LINUXTALKS.CO

Сверхпроводимость. Каковы её практические пределы и как соединять сверхпроводящую сеть с обычной?

 , , ,

L


0

1

Обдумываю написание простого симулятора энергосистемы. И хочу помимо обычных медных и алюминиевых проводов, добавить в него сверхпроводники. Конечно не так уж сложно сопротивление обозначить как 0. Но я слышал что у сверхпроводников температуры жидкого азота, сильное магнитное поле разрушает сверхпроводимость. У сверхпроводников температуры жидкого гелия тоже должен быть такой эффект? Как рассчитать параметры тока при которых сверхпроводимость будет потеряна?

Другой вопрос.
Как практически соединяют сверхпроводящую энергосистему с обычной? Ведь сам входящий электрический кабель будет приводить к значительным утечкам холода из системы. В случае с переменным током предполагаю что это не трудно термически изолировать одну из обмоток, сделав особый сосуд Дьюара вокруг сердечника. Но как быть с постоянным током? Как его вводят в подобные энергосистемы? Первая мысль, это обычный DC-DC преобразователь через мультивибратор килогерецевой частоты и выпрямитель. Соответственно с тепловой развязкой на трансформаторе. Есть ли другие способы, без утечек холода, соединить линии постоянного тока?

★★★★★★
Ответ на: комментарий от VIT

Почитал статьи:

Несколько разочарован тем что вопрос осознаваемый мною как проблема, воспринимается как неизбежные потери хладогента.

Теплоприток составляет 1-2Вт на 1 метр кабеля. Плюс 50-100Вт на 1000А на оконцовывающих кабель токовводах. Итого кабель Ampacity «теряет» на охлаждение порядка 2кВт. Обычная воздушная ЛЭП на 1 километре теряет десятки/сотни киловатт.

По сути остался вопрос. Каков предел мощности, после которого из за магнитного поля нарушается сверхпроводимость?

rezedent12    
★★★★★★
Windows / Firefox
Ответ на: комментарий от rezedent12

Понял. Здесь два независимых вопроса.

  1. Как создавать гибридные системы?
  2. Как поддерживать сверхпроводимость в криогенной части?

Правильный вопрос - половина ответа.

VIT    

Linux / Firefox
Ответ на: комментарий от VIT
  1. Да. Пока что что пришли к выводам что потери холода на прямом токовводе не считаются проблемой. Типа всего лишь пару литров жидкого азота в час.
  2. Каковы пределы мощности, при которых например магнитное поле нарушит сверхпроводимость? Это вопрос для керамики работающей при жидком азоте и для материалов работающих при жидком гелии.
rezedent12    
★★★★★★
Windows / Firefox
Ответ на: комментарий от rezedent12

Есть понятие «критическая плотность тока». У высокотемпературных, вроде, составляет порядка нескольких миллионов ампер на квадратный сантиметр.

JamesHolden    
★★★★★★★
Haiku / WebPositive
Ответ на: комментарий от JamesHolden

http://ftemk.mpei.ac.ru/ctlw/DocHandler.aspx?p=pubs/etm/metals/09.13.02.htm

В нулевом или слабом приложенном магнитном поле критические токи могут быть весьма значительными. Например, в свинцовой проволоке диаметром 1 мм, охлажденной в жидком гелии до 4,2 К

в отсутствие внешнего поля по проволоке может протекать без сопротивления ток до 140 А. Через сверхпроводник можно было бы пропускать очень большие токи, если бы не эффект экранирования, при котором ток выталкивается в тонкий приповерхностный слой.

rezedent12    
★★★★★★
Windows / Firefox
Ответ на: комментарий от rezedent12
  1. On Sept. 5, 2021 for the first time, a large high-temperature superconducting electromagnet was ramped up to a field strength of 20 tesla.

Ну то есть если правильно всё сделать, то нет предела совершенству.

https://phys.org/news/2021-09-superconducting-magnet-magnetic-field-strength.html

VIT    

Linux / Chrome
Ответ на: комментарий от VIT

Из этого я понял, что в условной гелиевой сверхпроводимости пределами можно пренебречь, при условной «стандартной блоковой» модели проводки. Осталось понять какие ограничения ввести на условные блоки азотно-охлаждаемой, керамической проводки.

rezedent12    
★★★★★★
Windows / Firefox
Ответ на: комментарий от rezedent12

Тогда нужно смотреть высоко-температурную сверхпроводимость. При 29K будет 17T.

https://www.nature.com/articles/nature01350

Ну и так далее, можно какую-то условную кривую до 90K довести. Выше уже не нужно.

VIT    

Linux / Chrome
Ответ на: комментарий от rezedent12

Типа всего лишь пару литров жидкого азота в час.

Бггг)))

Это вопрос для керамики работающей при жидком азоте и для материалов работающих при жидком гелии.

А энергосистемой ты что вообще называешь, напомни?

Oberstserj    
★★★★★★
Ubuntu / Firefox
Ответ на: комментарий от VIT

Правильный вопрос - половина ответа.

Но я б начал хотя б с теоретического обоснования затрат на создание, амортизацию и масштабируемость системы по показателю стоимости на каждый кВт*ч. ТС, напомню, про энергосистему рассуждает, а не про локальную приблуду в микрочипе с маленьким свечным заводиком под кроватью по обеспечению этой сверхпроводимости.

Oberstserj    
★★★★★★
Ubuntu / Firefox
Ответ на: комментарий от rezedent12

Обычная воздушная ЛЭП на 1 километре теряет десятки/сотни киловатт.

Сукко…заказывать теперь профессиональную химчистку ковра от расплесканного кофе…

Oberstserj    
★★★★★★
Ubuntu / Firefox