DIPLOMOVÁ PRÁCA - Žilinská univerzita

Komerčne používané supravodiče sa vyrábajú buď ako zapustené v matrici z normálneho vodiča
alebo nanesené v tenkej vrstve na podložke. Tento prídavný materiál je dôležitý pri technológii výroby,
zlepšuje mechanické vlastnosti a môže zabezpečovať stabilizáciu – preberie časť prúdového zaťaženia pri
prechode supravodiča do normálneho stavu. Prierez supravodivého materiálu S SC je potom menší ako
celkový prierez vodiča S V . Keď teda vztiahneme kritický prúd k prierezu vodiča dostávame tzv.
inžiniersku prúdovú hustotu – J e (engineering current density).
2.2 Straty v supravodičoch
Keď cez supravodič tečie jednosmený prúd pod jeho kritickou hodnotou, nevznikajú v ňom žiadne
straty. V režime striedavého prúdu je situácia odlišná. Tu sa výrazne prejavujú hysterézne vlastnosti.
Jednosmerné veličiny sú určené veľkosťou a smerom, u striedavých k nim pristupujú frekvencia
a vzájomný fázový posun. Analýza správania sa vodiča v podmienkach striedavého prúdu
a magnetického poľa je preto zložitá a často možná len za určitých zjednodušujúcich podmienok
a s pomocou numerických metód. Aplikačná oblasť supravodičov sa však stále viac presúva do oblasti
striedavých prúdov a dostatočne presné určenie strát je podmienkou pre porovnanie klasických
vodičov so supravodičmi .
Magnetizačné straty predstavujú energiu, ktorá sa v supravodiči premení na teplo, keď je vystavený
pôsobeniu striedavého magnetického poľa. V supravodiči tečú v takomto prípade tieniace prúdy,
ktoré sa snažia odtieniť ho od magnetického poľa. Keď časová derivácia magnetického poľa mení
znamienko, zmení sa aj znamienko prúdov tečúcich v supravodiči (prípadne aj matrici, v ktorej je
supravodič zapustený). Táto zmena začína na povrchu, kým vo vnútri stále tečie prúd pôvodným
smerom. Toto je dôvod hysterézneho správania sa supravodiča. [1] Magnetické vlastnosti materiálu sú
charakterizované jeho magnetickým momentom. Závislosť magnetického momentu supravodiča
vzhľadom na pôsobiace magnetické pole má diamagnetický charakter, pričom magnetizačné krivky
tvoria hysteréznu slučku a straty sú úmerné jej ploche.
Ak by boli uvažované len hysterézne straty, stratový výkon by stúpal s frekvenciou lineárne.
V skutočnosti však straty stúpajú mierne rýchlejšie v dôsledku ostatných mechanizmov vzniku strát.
Medzi ne patria najmä straty vírivými a väzbovými prúdmi. Väzbové prúdy spôsobujú straty
v multifilamentárnych supravodičoch. Tieniace prúdy tečú nielen vo vnútri filamentu, ale uzatvárajú
sa aj cez viacero filamentov. Prúdy tečúce cez kov, ktorý je medzi filamentami, sa nazývajú väzbové.
Prechodom týchto prúdov cez kov vznikajú rezistívne straty.
Transportné straty sú spôsobené prechodom transportného prúdu supravodičom. V takomto prípade
vznikajú dva druhy strát:
−
−
rezistívne straty,
magnetizačné straty.
Rezistívne straty vyplývajú z nelineárnej volt-ampérovej charakteristiky materiálu [3]. Z tohto je
zrejmé, že sa prejavujú až v oblasti kritického prúdu. Pri súčasnom pôsobení transportného prúdu