Улучшенный плазменный размыкатель поможет защитить электросеть
Специалисты General Electric и Лаборатории физики плазмы Принстонского университета (PPPL), разработали усовершенствованный размыкатель, эффективнее превращающий высокомощный постоянный ток в переменный. Устройство может уменьшить расходы на передачу электричества на дальние расстояния.
От удаленных источников, вроде ГЭС или солнечных электростанций, поступает высокомощный постоянный ток. Для превращения его в переменный, используемый потребителями, требуется громоздкие и дорогие переключатели. Специалисты GE, при участии сотрудников PPPL, разрабатывают улучшенную версию устройства, эффективнее преобразующего ток и способного уменьшить стоимости его транспортировки на большие расстояния, сообщает eurekalert.org.
General Electric тестирует трубку, заполненную плазмой – заряженным веществом из свободных электронов, которое изучают в принстонской лаборатории. Размыкатель должен работать годами, выдерживая напряжение в 300 кВ. Разработчики надеются, что одно устройство сможет заменить наборы полупроводниковых переключателей, которые сейчас используются на линиях электропередач для преобразования постоянного тока в переменный.
GE обратилась в PPPL с просьбой создать демонстрационную модель размыкателя. Компании понадобилась помощь, так как тестирование плазменного переключателя – медленный и дорогой процесс. Модель показала, как мощный ток влияет на помещенный в трубку гелий. Симуляция продемонстрировала ионизацию газа, обеспечив свежий взгляд на физику процесса, описанный учеными в журнале Plasma Sources Science and Technology. Выводы основаны на прошлогодней статьи PPPL для Physics of Plasmas. В ней был смоделирован эффект высоковольтного пробоя без представления аналитической теории.
«Это явление было плохо изучено, так как требовались новые механизмы ионизации газа при высоком напряжении, которые мы и разработали», — сказал Игорь Каганович, соавтор обеих работ из PPPL.
Проект определил 3 разных режима пробоя, которые становятся важны, когда большое напряжение используется для превращения гелия в плазму. Электроны, ионы и быстрые нейтральные атомы начинают процесс за счет обратного рассеивания или рикошета от электродов, по которым идет ток. Результат сильно контрастирует со многими предыдущими моделями, учитывавшими только влияние электронов.
«Потенциальное применение газового переключателя зависит от максимального возможного напряжения, — сказал руководитель проекта, физик из GE Тимоти Соммерер. – Мы уже показали экспериментально, что устройство может работать при 100 кВ. Сейчас идет подготовка к тестированию версии на 300 кВ. Результаты модели PPPL полезны для разработки высоковольтных газовых переключателей».
