در مواد ابررسانا بعضی از خواص از جمله ظرفیت گرمایی و دمای بحرانی با یکدیگر متفاوت است. از طرفی خواص دیگری نیز وجود دارد که مستقل از نوع ماده به کار رفته است مانند همه ابررساناها در نبود میدان مغناطیسی، دارای مقاومت الکتریکی صفر هستند(موسس، ۲۰۱۱).
در شکل زیر چگونگی محدود کردن جریان خطا توسط محدود سازهای جریان خطا نشان داده شده است.
شکل ۴-۱: چگونگی محدود کردن جریان خطا توسط محدود سازهای جریان خطا
۴-۲-۱- مهمترین خواص ابررساناها
در مرجع (موسس، ۲۰۱۱) درمورد مهمترین خواص ابررساناها میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
مقاومت ناچیز در مقابل عبور جریان مستقیم و توانایی عبور چگالی جریان بالا
با توجه به اینکه مقاومت ابررساناها تقریبا برابر صفر است این خاصیت باعث می شود که اگر جریانی در یک ابررسانا ایجاد شود بدون کاهش قابل توجهی تا مدت زیادی بر قرار بماند. همینطور شدت جریان عبوری از ابر رسانا نیز به علت مقاومت اهمی کم بسیار بالا می باشد.
توانایی تولید میدانهای مغناطیسی قوی
خواص ابررسانایی در مواد علاوه بر دمای محیط و شدت جریان عبوری به میدان مغناطیسی هم بستگی دارد که ممکن است در دماهای پایین تر از دمای ابر رسانایی اگر میدان مغناطیسی از میزان مشخصی بیشتر شود می تواند خاصیت ابررسانایی را از بین ببرد که این میدان به عنوان شدت میدان بحرانی نامیده می شود.
خاصیت تونل زنی
اگر دو ابررسانا را خیلی به هم نزدیک کنیم مقداری از جریان یکی به دیگری نشت می کند در دو سر این تونل هیچ ولتاژی وجود ندارد. یعنی میزان جریان نشتی به ولتاژ بستگی ندارد ولی به میدا ن مغناطیس و تابش مغناطیسی به شدت وابسته است. یک مدار ابر رسانا قادر به حفظ جریان الکتریکی بدون وجود منبع تغذیه است از این خاصیت در آهنربای الکتریکی MRI استفاده می‌شود.
۴-۲-۲- تئوری عبور جریان
در یک مدار معمولی جریان به صورت حرکت الکترونها در شبکه یونی هادی تعریف می شود. الکترونها در طول این حرکت به یونهای موجود در شبکه یونی برخورد کرده و مقداری از انرژی خود را به یونها می دهند این انرژی تلف شده بصورت گرما نمایان می شود که مقاومت الکتریکی نامیده می شود.
اما در ابررساناها وضعیت متفاوت است در یک ابررسانا جریان الکتریکی ناشی از جفت های الکترونی است. این جفت الکترونها در اثر نیروی جاذبه بین الکترونها که ناشی از تبادل فونون ها بین آنهاست به وجود می آیند وجود اختلاف انرژی (EΔ ) در طیف انرژی این جفت الکترونها حاکی از آن است که برای تحریک کردن آنها حداقل به انرژی EΔ نیاز است حال اگر انرژی گرمایی شبکه یونی KT ( T دما و K ثابت بولتزمان ) کمتر از EΔ باشد آنگاه جفت های الکترونی دچار پراکندگی و تلفات انرژی نمی شوند و در نتیجه مقاومت الکتریکی صفر خواهد بود.
در نزدیک دمای بحرانی، مواد HTS در برابر عبور جریان الکتریکی به واسطه وجود میدان مغناطیسی ناشی از جریانهای الکتریکی از خود مقاومت نشان می دهد دلیل این امر وجود جریانهای گردابی است. در صورتی که دما به اندازه کافی کاهش یابد این گردابها منجمد شده و مقاومت کاملا صفر می شود.
