Статья
Оптимизация ВТСП кабелей постоянного и переменного тока с учетом эффекта продольного магнитного поля
В.В. Зубко
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» («ВНИИКП»), 111024, Москва, Россия
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, Москва, Россия
e-mail: vasily.zubko@gmail.com
С.Ю. Занегин
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» («ВНИИКП»), 111024, Москва, Россия
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, Москва, Россия
С.С. Фетисов
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» («ВНИИКП»), 111024, Москва, Россия
В.С. Высоцкий
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» («ВНИИКП»), 111024, Москва, Россия
А.А. Носов
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» («ВНИИКП»), 111024, Москва, Россия
Э.С. Отабе
Kyushu Institute of Technology, 680 – 4, Iizuka, Japan
Т. Акасака
Superconductivity and Cryogenics, Maglev Systems Technology Division, Railway Technical Research Institute, 2-8-38 Hikaricho, Kokubunji, Tokyo 185-8540, Japan
УДК 538.945
Аннотация
При конструировании силовых кабелей на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) важной частью является оптимизация его параметров для достижения максимально возможной токонесущей способности и стабильности. Одним из возможных способов достижения этого является использование так называемого эффекта продольного магнитного поля. Известно, что в магнитных полях, параллельных транспортному току, у большинства низкотемпературных и высокотемпературных сверхпроводников, наблюдается рост критического тока. Этот эффект для ВТСП проводников был предсказан теоретически и подтвержден экспериментально во многих работах. В этой статье мы представляем различные методы оптимизации силовых ВТСП кабелей постоянного и переменного тока с учетом эффекта продольного магнитного поля, которые могут помочь получить более высокую токонесущую способность кабелей постоянного тока и более высокую стабильность для силовых кабелей переменного тока, в том числе более низкие потери на переменном токе. Представлены два метода расчета магнитного поля в ВТСП кабелях: аналитический и с использованием метода конечных элементов. Представлены и обсуждены результаты оптимизации ВТСП кабелей постоянного и переменного тока. Также представлены результаты измерений и расчетов потерь переменного тока в ВТСП кабеле.
Ключевые слова: ВТСП-кабели; эффект продольного магнитного поля; численный анализ.
Литература
[1] S. S. Fetisov, et al, IEEE Trans. Appl. Supercond. 32, 4 (2022). DOI: 10.1109/TASC.2021.3137763
[2] Yu. F. Bychkov, et al, JETP Lett. 9, 12, 652 (1969).
[3] B. ten Haken, et al, IEEE Trans. Magn. 28, 755 (1992). DOI: 10.1109/20.119989
[4] C.J. Bergeron, Appl. Phys. Lett. 3, 171 (1963). DOI: 10.1063/1.1753920
[5] T. Matsushita Jpn. J. Appl. Phys. 51, 010111 (2012). DOI 10.1143/JJAP.51.010111
[6] T. Matsushita, et al, Supercond. Sci. Technol., 25, 125009 (2012). DOI 10.1088/0953-2048/25/12/125009
[7] V.S. Vyatkin, et al, IEEE Trans. Appl. Supercond., 25, 4, 6606207 (2015). DOI: 10.1109/TASC.2015.2427357
[8] Y. Kinoshita, et al, J. Phys., Conf. Ser. 1975, 012037 (2021). DOI: 10.1088/1742-6596/1975/1/012037
[9] Ansys Multiphysics, www.ansys.com
[10] S.S. Fetisov, et al, IEEE Trans. Appl. Supercond. 28, 4, 5400905 (2018). DOI: 10.1109/TASC.2018.2821708
[11] V.V. Zubko, et al, J. Phys., Conf. Ser. 2043, 012004 (2021). DOI 10.1088/1742-6596/2043/1/012004
[12] V.V. Zubko, et al, IEEE Trans. Appl. Supercond. 26, 3, 8202005 (2016). DOI: 10.1109/TASC.2016.2535151
[13] J.R. Cave, et al, J. Phys. Colloques, 39 (1978). DOI: 10.1051/jphyscol:19786276
[14] T. Matsushita, J. Phys. Soc. Jpn, 54, 3, 1066 (1985). DOI: 10.1143/JPSJ.54.1066