Generador eléctrico con bobinas superconductoras








Autores


  • Maylú Guadalupe Romero Sánchez 1, Iryna Ponomaryova 2 y Francisco Javier de Moure Flores 3 1 Universidad Autónoma de Querétaro; 2 Instituto Politécnico Nacional. Escuela Superior de Ingeniería Mecánica Eléctrica Unidad Culhuacan; 3 Universidad Autónoma de Querétaro. Facultad de Química 1 may_230192@hotmail.com; 2 iripon_64@yahoo.com.mx; 3 francisco.javier.demoure@uaq.mx

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Resumen:

Un generador eléctrico funciona principalmente al suministrar un campo magnético en una espira induciéndose un voltaje que transporta corriente eléctrica. Dentro de un generador eléctrico existen diferentes tipos de pérdidas: pérdidas mecánicas, pérdidas de cobre y pérdidas por núcleo. Dichas pérdidas afectan a la eficiencia del generador. Una posible solución a las pérdidas de cobre es usar materiales superconductores, estos no presentan resistencia eléctrica y disminuyen el calentamiento de algunos componentes dentro del generador. En este trabajo se propone sustituir devanados de cobre, empleados en lo generadores eléctricos convencionales, por devanados de un material superconductor denominado Bi2Sr2Ca2Cu3O10 o Bi-2223. Mediante un modelo matemático, se llevó a cabo el diseño del generador y, posteriormente, se simuló el comportamiento de los campos magnéticos con empleo del Software ANSYS Maxwell v.19.0. Al comparar ambos generadores, el resultado fue que el generador con devanados de material superconductor obtuvo una eficiencia de un ~99 %, un 4 % más que el generador convencional.


Palabras clave:

generador eléctrico, superconductores, ANSYS, pérdidas eléctricas, eficiencia


Abstract:

An electric generator works by supplying a magnetic field in a coil. Coil is induced a voltage that carries electric current. Electric generator has different types of losses: mechanical losses, copper losses and losses per core. These losses affect the efficiency of generator. A possible solution to copper losses is by using superconducting materials, these do not have electrical resistance and decrease the heating of some components within the generator. This paper proposes to replace copper windings, used in conventional electric generators, by windings of a superconducting material denominate Bi2Sr2Ca2Cu3O10 or Bi-2223. Using a mathematical model, the generator design was carried out and, subsequently, the behavior of the magnetic fields was simulated through the ANSYS Maxwell Software v.19.0. When comparing both generators, the result was that generator with windings of superconducting material obtained an efficiency of ~ 99 %, 4 % more than the conventional generator.


Keywords:

electric generator, superconductors, ANSYS, electrical losses, efficiency.



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