмтэн Июнь Цуй (Jun Cui) нь энэ элементүүдийг орлох хямд үнэтэй шийдлүүдийг хайж байгаа юм. Үүнд нь хөнгөн жинтэй манганы хайлшууд болон феррит нэгдлүүд багтана.

Дизайнтай холбоотой хоёр асуудал

Цуйгийн үзэж буйгаар тогтмол соронзонг ашиглахад инженерчлэлийн талаас хоёр асуудал тулгардаг. Нэг нь температураас хамааралтай байдал, нөгөө нь хэврэг байдал аж.

Соронзонд тулгуурлаж ажилладаг машинууд нь мэдээж тэдгээр хязгаарыг давахгүйгээр ажиллахаар инженерчлэгдсэн байдаг. Хэрвээ мотор халбал соронзын хүч мууддаг байна. Үүнийг гэтлэх уламжлалт шийдэл нь ховор шорооны элемент диспросийн металл юм. Учир нь энэ металл нь өндөр температурт соронзонг тогтвортой байлгаж чаддаг. Гэхдээ энэ металл нь маш үнэтэйгээс гадна дэлхий дээр зөвхөн Хятад улс л нийлүүлдэг аж. Ингэж нэг улсын монопол байх жинхэнэ асуудал юм.

Өөр нэг асуудал бол ихэнх хүчтэй тогтмол соронзонгууд маш хатуу буюу маш амархан эвдрэхээр хэврэг байдаг аж. Үйлдвэрлэх явцад тэдгээрийн 30% нь хагарч гэмтдэг байна.

Цуйгийн лаборатори энэ эвдрэлийг бууруулахын тулд олон арга хэрэглэж байна. Тухайлбал, соронзон материалд нарийн ширхэгтэй мяндаслаг материал эсвэл нүүрстөрөгчийн нано хоолой нэмэх арга юм. Энэ нь бетоныг гангаар хүчитгэхтэй адил юм.

Нисэх онгоцны хөдөлгүүр

“University of Arkansas”-ийн туслах Профессор Фанг Луо (Fang Luo) нь цахилгаан хөдөлгүүрийн сайжруулсан удирдлагыг ашиглах томоохон төлөвлөгөөтэй байгаа аж. Тэрээр томоохон хөдөлгүүрийн системийн чулуужмал түлшээр ажилладаг хэсгийг нь цахилгааны хөдөлгүүрийн удирдлагаар солих хэрэгтэй гэж үзэж байна. Жишээ нь, түүний тайлбарласнаар жет онгоцнуудыг цахилгаанаар ажиллуулах боломжтой. Ингэж тийрэлтийн системийг цахилгаанжуулснаар тээвэрлэлтийн зардал буурч, агаарт цацагдах нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хэмжээ буурах аж.

Цахилгаан хөдөлгүүрийг сайжруулахын тулд түүний удирдлагыг нь сайжруулах хэрэгтэй аж. Хөдөлгүүр хэр хүчтэй байна төдий хэмжээгээр хөдөлгүүрийн удирдлага их дулаан үүсгэдэг байна. Энэ илүүдэл дулааныг зохицуулахын тулд ихээхэн зай талбай, масс шаардлагатай болж чулуужмал түлшээр ажилладаг хөдөлгүүрийг сольсны давуу талыг үгүй хийдэг байна.

Энэ асуудлыг шийдэх, Луогийн туршиж буй шийдэл нь цахиурын карбид (SiC) юм. SiC-д суурилсан электроникийн төхөөрөмжүүд нь уламжлалт Si-д суурилсан төхөөрөмжүүдийн үзүүлдэг эрчим хүчний алдагдлын зөвхөн аравны нэгийг л алддаг байна. Мөн түүний үзэж буйгаар цахилгаан хөдөлгүүрийн удирдлагын системийг багасгах нь зөвхөн электроникийн инженерчлэлийн асуудал биш харин олон салбар шинжлэх ухааны хамтарч шийдэх асуудал аж.

Эх сурвалж: www.scientificamerican.com

САНАЛ БОЛГОХ