Что такое сверхпроводящий провод?

Что такое сверхпроводящий провод?

Сверхпроводящий провод — это кабель, который передает электроэнергию с помощью проводника, не имеющего электрического сопротивления.

Хотя это технически осуществимо, его коммерциализация сталкивается с трудностями, включая разработку технологий систем охлаждения и создание надежных соединений кабель-кабель.

Несмотря на то, что теоретически он не имеет электрического сопротивления и, следовательно, потерь при передаче энергии, практическое использование показывает минимальные потери при передаче электроэнергии переменного тока с большим током, хотя и значительно ниже, чем у обычных кабелей.

Применение сверхпроводящих проводов

Используя сверхпроводящую технологию, сверхпроводящие провода применяются в передаче электроэнергии. Они позволяют передавать большие нагрузки без выделения тепла или падения напряжения благодаря отсутствию электрического сопротивления. Однако потери переменного тока, незначительные, но имеющие место, все же происходят.

При передаче электроэнергии переменного тока сверхпроводящие провода могут снизить потери передачи примерно на 95% по сравнению с традиционными медными кабелями.

Принцип сверхпроводящих проводов

С нулевым сопротивлением сверхпроводящие провода позволяют использовать значительно меньшие кабели передачи электроэнергии, что потенциально сокращает обширную инфраструктуру передачи электроэнергии. Они облегчают передачу электроэнергии на большие расстояния без падения напряжения, что позволяет использовать более низкое напряжение. Передача электроэнергии постоянным током (DC), хотя и все еще экспериментальная, изучается во всем мире.

Типы сверхпроводящих проводов

Сверхпроводящие провода на основе иттрия, работающие с жидким азотом, известны своими высокими критическими токами и благоприятными свойствами магнитного поля. Они обещают снижение потерь при передаче электроэнергии примерно до четверти от потерь с обычными кабелями и подходят для компактных, легких и высокопроизводительных приложений.

Как выбрать сверхпроводящий провод

Сверхпроводящие провода обеспечивают передачу электроэнергии с низкими потерями, но сталкиваются с проблемами, особенно при передаче электроэнергии переменного тока, где потери в кабеле изменяются в зависимости от количества мощности. Критическая температура для сверхпроводимости, которая сейчас составляет -196 °C, требует передовых технологий систем охлаждения. Для природных источников энергии, которые генерируют электроэнергию постоянного тока, использование сверхпроводящих проводов может вдвое сократить потери при передаче по сравнению с передачей электроэнергии переменного тока.

Структура сверхпроводящих проводов

Высокотемпературные сверхпроводящие провода включают в себя слой сверхпроводящего проводника из спирально намотанных проволочных лент вокруг центрального каркаса, что добавляет механическую прочность и действует как байпас в случае аварий. Электроизоляционный материал покрывает этот слой, увенчанный слоем сверхпроводящего экрана, который блокирует магнитные поля от слоя проводника без внешней утечки. Защитный слой медной проволоки и изолирующая двухтрубная структура, поддерживающая вакуум для предотвращения внешнего проникновения тепла, охватывают сборку.