Investigadores buscan disyuntores de red de corriente continua
La transmisión de energía de corriente continua es más eficiente que la CA (ver más abajo), pero la corriente continua de alta potencia es mucho más difícil de interrumpir que la corriente alterna: no hay un cruce de corriente cero en el que cambiar y hay un gran potencial de arco.
La universidad, en colaboración con la Universidad Estatal de Florida, está tomando la ruta del disyuntor "híbrido", que es paralela a un disyuntor mecánico con un interruptor semiconductor, por ejemplo, una pila de transistores de carburo de silicio en serie.
Mientras que el interruptor mecánico normalmente transportará toda la corriente, los transistores pueden acortar brevemente el interruptor, desviando la corriente mientras se rompe.
Sin embargo, los transistores no serán dimensionados para manejar la carga por mucho tiempo, lo que requiere que el circuito mecánico funcione extremadamente rápido, debido a esto, se están desarrollando actuadores piezoeléctricos.
"Necesitamos ser extremadamente rápidos", dijo el investigador de Georgia Lukas Graber. “Tenemos que separar los contactos dentro de 250 μs y romper completamente la corriente dentro de 500 μs. Por esa razón, no podemos usar actuadores accionados por resorte o hidráulicos comunes a los interruptores de CA. Los dispositivos que dependen del efecto piezoeléctrico pueden hacer eso por nosotros ”.
GaTech también está buscando aislantes que puedan soportar temperaturas extremas: la foto es de Graber (izquierda) y Graber y el investigador Chanyeop Park estudiando estos materiales en un plasma, un plasma de argón de baja energía en este caso.
Si todo va según lo planeado, se evaluará un prototipo en las instalaciones de prueba de 5MW de FSU dentro de tres años.
La investigación cuenta con socios industriales, más $ 3.3 millones de dólares de la organización ARPA-E del gobierno de EE. UU., Que es el programa BREAKERS (Construyendo productos electrónicos confiables para lograr clasificaciones efectivas de kilovoltios de manera segura) que también respalda otros enfoques para interrumpir el CC de alta potencia.
≥99.97% de eficiencia y ≥60MW / m3 La densidad (enfriamiento por aire pasivo o forzado) es el objetivo para los interruptores automáticos desarrollados bajo INTERRUPTORES, con una vida útil de al menos 30,000 ciclos y 30 años. Disparos molestos tiene que ser <0.1%.
Según ARPA-E, los enlaces de más de 1,000 km de CC deberían perder solo el 3.5% de la potencia que transportan, en comparación con el 6.7% de la corriente alterna. Dc también requiere dos en lugar de tres conductores y, para los mismos conductores y aislantes, puede transportar 1.4 veces la potencia.
Material evaluado en plasma a baja presión
Un material que se está evaluando para su uso en nuevos interruptores de CC se evalúa en un plasma de baja presión en el Instituto de Tecnología de Georgia. Se introduce una sonda Langmuir con una punta de tungsteno en el plasma. (Foto: Rob Felt, Georgia Tech)