Tehomuuntajat

Perinteiset kuparijohtimesta käämityt muuntajat toimivat 95% - 99% tehokkudella, joten suprajohtavien johteiden käyttö pitää olla perusteltu muuten kuin tehonsäästöargumenteilla (etenkin kun ne tarvitsevat jäähdytyssysteemin, joka sekin kuluttaa energiaa). Lisäksi muuntajassa vaihtovirtahäviöitä ei voida mitenkään eliminoina, joten edes suprajohteet eivät ole häviöttömiä. Suprajohtavan muuntajan hyödyn täytyy siis tulla jostain muualta, ja se tulee mahdollisesta virrantiheydestä. Kuparilangalla tyypillinen virrantiheys on maksimissaan noin 3 A/mm², kun se suprajohdelangalla on 100 kertaa enemmän. Tämä mahdollistaa pienemmät ja kevyemmät muuntajat, jotka kykenevät samaan nimellistehoon ja joissa ei ole ympäristölle mahdollisesti vaarallista öljyä jäähdytysaineena. Yhtälö

$$\frac{P_n}{m} \propto JL$$

kuvaa nimellistehon ($P_n$), massan ($m$), virrantiheyden ($J$) ja karakteristisen pituuden ($L$) välistä yhteyttä. Huomataan, että jos virrantiheys kasvaa, voidaan joko suurentaa nimellistehoa tai pienentää massaa ja kokoa. Kaikkien suprajohteiden tehosovellusten ongelma on oikosulkutilanteet, jolloin virta ylittää kriittisen virran ja suprajohde palaa normaalitilaan. Jos tähän ei ole varauduttu, on vaarana, että laitteet tuhoutuvat täysin. Suprajohtavien muuntajien kehityksessä tehdään paljon perustutkimusta käytettyjen BSCCO-nauhojen AC-häviöiden kanssa, mm. KTH:ssa Tukholmassa.

Taulukossa on lueteltu eräitä arvoja erilaisille muuntajille, joista suprajohtavat on tehty Nb-Ti:stä ja toimivat 4.3 K:ssä. $x_t$ on muuntajan reaktanssi, $\sigma$ on dispersiokerroin ( $\sigma = 1-K_c^2$) ja $K_c = \sqrt{M^2/L_1L_2}$ on kytkentäkerroin kelojen välillä.

	Conv.	SC	SC	SC
		w Fe	w Fe	no Fe
	300 MVA	200 kVA	4 MVA	4 MVA
$x_t$	0.13	0.063	0.18	0.3302
$\sigma$	0.0013	5.6 x 10-5	1.67 x 10-4	0.109
$K_c$	0.99935	0.999972	0.99992	0.944

Lisätietoja: