ابررساناها قادر به تولید میدان مغناطیسی بزرگتری نسبت به رساناهای معمولی (مثل مس) هستند و در این میان HTS از این لحاظ نسبت به LTS برتری دارد. همچنین درHTS هزینه تبرید کمتر بوده و محدودهی دمای کاری آن نسبت به LTS بیشتر میباشد.
در سادهترین حالت، آهنربای ابررسانا دارای یک منبع تغذیه، یک دستگاه برای تبرید و سیمپیچ ابررسانا است. از این آهنربای قوی به طور وسیعی در صنعت، آموزش و تحقیقات استفاده میشود. برای مثال در اکتشاف معادن از آهنربای ابررسانا برای جدا کردن سنگهای دارای فلز استفاده میشود. نمونههای دیگر، شامل شتاب دهندههای ذرات هستهای، کاشت یونی (برای اضافه کردن ناخالصی به نیمه هادیها)، شتاب دهندههای خطی (که در پزشکی برای از بین بردن تومور استفاده میشود)، MRI[1] و NMR[2] (که در آنها میدان مغناطیسی شیئی مورد نظر را تحریک کرده و سپس توسط یک آشکار ساز پاسخ آن به میدان مغناطیسی تحلیل میشود) میباشند. شرکتهای مختلفی از جمله Siemens، Philips و Oxford Instrument به تولید و پخش این نوع سیستمها میپردازند.
1 Magnetic Resonance Imager
2 Nuclear Magnetic Resonance
اصول کلی ژنراتورهای هیدرودینامیک مغناطیسی[1](MHD) که از سال
1959 پژوهشهایی برای تولید برق به وسیله آنها شروع شده و هنوز ادامه دارد، بر این اساس است که جریان گاز پلاسما (بسیار
داغ) یا فلز مذاب از میان میدان مغناطیسی قوی عبور داده میشود. با عبور گاز داغ
یا فلز مذاب، در اثر میدان مغناطیسی بسیار قوی موجود، یونهای مثبت و منفی به سمت
الکترودهایی که در بالا و پایین جریان گاز پلاسما یا فلز مذاب قرار دارند، جذب میشوند
و مانند یک ژنراتور جریان مستقیم الکتریسیته تولید میکنند. جریان خروجی این
ژنراتور جریان مستقیم را میتوان به وسیله اینورترهای الکترونیک قدرت، به برق
جریان متناوب تبدیل و به شبکه متصل کرد. با توجه به هزینه بالای تولید الکتریسیته
در این ژنراتورها، استفاده از آنها تنها به منظور یکنواختی منحنی مصرف در زمانهای
پرباری شبکه مفید است. سیمپیچهای بزرگ ابررسانا که از مواد ابررسانای متعارف
مانند آلیاژ نیوبیوم تیتانیوم ساخته شدهاند برای تولید میدانهای مغناطیسی بسیار
قوی مناسب و قابل استفاده است. به طور مثال اگر فاصله دو الکترود 1/0 متر، سرعت
یونها 400 متر بر ثانیه و میدان مغناطیسی سیم پیچهایHTS 5 تسلا باشد، ولتاژ خروجی 200 ولت خواهد بود و در طول کانال 6 متری
و با قطر یک متر، 40 مگاوات انرژی قابل تولید است. مزیت اصلی ژنرتورهای
هیدرودینامیک مغناطیسی وزن نسبتاً کم آنها در مقایسه با ژنراتورهای متعارف است که
استقبال از کاربرد آنها را در صنایع هوایی و دریایی موجب شده است.
علاوه بر موارد گفته شده، محدودسازهای ابررسانائی جریان خطا[1] نیز رده تازهای از وسایل حفاظتی سیستم قدرت را ارائه میکنند که قادرند شبکه را از اضافه جریانهای خطرناکی که باعث قطعی پرهزینه برق و خسارت به قطعات حساس سیستم میشوند حفاظت نمایند. اتصال کوتاه یکی از خطاهای مهم در سیستم قدرت است که در زمان وقوع، جریان خطا تا بیشتر از ۱۰ برابر جریان نامی افزایش مییابد و با رشد و گسترش شبکههای برق، به قدرت اتصال کوتاه شبکه نیز افزوده میشود. تولید جریانهای خطای بزرگتر، ازدیاد گرمای حاصله ناشی از عبور جریان القائی زیاد در ژنراتورها، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات و همچنین کاهش قابلیت اطمینان شبکه را در پی دارد. لذا عبور چنین جریانی از شبکه احتیاج به تجهیزاتی دارد که توانایی تحمل این جریان را داشته باشند و جهت قطع این جریان نیازمند کلیدهایی با قدرت قطع بالا هستیم که هزینههای سنگینی به سیستم تحمیل میکند. اما اگر به روشی بتوان پس از آشکارسازی خطا، جریان را محدود نمود، از نظر فنی و اقتصادی صرفه جویی قابل توجهی صورت میگیرد. انواع مختلفی از محدود کنندههای خطا تا به حال برای شبکههای توزیع و انتقال معرفی شدهاند که ساده ترین آنها فیوزهای معمولی است که البته پس از هر بار وقوع اتصال کوتاه باید تعویض شوند. از آنجاییکه جریان اتصال کوتاه در لحظات اولیه به خصوص در پریود اول موج جریان، دارای بیشترین دامنه است و بیشترین اثرات مخرب از همین سیکلهای اولیه ناشی میشود باید محدودسازهای جریان خطا بلافاصله بعد از وقوع خطا در مدار قرار گیرند. محدودکنندههای جریان اتصال کوتاه طراحی شده در دهههای اخیر، عناصری سری با تجهیزات شبکه هستند و وظیفه دارند جریان اتصال کوتاه مدار را قبل از رسیدن به مقدار حداکثر خود محدود نمایند به طوری که توسط کلیدهای قدرت موجود قابل قطع باشند.
این تجهیزات در حالت عادی، مقاومت کمی در برابر عبور جریان از خود نشان میدهند ولی پس از وقوع اتصال کوتاه و در لحظات اولیه شروع جریان، مقاومت آنها یکباره بزرگ شده و از بالا رفتن جریان اتصال کوتاه جلوگیری میکنند. این تجهیزات پس از هر بار عملکرد باید قابل بازیابی بوده و در حالت ماندگار سیستم، باعث ایجاد اضافه ولتاژ و یا تزریق هارمونیک به سیستم نگردند. محدودسازهای اولیه با استفاده از کلیدهای مکانیکی امپدانسی را در زمان خطا در مسیر جریان قرار می دادند. با ورود ادوات الکترونیک قدرت کلیدهای تریستوری برای این موضوع مورد استفاده قرار گرفتند و مدارهای متعددی از جمله مدارهای امپدانس تشدید و ابررسانا، ارائه گردیده است.
ادامه مطلب ...
ادامه مطلب ...