Сверхпроводящий провод

 

Использование: в электротехнике для сверхпроводящих систем с переменными магнитными полями частотой порядка и выше 50 Гц. Сущность изобретения: ультратонкие сверхпроводящие волокна в резистивной матрице объединены в кластеры, причем коэффициенты заполнения кластеров и провода сверхпроводящими волокнами определенным образом связаны с диаметром сверхпроводящих волокон, шагом скрутки провода, проводимостью матрицы, параметрами вольтамперной характеристики сверхпроводника, частотой и амплитудой магнитного поля.

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к основным элементам электротехнического оборудования, в частности, к сверхпроводящим обмоточным проводам. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей провода путем уменьшения энергетических потерь при его использовании в переменных магнитных полях частотой порядка и выше 50 Гц. Сверхпроводящий провод содержит окруженные резистивным материалом кластеры с ультратонкими сверхпроводящими волокнами в резистивной матрице. СП-волокна в кластере и кластеры в проводе распределены однородно по сечению, при этом коэффициенты заполнения провода и кластеров сверхпроводящими волокнами выбирают в соответствии с соотношением λ₁≅ ≅ λ₂, где λ_1,2= ; a= d - диаметр СП-волокон; L - шаг скрутки провода; λ_п - коэффициент заполнения провода СП-волокнами; λ_к - коэффициент заполнения кластера СП-волокнами; σ - проводимость матрицы; j_o, E_o - параметры вольт-амперной характеристики сверхпроводника; f - частота изменения магнитного поля;
B_m - амплитуда магнитного поля. В поперечном переменном магнитном поле в волокнах возбуждаются экранирующие СП-токи, но в результате оптимизации коэффициентов заполнения токонесущая способность провода в поперечном направлении оказывается много меньше, чем в продольном, что приводит к отсутствию электромагнитной связи СП волокон и минимизации мощности тепловыделений. Примером конкретного использования изобретения может служить СПП диаметром D = 0,3 мм, содержащий 13855 Nb-Ti волокон диаметром d = 1,5 мкм в Cu-Ni матрице. Волокна объединены в кластеры и равномерно распределены по сечению кластера. Каждый кластер содержит 163 СП волокна с λ_к = 0,65. В проводе 85 равномерно распределенных по сечению кластеров. Коэффициент заполнения провода сверхпроводником λ_п = 0,35. Остальные механические и физические характеристики провода таковы: L = 1˙10^-3 м, σ = 2˙10⁷ 1/Ом˙м), f = 50 Гц, В_m = 2 Тл, j_o = 3,3˙10⁸ А/м², E_o= 6,3˙10^-8 В/м. (56) Hlasnik Е. W. Selbt, 50-Hz AС losses in inductive colls with mixed matrix fine filament NbTi composites at fields up to 1 T. -J. Appl. Phys. 1983, v. 54, N 9, р. 5479-5481.

Формула изобретения

СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ПРОВОД, содержащий в резистивной матрице объединенные в кластеры ультратонкие сверхпроводящие волокна, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем уменьшения энергетических потерь при его использовании в переменных магнитных полях частотой порядка и выше 50 Гц, коэффициент заполнения провода и кластеров сверхпроводящими волокнами выбирают из соотношения
λ₁≅ ≅ λ₂,
где λ_1,2= ;
a = ;
d - диаметр сверхпроводящих волокон;
L - шаг скрутки провода;
σ - проводимость материала матрицы;
j₀, E₀ - параметры вольт-амперной характеристики сверхпроводника;
f - частота изменения магнитного поля;
B_m - амплитуда магнитного поля;
λ_к - коэффициент заполнения кластера сверхпроводящими волокнами;
λ_п - коэффициент заполнения провода сверхпроводящими волокнами.