Dentro de su hogar y oficina, la corriente alterna CA de bajo voltaje alimenta las luces, las computadoras y los dispositivos electrónicos para el uso diario. Pero cuando la electricidad proviene de fuentes remotas de larga distancia, como centrales hidroeléctricas o plantas de generación solar, transportacomo corriente continua CC es más eficiente, y volver a convertirla en corriente alterna requiere interruptores voluminosos y costosos. Ahora la compañía General Electric GE, con asistencia de científicos del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE, Princeton Plasma PhysicsEl Laboratorio PPPL está desarrollando un interruptor avanzado que convertirá la corriente continua de alto voltaje en corriente alterna de alto voltaje para los consumidores de manera más eficiente, permitiendo la transmisión a bajo costo de la energía a larga distancia. Como paso final, las subestaciones a lo largo de la ruta reducenla corriente alterna de alto voltaje a la corriente de bajo voltaje antes de que llegue a los consumidores.
GE está probando un tubo lleno de plasma, el estado cargado de materia compuesto de electrones e iones libres que PPPL estudia para comprender la energía de fusión y una amplia gama de procesos, que la compañía está desarrollando como dispositivo de conversión. El interruptordebe ser capaz de operar durante años con un voltaje de hasta 300 kilovoltios para permitir que una sola unidad reemplace de manera rentable los conjuntos de interruptores de semiconductores de potencia que ahora se requieren para convertir entre CC y CA a lo largo de las líneas de transmisión.
cambio de modelos PPPL
Dado que probar un interruptor de plasma de alto voltaje es lento y costoso, GE ha recurrido a PPPL para modelar el interruptor y demostrar cómo la alta corriente afecta el gas de helio que la compañía está usando dentro del tubo. La simulación modeló la descomposición:o ionización - del gas, produciendo una nueva visión de la física del proceso, que los científicos informaron en un artículo aceptado en la revista Ciencia y tecnología de fuentes de plasma . Los resultados construidos sobre un artículo PPPL 2017 publicado en la revista Física de plasma que modeló el efecto de la ruptura de alto voltaje sin presentar una teoría analítica
Investigaciones previas han estudiado durante mucho tiempo la descomposición de gases de bajo voltaje. Pero "GE está lidiando con un voltaje mucho más alto", dijo Igor Kaganovich, subdirector del Departamento de Teoría de PPPL y Laboratorio de Plasma de Baja Temperatura de PPPL y coautor de los dos documentos."El mecanismo de ruptura de baja presión y alto voltaje no se ha entendido bien debido a la necesidad de considerar nuevos mecanismos de ionización de gas a altos voltajes, que es lo que hicimos".
Los hallazgos identificaron tres regímenes de descomposición diferentes que se vuelven importantes cuando se usa alto voltaje para convertir helio en plasma. En estos regímenes, los electrones, los iones y los átomos neutros rápidos comienzan la descomposición dispersando hacia atrás, o rebotando, los electrodosa través de la cual fluye la corriente. Estos resultados contrastan fuertemente con la mayoría de los modelos anteriores, que consideran solo el impacto de los electrones en el proceso de ionización.
Resultados útiles para GE
Los resultados demostraron ser útiles para GE. "Las aplicaciones potenciales del interruptor de gas dependen de su voltaje máximo posible", dijo el físico de GE Timothy Sommerer, quien dirige el proyecto. "Ya hemos demostrado experimentalmente que un interruptor de gas puede funcionar a 100kilovoltios y ahora estamos trabajando para probar a 300 kilovoltios. Los resultados del modelo PPPL son científicamente interesantes y favorables para el diseño del interruptor de gas de alto voltaje ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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