大型超导电缆交流损耗的计算.pdfVIP

维普资讯 第 28卷 第4期 低 温 与 超 导 Vo!．28 N0．4 2000年 ¨月 CRY()GENICSAND SUPERCONDUCTIVITY Nov．2000 大型超导电缆交流损耗的计算 !堡苎 ! 吴维越 武松涛 陈灼民 下M 卵 ·7 (中阿科学院等离子倬物理研究所 ，合肥 ，230031) 【摘要】结 出 r超导电缆交流 牦的表达式 使用这些表达式 ，并基于 HT一7u 投向场缗朋 系统在 等离子体建立时的电流波形 it剪 了AC损耗在 PF导体上的能量沉积。最后讨论了电缆参数对 AC损耗 的影 响 。 耦 台电漉损耗时间常数 关键词：兰 ，竺 ． ， 1 前言 对于多丝扭绞 NbTi／Cu复合线 (称为股线)的AC损耗计算 ，我们 已经有 了精确 的表 达式 _”]，只要知道 了股线 的几何参数和 电参数 ，就可 以准确 的计算 出它的 AC损耗 。但 是 ，对于 由多股、多级扭绞的超导电缆来说 ，由于 电缆的几何形状复杂 ，几何参数不唯一 (譬如各级绞缆 的扭距长度都不一样)，我们很难 用简单 的表达式来描述超导 电缆 的 AC 损耗 。尽管如此 ．人们还是希望能够寻求到类似于股线那样 的表达式 ，以用于超导 电缆的 计算。为此 ，一些作者在 电磁计算的基础上，从理论上提出了适合于多级 电缆 AC损耗的 计算方法和通用公式 ，并且这些公式 已被试验证 明是相 当精确的 ]。本文以PF5和 PF6 导体为例 ，详细描述 了AC损耗 的计算方法和计算过程 ，并给 出了在等离子体建立期 间沉 积在 PF5和 PF6导体上 的能量 。 2 AC损耗的表达式 我们知道 ．超导体在直流工作状态下是没有能量损耗的。但是当超导体传输一个交变 电流或是处在交变的磁场中时 ，超导体就呈现一定 的能量损耗 ，称为 AC损耗 。对于大型 超导电缆来说 ．我们仍然象描述超导股线那样把超导电缆 的AC损耗分为两种主要类型 超导细丝中的磁滞损耗 ；超导股线及各级子缆中的耦合损耗(本文忽略了当超导俸有传输 电流存在 时所 引起 的损耗增加 ，即附加损耗)。 ● 2．1磁滞损耗 当超导体经受一个变化的外磁场 ／3 ／3 时，磁通将穿透进非理想第 Ⅱ类超导体 内。 这时磁通线不断地进、出超导体 ．磁通的运动将在超导体中沉积一定的磁化能，称为磁滞 损耗 。这种损耗实质上是磁通线往复运动克服钉扎造成的摩擦 阻力所消耗的功 。 当外磁场完全穿透超导体时 ，在横 向磁场 中我们有如下的磁滞损耗表达式(本文只考 虑磁场方 向垂直于导体轴线疗向的损耗)： W = J ⅣA (1) · 本文于 2000年 5月 12日收到 维普资讯 [14] 低 温 与 超 导 2000年第 4期 式 中’，是超导体的临界电流密度 ，d 是超导细丝的有效直径，^ 是电缆中超导细 丝总的截 面积 ，曾是磁场变化率 。