مشخصات ابررسانایی هنگامی ظاهر می شود که دمای آن کمتر از دمای بحرانی Tc گردد. مقدار این دما در مواد مختلف متفاوت می باشد ۰حیدری و شریفی،۱۳۸۸).
قبل از کشف ابررساناها با دمای بحرانی بالا یا HTS مواد LTS (ابررسانایی با دمای بحرانی پائین) مورد استفاده قرار میگرفت. دمای بحرانی در ابررساناهای LTS معمولا زیر ۲۰ درجه کلوین می باشد. از سویی دمای بحرانی در HTS ها در حدود ۷۷ درجه کلوین، دمای نیتروژن مایع است.
از تعداد مواد HTS که تا به حال شناخته شده اند تنها دو گروه به لحاظ اقتصادی مورد استفاده قرار گرفته اند. این دو گروه شامل BSCCO (هادیهای نسل اول) و YBCO (هادیهای نسل دوم) می باشند. یک ابررسانای HTS حدودا قادر به حمل جریان تا ۱۴۰ برابر یک هادی معمولی است(وجدا و همکاران، ۲۰۰۷)
۴-۲-۳- برخی اصطلاحات ابررساناها
جریان بحرانی (Ic): به جریانی گفته می شود که افت ولتاژ آن در سیم بیش از یک مقدار از پیش تعریف شده باشد این مقدار برای سیمهای HTS معمولا می باشد.
دمای بحرانی (Tc): مقدار دمایی است که اگر دمای HTS کمتر از آن باشد خاصیت ابررسانایی حفظ می‌شود.
چگالی جریان بحرانی ( Jc ): برابر مقدار جریان بحرانی تقسیم بر سطح مقطع عرضی سیم می باشد و معمولا برای سنجش کیفیت مواد سیم HTS به کار می رود.
منحنی مشخصه V-I : این منحنی در واقع افت ولتاژ در سیم ابررسانا را به صورت تابعی از جریان عبوری نشان می دهد و برای بدست اوردن پارامترهای فیزیکی سیم مانند جریان بحرانی به کار می‌رود(جانوسکی و همکاران، ۲۰۱۱).
۴-۳- انواع محدود سازها
در مرجع (حیدری و شریفی، ۱۳۸۸) در این بخش انواع محدود سازهای جریان خطا به صورت مختصر مورد بررسی قرار می گیرد.
۴-۳-۱- محدود سازی امپدانسی با کلید مکانیکی
در محدود سازی امپدانس بوسیله یک کلید با عملکرد بسیار سریع در موقع خطا یک امپدانس (مقاومت یا سلف) جهت کاهش جریان به صورت سری وارد مدار می شود. این محدود سازها به تشخیص دهنده خطا نیاز داشته و به علت وجود کلیدهای مکانیکی نمی توانند خیلی سریع عمل کنند و اغلب در محدود کردن جریان قبل از اولین پیک ناموفق هستند.
۴-۳-۲- فیوزهای محدود ساز جریان
در این نوع محدود کننده ها به محض اتصال کوتاه در شبکه فیوز در مدت زمان معین ذوب شده و با قطع خود عنصر محدود ساز را وارد مدار میکند به دلیل اینکه فیوز قابل بازیابی نیست با سوختن فیوز تعویض آن ضروری است و درنتیجه قابلیت اطمینان این محدود سازها پائین است
۴-۳-۳- محدود سازهای امپدانسی با ادوات نیمه هادی
در این محدود سازها از نیمه هادیها نظیر تریستور استفاده شده است یکی از مشخصه های مهم این محدود کننده ها سرعت بالای آن در هنگام نیاز می باشد. در این محدود کننده ها عموما از یک سلف و خازن به صورتهای سری و موازی و یا ترکیبی استفاده می کنند. شکل کلی بگونه ای است که در حالت عادی سیستم امپدانس خیلی کمی را دارا می باشد
برخی از این محدود کننده ها عبارتند از :
الف – محدودسازهای امپدانسی با کنترل سوئیچ تریستوری
ب – محدودسازها با مدار تشدید موازری سلف و خازن (LC)
ج – محدود سازها با تشدید سری- موازی
د- محدودسازهای پل تریستوری

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.