RU2204191C2 - Комбинированный сверхпроводниковый ограничитель тока - Google Patents
Комбинированный сверхпроводниковый ограничитель тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2204191C2 RU2204191C2 RU2000129476/09A RU2000129476A RU2204191C2 RU 2204191 C2 RU2204191 C2 RU 2204191C2 RU 2000129476/09 A RU2000129476/09 A RU 2000129476/09A RU 2000129476 A RU2000129476 A RU 2000129476A RU 2204191 C2 RU2204191 C2 RU 2204191C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- superconducting
- solenoid
- superconductor
- resistive
- Prior art date
Links
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Использование: для защиты электрических машин от токовых перегрузок. Технический результат заключается в повышении надежности ограничителя тока за счет одновременности переключения всего объема сверхпроводникового элемента в нормальное состояние. Комбинированный сверхпроводниковый ограничитель тока содержит резистивный сверхпроводниковый токоограничительный элемент, сверхпроводимость которого подавляется при достижении критического тока цепи. Резистивный сверхпроводниковый токоограничительный элемент помещен в соленоид, соединен с соленоидом последовательно и отделен от соленоида сверхпроводниковым экраном. При достижении током критической величины сверхпроводимость элемента и соленоида нарушается и в устройстве возникает активное сопротивление. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности, может быть использовано для защиты электрических машин от токовых перегрузок.
Известны устройства для ограничения тока, содержащие катушку индуктивности и магнитный сердечник, разделенные экраном из сверхпроводникового материала, который в критическом состоянии теряет сверхпроводимость, а устройство приобретает высокое индуктивное сопротивление [1]. Недостатком индукционных ограничителей тока является то, что они эффективны только для переменного тока: на постоянном токе их сопротивление мало.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является резистивный ограничитель тока, содержащий сверхпроводниковый токоограничительный элемент, который в критическом состоянии теряет сверхпроводимость и приобретает активное сопротивление [2]. Такой ограничитель тока работает на переменном и постоянном токе, однако, обладает малой надежностью.
Для эффективного ограничения тока, сверхпроводниковый элемент должен обладать значительным активным сопротивлением, что предполагает его большую длину.
В момент переключения сверхпроводникового элемента в нормальное состояние, такое переключение происходит не по всей его длине, а на отдельных участках, поскольку реальный сверхпроводниковый материал (особенно из высокотемпературного сверхпроводника) обладает линейными неоднородностями свойств и полей. На этих участках возникает перегрев, который может привести к отказу устройства.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности ограничителя тока за счет одновременности переключения всего объема сверхпроводникового элемента в нормальное состояние, под действием критического тока и критического магнитного поля.
Указанный технический результат достигается за счет того, что сверхпроводниковый токоограничительный элемент помещается внутри катушки соленоида, соединен с ней последовательно и отделен от нее сверхпроводниковым экраном, который при критическом токе цепи и резистивного токоограничителя переходит в нормальное состояние, магнитное поле соленоида действует на резистивный токоограничительный элемент, облегчая его переход в нормальное состояние.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием катушки соленоида и сверхпроводникового экрана, в который помещается сверхпроводниковый резистивный токоограничитель. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что соленоиды со сверхпроводниковыми экранами известны [1].
Однако при их введении в указанной связи со сверхпроводниковым резистивным токоограничительным элементом в заявляемое устройство появляются новые свойства, иные, в отличие от известных решений, к числу которых следует отнести:
- меньшее время срабатывания устройства, поскольку одновременно действуют 2 фактора подавления сверхпроводимости: критический ток и критическое магнитное поле;
- устройство эффективно защищает от резкого нарастания тока, поскольку в этом случае возникает индуктивное сопротивление;
- сверхпроводниковый ограничительный элемент может иметь меньшее сопротивление (мощность), поскольку последовательно с ним работает сопротивление соленоида, таким образом, иные, в отличие от известных технических решений, свойства, присущие предложенному решению, доказывают наличие существенных отличий, направленных на достижение технического результата.
- меньшее время срабатывания устройства, поскольку одновременно действуют 2 фактора подавления сверхпроводимости: критический ток и критическое магнитное поле;
- устройство эффективно защищает от резкого нарастания тока, поскольку в этом случае возникает индуктивное сопротивление;
- сверхпроводниковый ограничительный элемент может иметь меньшее сопротивление (мощность), поскольку последовательно с ним работает сопротивление соленоида, таким образом, иные, в отличие от известных технических решений, свойства, присущие предложенному решению, доказывают наличие существенных отличий, направленных на достижение технического результата.
На фиг.1 представлена электрическая схема комбинированного сверхпроводникового ограничителя тока. На фиг.2 приведено поперечное сечение устройства.
Комбинированный сверхпроводниковый ограничитель тока (фиг.1) содержит последовательно соединенные катушку соленоида 1 и резистивный сверхпроводниковый токоограничительный элемент 2, разделенные сверхпроводниковым экраном 3 (фиг.2) и ферромагнитным сердечником 4.
Резистивный сверхпроводниковый токоограничительный элемент выполняется в виде сверхпроводниковой пленки или провода, имеющих длину 1 и площадь поперечного сечения S. Сопротивление элемента R в нормальном состоянии определяется по известной формуле
где ρ - удельное сопротивление материала предмета.
где ρ - удельное сопротивление материала предмета.
Катушка соленоида 1 при нормальном состоянии экрана создает магнитное поле с индукцией В, в котором оказывается элемент 2. Величина индукции поля В может быть оценена из известной формулы:
B = μμ0nIкр (2)
где Iкр - критический ток в цепи;
μo - магнитная постоянная;
μ - магнитная проницаемость;
n - число витков соленоида, приходящихся на единицу его длины.
B = μμ0nIкр (2)
где Iкр - критический ток в цепи;
μo - магнитная постоянная;
μ - магнитная проницаемость;
n - число витков соленоида, приходящихся на единицу его длины.
Материал и конструкция сверхпроводникового экрана и токоограничительного элемента выбраны такими, что критический ток цепи является критическим для подавления в них сверхпроводимости.
Устройство работает следующим образом. Когда сила тока в цепи менее критической, сопротивление токоограничительного элемента равно нулю, а сопротивление соленоида незначительно. При превышении током цепи критического значения происходит одновременно подавление сверхпроводимости токоограничительного элемента 2. Эта же сила тока вызывает подавление сверхпроводимости экрана, и магнитное поле соленоида подавляет сверхпроводимость в неоднородностях резистивного токоограничительного элемента.
Использование предложенного технического решения позволит повысить надежность работы сверхпроводникового токоограничителя, использовать его как в цепях переменного, так и постоянного тока и увеличить быстродействие устройства.
Источники информации
1. DW. A. Willen, J.R. Cave Short Cirenit Test Performance of Inductive High Te Superconducting Fault Current Limiters // IEEE Trans.jn applied superconductivity 1995, vol.5, N 0.2 - p.p. 1047-1050.
1. DW. A. Willen, J.R. Cave Short Cirenit Test Performance of Inductive High Te Superconducting Fault Current Limiters // IEEE Trans.jn applied superconductivity 1995, vol.5, N 0.2 - p.p. 1047-1050.
2. T. Verhalge et al. Experiments with a high voltage (40 kV) Superconducting fault current limiter // Cryogenics, 1996, vol.36, N.7 - p.p. 521-526.
Claims (1)
- Комбинированный сверхпроводниковый ограничитель тока, содержащий сверхпроводниковый резистивный токоограничительный элемент, отличающийся тем, что он снабжен соленоидом и сверхпроводниковым экраном, причем сверхпроводниковый резистивный токоограничительный элемент помещен в соленоид, соединен с ним последовательно и отделен от него сверхпроводниковым экраном, а материал и конструкция сверхпроводникового экрана и резистивного сверхпроводникового токоограничительного элемента таковы, что критический ток обеспечивает подавление сверхпроводимости в сверхпроводниковом экране, а магнитное поле соленоида подавляет сверхпроводимость указанного резистивного токоограничительного элемента.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000129476/09A RU2204191C2 (ru) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | Комбинированный сверхпроводниковый ограничитель тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000129476/09A RU2204191C2 (ru) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | Комбинированный сверхпроводниковый ограничитель тока |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000129476A RU2000129476A (ru) | 2002-10-27 |
| RU2204191C2 true RU2204191C2 (ru) | 2003-05-10 |
Family
ID=20242542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000129476/09A RU2204191C2 (ru) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | Комбинированный сверхпроводниковый ограничитель тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2204191C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528407C2 (ru) * | 2012-09-17 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Способ активации высокотемпературных сверхпроводников в области криогенных температур ниже критического значения и устройство для его осуществления |
| CN112136222A (zh) * | 2018-05-17 | 2020-12-25 | 超级电力研究所 | 具有导电间隔件的超导限流器 |
-
2000
- 2000-11-24 RU RU2000129476/09A patent/RU2204191C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| T.VERHALGE ET AL Experiments with a high voltage (40 kV), Superconducting fault current limiter// Cryogenics, 1996, vol.36, № 7, pp.521-526. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528407C2 (ru) * | 2012-09-17 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Способ активации высокотемпературных сверхпроводников в области криогенных температур ниже критического значения и устройство для его осуществления |
| CN112136222A (zh) * | 2018-05-17 | 2020-12-25 | 超级电力研究所 | 具有导电间隔件的超导限流器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2007356413B2 (en) | Fault current limiter | |
| EP0350916A2 (en) | Superconducting switch and current limiter using such a switch | |
| KR20120093186A (ko) | 비-초전도성 코일에 의해 포화된 코어들을 갖는 고장 전류 제한기 | |
| US4031457A (en) | Saturable reactor current limiter | |
| Mukhopadhyay et al. | A novel compact magnetic current limiter for three phase applications | |
| Tixador et al. | Hybrid superconducting AC fault current limiter principle and previous studies | |
| US4122385A (en) | Saturable reactor current limiter | |
| EP0567293A1 (en) | Superconducting current limiting device | |
| RU2204191C2 (ru) | Комбинированный сверхпроводниковый ограничитель тока | |
| EP2091054B1 (en) | An electromagnetic current limiter device and its manufacturing method | |
| Noe | Superconducting fault current limiters | |
| Choi et al. | Transient characteristics of a flux-coupling type superconducting fault current limiter according to winding direction | |
| Janowski et al. | Properties comparison of superconducting fault current limiters with closed and open core | |
| US5333087A (en) | Superconducting magnet apparatus with a magnetic shield | |
| Eladawy et al. | Compact designs of permanent‐magnet biased fault current limiters | |
| EP0492884A1 (en) | Electromagnetic device | |
| CN108923402B (zh) | 电力系统以及具交错绕组的错误电流限制器 | |
| Janowski et al. | Bi-2223 and Bi-2212 tubes for small fault current limiters | |
| JPH02202320A (ja) | 超電導限流装置 | |
| Eladawy et al. | DC‐presaturated fault current limiter for high voltage direct current transmission systems | |
| US7023673B2 (en) | Superconducting shielded core reactor with reduced AC losses | |
| Ishigohka et al. | Fundamental test of new DC superconducting fault current limiter | |
| JP2019047690A (ja) | 直流遮断器 | |
| KR102472477B1 (ko) | 포화 철심형 초전도 고장 전류 제한기의 보호장치 | |
| Lim et al. | Operational characteristics of flux-lock type SFCL using series resonance |