zastosowania elektromagnetyzmu w nowoczesnych ... - PTZE

56
XVIII Sympozjum PTZE, Zamość 2008
Szybkie i niezawodne działanie mogą zapewnić nadprzewodnikowe ograniczniki prądów,
bowiem czas przejścia nadprzewodnika ze stanu nadprzewodzącego do rezystywnego
wynosi kilkadziesiąt mikrosekund, a ich powrót do pracy po zadziałaniu jest prawie natychmiastowy
i nie wymaga wykonywania jakichkolwiek czynności.
Nadprzewodniki wykazują całkowity zanik rezystywności jedynie w warunkach, gdy
ich parametry, tj. temperatura, gęstość prądu i gęstość strumienia magnetycznego nie przekraczają
pewnych wartości nazywanych krytycznymi. Właściwości gwałtownego (skokowego)
wzrostu rezystancji elementu nadprzewodnikowego przy przekroczeniu jego wartości krytycznej
prądu umożliwia budowę ograniczników prądów zwarciowych w sieciach elektroenergetycznych.
Istnieją dwa zasadnicze rodzaje rozwiązań nadprzewodnikowych ograniczników prądu:
rezystancyjne i indukcyjne. Ograniczniki rezystancyjne są proste w swej konstrukcji, jednak
wymagają doprowadzenia prądu roboczego do elementu nadprzewodnikowego za pomocą
przepustów prądowych.
Ograniczniki indukcyjne mają budowę podobną do przekładników prądowych, w których
uzwojenie wtórne stanowi zwarte uzwojenie nadprzewodnikowe, najczęściej pierścień
z ceramiki nadprzewodnikowej.
Ogranicznik transformatorowy jest pewną odmianą ogranicznika indukcyjnego,
w którym uzwojenia wtórne jest konwencjonalne, ale jest zwarte przez element nadprzewodnikowy.
Rys. 3 Obwód elektryczny nadprzewodnikowego
ogranicznika prądu typu transformatorowego
Rys.4. Wartości rezystywności próbek materiałów
nadprzewodnikowych w funkcji temperatury [5]
Zaletą ograniczników typu transformatorowego jest możliwość użycia elementu nadprzewodnikowego
dowolnego kształtu w prostym kriostacie bez przepustów prądowych.
Główną wadą ograniczników transformatorowych jest wymaganie większej rezystancji
w stanie nienadprzewodzącym, aby zapewnić wymagany stopień ograniczania prądu.
W innych zastosowaniach nadprzewodników wartość rezystancji w stanie nienadprzewodzącym
jest pożądana bardzo mała i dlatego badania nad uzyskaniem materiałów
o dużej rezystywności w stanie „normalnym” nie były prowadzone. W ostatnich latach zagadnieniem
tym zajmuje się kilka ośrodków na świecie i są publikowane pierwsze wyniki [5].
W taśmach drugiej generacji (2G) nadprzewodnik zajmuje mniej niż 1% zawartości.
Pozostałe materiały stanowią podłoże i stabilizator. Gdyby je zastąpić materiałem o większej
rezystywności możliwe będzie uzyskanie dostatecznego stopnia ograniczania prądu.