Οι ερευνητές αναζητούν διακόπτες κυκλώματος συνεχούς ρεύματος

Η μετάδοση ισχύος συνεχούς ρεύματος είναι πιο αποτελεσματική από την εναλλασσόμενη τάση (βλέπε παρακάτω), αλλά η υψηλή ισχύς DC είναι πολύ πιο δύσκολη από τη διακοπή από το AC - δεν υπάρχει τρέχουσα διασταύρωση μηδενισμού στην οποία πρέπει να αλλάξετε και αρκετή πιθανότητα f για το τόξο.

Το πανεπιστήμιο, σε συνεργασία με το κρατικό πανεπιστήμιο της Φλώριδας, παίρνει τη διαδρομή "υβριδικού" διακόπτη κυκλώματος, η οποία είναι παράλληλη με έναν μηχανικό διακόπτη με διακόπτη ημιαγωγού - για παράδειγμα μια στοίβα από παράλληλα παράλληλα τρανζίστορ καρβιδίου του πυριτίου.

Ενώ ο μηχανικός διακόπτης θα φέρει κανονικά όλο το ρεύμα, τα τρανζίστορ είναι σε θέση να συντομεύσουν σύντομα τον διακόπτη, εκτρέποντας το ρεύμα ενώ σπάει.

Ωστόσο, τα τρανζίστορ δεν θα έχουν τέτοιο μέγεθος ώστε να χειρίζονται το φορτίο για πολύ καιρό, απαιτώντας το μηχανικό κύκλωμα να λειτουργεί εξαιρετικά γρήγορα - εξαιτίας αυτού, αναπτύσσονται πιεζοηλεκτρικοί ενεργοποιητές.

"Πρέπει να είμαστε εξαιρετικά γρήγοροι", δήλωσε ο ερευνητής της Γεωργίας Λουκάς Γκράμπερ. "Πρέπει να χωρίσουμε τις επαφές εντός 250μs και να σπάσουμε εντελώς το ρεύμα μέσα σε 500μs. Για το λόγο αυτό, δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ενεργοποιητές ελατηρίου ή υδραυλικούς κοινούς διακόπτες AC. Οι συσκευές που βασίζονται στην πιεζοηλεκτρική ενέργεια μπορούν να το κάνουν αυτό για εμάς. "

Η GaTech αναζητά επίσης μονωτήρες που μπορούν να χειριστούν ακραίες θερμοκρασίες - η φωτογραφία είναι Graber (αριστερά) και Graber και ερευνητής Chanyeop Park που μελετά τα υλικά αυτά σε πλάσμα - ένα χαμηλής ενέργειας πλάσμα αργού σε αυτή την περίπτωση.

Αν όλα πάνε στο σχέδιο, ένα πρωτότυπο θα αξιολογηθεί στη μονάδα δοκιμών 5MW της FSU εντός τριών ετών.

Η έρευνα έχει βιομηχανικούς εταίρους, συν 3,3 εκατομμύρια δολάρια από την οργάνωση ARPA-E της αμερικανικής κυβέρνησης, ο οποίος είναι ο BREAKERS (οικοδόμηση αξιόπιστων ηλεκτρονικών συστημάτων για την επίτευξη αξιόπιστων αξιολογήσεων kilovolt), το οποίο υποστηρίζει επίσης άλλες προσεγγίσεις για τη διακοπή της υψηλής ισχύος DC.

≥99,97% απόδοση και ≥60MW / m³ η πυκνότητα (παθητική ή αναγκαστική ψύξη του αέρα) είναι ο στόχος για τους διακόπτες κυκλώματος που αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο του BREAKERS, με διάρκεια ζωής τουλάχιστον 30.000 κύκλων και 30 χρόνια. Πρέπει να είναι η διέγερση που προκαλεί ενόχληση <0.1%.

Σύμφωνα με το ARPA-E, συνδέσεις πάνω από 1.000km θα πρέπει να χάσουν μόνο το 3,5% της ισχύος που μεταφέρουν, έναντι 6,7% για το AC. Το Dc απαιτεί επίσης δύο και όχι τρεις αγωγούς και, για τους ίδιους αγωγούς και μονωτήρες, μπορεί να μεταφέρει 1,4 φορές την ισχύ.

Το υλικό αξιολογείται σε πλάσμα χαμηλής πίεσης

Ένα υλικό που αξιολογείται για χρήση σε νέους διακόπτες DC αξιολογείται σε πλάσμα χαμηλής πίεσης στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας. Ένας ανιχνευτής Langmuir με άκρο βολφραμίου εισάγεται στο πλάσμα. (Φωτογραφία: Rob Felt, Georgia Tech)