1 ხედის ტიპის სუპერკონდუქტორული შეცდომის დენის ლიმიტატორი
1.1 ხედის ტიპის SFCL-ის სტრუქტურა და მუშაობის პრინციპი
გამოსახულება 1 აჩვენებს ხედის ტიპის SFCL-ის ორფაზის სქემას, რომელიც შედგება დიოდების D₁ დან D₄-მდე, DC წინასწარ დაკარგული ვოლტაჟის წყარო V_b და სუპერკონდუქტორული კატუში L-ისგან. შეცდომის დენის ლიმიტირების შემდეგ შეცდომის დენის შეწყვეტისთვის სერიით არის დაკავშირებული შეცდომის დენის შეწყვეტის რელე. წინასწარ დაკარგული ვოლტაჟის წყარო V_b პროვიდერია სუპერკონდუქტორული კატუში L-ისთვის წინასწარ დაკარგული დენი i_b. V_b-ის ვოლტაჟი დაიყოფილია საკმარისი სიმაღლით დიოდების წყვილების (D₁ და D₃, ან D₂ და D₄) წინა ვოლტაჟური დაცემის გადასარჩენად, რითაც დაიკავშირება წინასწარ დაკარგული დენი i₀. i₀-ის მნიშვნელობა დაიყოფილია უფრო დიდი რაოდენობით, ვიდრე ხაზის დენის მაქსიმალური მნიშვნელობა i_max, მითითებული ზედატვირთვის პირობებით.
ამიტომ, ნორმალური პირობების შემთხვევაში, დიოდების ხედი უწყვეტად დარჩენილია არასამუშაოში, და SFCL-მა არ აჩვენებს არანაირ იმპედანს ხაზის დენის i-ს მიმართ, დიოდების ხედის მცირე წინა ვოლტაჟური დაცემის გარდა. ვთქვათ, რომ ნორმალური მუშაობის დროს დიოდები D₁ დან D₄-მდე გადის დენები iD1 დან iD4-მდე შესაბამისად, ხაზის დენი არის:
ეს მიიღება კირხოფის დენის კანონის (KCL) მიხედვით:
როდესაც ხაზზე ხდება შეცდომა, ხაზის დენი სწრაფად ზრდის და მიდის i₀-ის მნიშვნელობას. დადებითი და უარყოფითი ნახევრების დროს დიოდების წყვილი ხდება უარყოფითად დარწმუნებული და გადაირჩენება, რითაც ავტომატურად ჩაირთება კატუში L სისტემაში. შეცდომის დენი შესაბამისად ლიმიტირდება კატუშის ინდუქტიური რეაქციით.
სუპერკონდუქტორული კატუშის კრიტიკული დენის საშუალებით შეცდომის დროს კატუში რჩება სუპერკონდუქტორულ მდგომარეობაში, რითაც ავტომატურად არის არადექტირებული დროს და გამოცხადების აღდგენის დროს. თუმცა, რაც უფრო გრძელდება შეცდომა, სუპერკონდუქტორული ინდუქტორის დენი გრძელდება და საბოლოოდ მიიღებს სტეიდიუმურ შეცდომის დენის მნიშვნელობას, რომელიც არ არის ლიმიტირებული. ამიტომ, შეცდომის წყარო უნდა დროზე შეწყვეტილი იყოს შეცდომის დენის შეწყვეტის რელით. გამარტივებისთვის ჩათვლილი არის, რომ შეცდომა ხდება იმ მომენტში, როდესაც წყაროს ვოლტაჟი გადის ნულის მიმართ (t = t₀). კირხოფის ვოლტაჟის კანონის (KVL) მიხედვით მიიღება შემდეგი განტოლება:
საწყისი პირობა , ეს დიფერენციალური განტოლების გადაჭრის შედეგად მიიღება:
გამოსახულება 2 აჩვენებს ინდუქტორის დენის და ხაზის დენის გარემოებებს ნორმალური მუშაობისას და შეცდომის შემდეგ, როდესაც შეცდომა ხდება t = 0.1 s-ზე. სიმულაციის შედეგები ჩვენია, რომ შეცდომის დენი სიმძლავრეების ლიმიტირების შედეგად დასახელებული სიმძლავრით ზრდის. ლიმიტირების პროცესი არის სუპერკონდუქტორული ინდუქტორის მაგნეტიზაცია. როდესაც შეცდომის დენი სტეიდიუმურად დარჩენილია, ლიმიტატორი აღარ არის ეფექტური. ამიტომ, შეცდომის დენის სტეიდიუმური მნიშვნელობამდე უნდა შეწყვეტილი იყოს შეცდომის დენის შეწყვეტის რელით. გამოსახულებაში, შეცდომა შეწყვეტილია შეცდომის დენის შეწყვეტის რელით t = 0.2 s-ზე.
1.2 ხედის ტიპის სუპერკონდუქტორული შეცდომის დენის ლიმიტატორის სტრუქტურული გაუმჯობესება
სტანდარტული ხედის ტიპის სუპერკონდუქტორული შეცდომის დენის ლიმიტატორი (SFCL) შეიძლება მხოლოდ შეცდომის დენის ზრდის ტემპის დაკარგვა, მაგრამ არ არის ეფექტური მის სტეიდიუმური მნიშვნელობის კონტროლში. შეცდომის დენის სტეიდიუმური მნიშვნელობის ლიმიტირების მიზნით, ჰიბრიდული SFCL-ი კომბინირებულია სუპერკონდუქტორული მდგომარეობის ნულოვანი რეზისტენტის და სუპერკონდუქტორის გამოცხადების დროს რეზისტენტის სწრაფი ზრდის მახასიათებლებით. ეს ხდება რეზისტიული სუპერკონდუქტორული შეცდომის დენის ლიმიტატორების ინტეგრაციით ხედის ტიპის SFCL-ებთან. ეს ჰიბრიდული მიდგომის სქემატიკური დიაგრამა ჩანს გამოსახულება 3-ზე.
ნორმალური მუშაობის პირობებში, კლაპანი K არის ღია, ასე რომ რეზისტიული SFCL-მა არ აჩვენებს არანაირ ექსტერნალურ იმპედანს, რაც შესაძლებლობას აძლევს დენს i_L-ს ურთიერთშესაბამისად გადის ურთიერთშესაბამისად გადის. შეცდომის შემდეგ, რეზისტიული SFCL აჩვენებს მაღალ იმპედანს და სერიით იმუშავებს სუპერკონდუქტორულ ინდუქტორთან შეცდომის დენის ეფექტურ დაკარგვაზე. შეცდომის შეწყვეტის შემდეგ, კლაპანი K ხდება დახურული, რითაც რეზისტიული SFCL-ის საკუთარი მაღალი იმპედანტის გამო, შეცდომის დენის შეწყვეტის რელის შემდეგ შეცდომის დენის ლიმიტირების პროცესი დასრულდება. რეზისტიული SFCL-ის შესაძლებლობის გაუმჯობესებისთვის, რეზისტიული SFCL ერთეულების სერიით და პარალელურად შეერთების გამოყენება ხდება, რათა გაუმჯობინოს მოწყობილობის ვოლტაჟისა და დენის რეიტინგები. გამოსახულება 4 აჩვენებს რეზისტიული სუპერკონდუქტორული ლიმიტატორის სქემატიკურ დიაგრამას, სადაც R₁ დან R₆-მდე არის სუპერკონდუქტორული რეზისტორები, ხოლო R არის ბიპასის რეზისტორი, რომელიც შეცდომის დროს იმავე სერიის განყოფილებაში შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დროს შეცდომის დრო......