Univerzitet u Tuzli
Fakultet elektrotehnike
Školska godina: 2011./2012.
Energetska elektrotehnika
Seminarski rad
Senzori
Superprovodnost u elektroenergetici i nove
tehnologije u izradi kablova
Sakić Amar I-9/10
Imamović Emir I-3/10
Sadržaj
1.
Superprovodnost
1.1
Uvod u fenomen superprovodnosti
1.2
Superprovodni materijali
1.2.1 Podjela superprovodnika prema kritičnom magnetnom polju
1.2.2 Podjela superprovodnika prema kritičnoj temperaturi
2.
Superprovodnost u elektroenergetici
2.1
Uvod
2.2
Superprovodni kabel
2.3
Klasifikacija tipova
2.4
HTS kablovski sistem
2.4.1 HTS kabel
2.4.2 Terminali
2.4.3 Sistem za nadzor
2.4.4 Rashladno postrojenje
2.5
Karakteristike HTS kabla
2.5.1 Električne karakteristike
2.5.2 Termalne karakteristike
2.5.3 Radne karakteristike u abnormalnim režimima rada
2.5.4 Prednosti HTS kablova u odnosu na konvencionalne kablove
2.6
Superprovodno magnetno spremište energije
2.6.1 Opis
2.6.2 Prednosti u odnosu na druge metode
2.6.3 Trenutna primjena
2.7
Sažetak
3.
Literatura
1.2
Superprovodni materijali
Superprovodnici se mogu klasificirati prema sljedećim kriterijima:
- prema kritičnom magnetnom polju;
- prema kritičnoj temperaturi (T
c
)
1.2.1
Podjela superprovodnika prema kritičnom magnetnom polju
Materijali koji iznad jedne vrijednosti magnetnog polja H
C
prelaze direktno u stanje
uobičajenog ponašanja magnetne indukcije nazivaju se superprovodnici
I vrste
.
(
slika 1.2a
)
Materijali koji imaju dvije karakteristične vrijednosti kritičnog magnetnog polja Hc
1
i Hc
2
nazivaju se superprovodnicima
II vrste
. Ispod prve kritične vrijednosti indukcija je nula,
a tek iznad druge kritične vrijednosti dolazi do uobičajenog ponašanja. Između ove dvije
vrijednosti magnetnog polja postoji miješano stanje, koje karakteriše djelimično
prodiranje magnetnog polja unutar materijala, stanje koje se naziva Šubnikova faza.
(
slika 1.2b
)
slika 1.2a
slika 1.2b
1.2.2
Podjela superprovodnika prema kritičnoj temperaturi
Ovaj kriterij se koristi kada želimo naglasiti da li možemo ili ne možemo ohladiti uzorak
tekućim nitrogenom, čija je tačka vrelišta 77 K, koji je znatno isplativiji od tekućeg helija,
koji predstavlja alternativu za postizanje temperature potrebne za dobijanje
niskotemperaturnih superprovodnika.
niskotemperaturni superprovodnici
– LTS (Low-temperature superconductors)
U ovu grupu superprovodnika spadaju materijali čija je kritična
temperatura niža od 77 K.
visokotemperaturni superprovodnici
– HTS (High-temperature superconductors)
U ovu grupu superprovodnika spadaju materijali čija je kritična
temperatura viša od 77 K.
Fenomen superprovodnosti otkriven je na uzorku jednoatomnog materijala. Pokazalo se
da veliki broj elementarnih materijala posjeduje ovakve osobine, ali ne i izrazito dobri
provodnici kakvi su srebro, zlato i bakar, iako se eksperimentisalo sa temperaturama
koje su iznosile samo stote delove stepena na skali Kelvina. To ukazuje da
superprovodne osobine kod ovih materijala najvjerovatnije izostaju.
S druge strane, daleko se otišlo u proučavanju jedinjenja koja posjeduju superprovodne
osobine. Kao bitne karakteristike ne uzimaju se u obzir samo vrijednosti kritične
temperature i jačine kritičnog magnetnog polja, već i mnoge druge povezane sa cijenom
ili stabilnošću materijala. U tabeli su date kritične vrednosti temperature pojedinih
elemenata i jedinjenja.
Vremenom su vrednosti kritične temperature rasle. Krajem osamdesetih godina
dvadesetog vijeka sintetizovano je više keramičkih materijala sa temperaturama koje
značajno prelaze temperature tečnog azota. U ovakve materijale spadaju sistemi tipa:
La – Sr – Cu – O
Bi – Ba – Ca – Cu – O
Tl – Ba – Ca – Cu – O
Obični provodnik: elektroni se kreću
haotično, gube energiju u sudarima i
stvaraju toplotu.
Superprovodnik: elektroni se kreću u
parovima, ne sudaraju se, ne gube energiju
i ne stvaraju toplotu.
Na grafikonu je prikazana ovisnost relativne
otpornosti o temperaturi kod običnih provodnika,
poluprovodnika i superprovodnika.
