Raziskovalci iščejo dc odklopnike električnega omrežja
Prenos napajanja z enosmernim tokom je učinkovitejši od izmeničnega toka (glejte spodaj), vendar je DC močnejše napetosti veliko težje prekiniti kot izmenični - ni trenutnega ničelnega prehoda, na katerem bi lahko preklopili in je veliko možnosti za obogatitev.
Univerza, ki sodeluje z zvezno univerzo Florida, vodi pot "hibridnega" odklopnika, ki vzpostavi mehanski odklopnik s polprevodniškim stikalom - na primer kup zaporednih vzporednih tranzistorjev iz silicijevega karbida.
Medtem ko bo mehansko stikalo običajno prenašalo ves tok, tranzistorji lahko kratko preklopijo stikalo, preusmeri tok, ko se zlomi.
Vendar pa tranzistorji ne bodo dovolj veliki, da bodo dolgo obvladovali tovor, zaradi česar mora mehansko vezje delovati izjemno hitro - zaradi tega se razvijajo piezoelektrični aktuatorji.
"Moramo biti zelo hitri," je dejal raziskovalec Gruzije Lukas Graber. "Stike moramo ločiti v roku od 250 μs in popolnoma prekiniti tok v 500 μs. Iz tega razloga ne moremo uporabljati vzmetnih ali hidravličnih pogonov, ki so običajni za izmenične napetosti. Naprave, ki se zanašajo na piezoelektrični učinek, to lahko storijo za nas. "
GaTech tudi išče izolatorje, ki lahko prenesejo ekstremne temperature - na fotografiji sta Graber (levo) in Graber in raziskovalec Chanyeop Park, ki tovrstne materiale preučujejo v plazmi - v tem primeru je nizkoenergijska argonova plazma.
Če bo šlo vse po načrtu, bo prototip ovrednoten v preskusni napravi FSU v treh letih.
Raziskava ima industrijske partnerje in 3,3 milijona USD od organizacije ameriške vlade ARPA-E, ki je program BREAKERS (Gradnja zanesljive elektronike za varno doseganje kilovoltnih učinkovitih ocen), ki podpira tudi druge pristope k prekinitvi visokozmogljivega dc-ja.
≥99,97% izkoristka in ≥60 MW / m3 gostota (pasivno ali prisilno hlajenje zraka) je cilj za odklopnike, razvite v BREAKERS, z življenjsko dobo najmanj 30 000 ciklov in 30 let. Neprijetno spopadanje mora biti <0.1%.
Po podatkih ARPA-E naj bi več kot 1.000 km dc povezav izgubilo le 3,5% moči, ki jo imajo, v primerjavi s 6,7% za izmenični tok. Dc zahteva tudi dva in ne tri prevodnika in lahko za iste prevodnike in izolatorje prenese 1,4-kratno moč.
Material, ki ga ocenjujemo v plazmi z nizkim tlakom
Gradivo, ki se ga ocenjuje za uporabo v novih enosmernih odklopnikih, ocenjujejo v plazmi nizkega tlaka na Georgia Institute of Technology. V plazmo vnesemo Langmuir-sondo z volframovim vrhom. (Foto: Rob Felt, Georgia Tech)