【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温超导，具体为一种适用于ka级复合化高温超导导体的高精度稳定性裕度测量系统。
技术介绍
1、超导磁体或导体由于低阻值、无欧姆损耗等特征被广泛应用在强电设备领域。如超导限流器、超导储能系统、聚变堆超导磁体系统等，这些装置普遍在高磁场、大载流的工况下运行。超导体临界电流会随着背景磁场的升高而降低，在受到多种来源的瞬态热沉积后，会在局部发生失超，转变为正常态，然而产生的焦耳热会被制冷系统吸收，当制冷量多于产生的焦耳热时，局部失超处的温度会在迅速上升后恢复到正常温度。若产生的焦耳热过多，热量会传导到周围区域，引起其余部分超导材料的失超，进而传播到整个磁体。
2、此外，大型超导线圈由于高载流特性，励磁到工作电流后会将电能以磁场能的方式储存，磁体系统失超后，这部分能量会以焦耳热的形式释放出来，烧毁线圈，为了避免极端情况，大型磁体系统普遍会设计失超保护系统，将磁体储能释放到电阻中，但如果失超传播速度过慢，保护系统检测到失超时，热点温度可能已经达到数百k，熔断局部的超导线材。超导导体作为磁体系统绕制的基本单元，失超传播速度是非常重要的设计参数，受到导体金属基体材质、超导材料性能、迫流冷却质量流量等因素影响，尤其是复合化高温超导导体由于rebco材料热容小，同等发热量下温升低于nbti等低温超导线材，失超传播速度慢，不利于保护系统的及时干预。同时，超导线圈失超后电源迅速关断，由于电感影响会瞬间产生极高的端电压，存在击穿磁体系统绝缘结构的可能。因此，在磁体系统初步设计阶段，对导体的失超行为进行充分的研究是非常必要的。p>
3、目前针对高温超导复合导体的失超研究延续低温超导导体的做法，将热触发装置安放在超导导体的中间位置，在励磁到稳定电流后输入能量，模拟不同热来源下导体的失超行为。热来源按照物理定义来简单区分为机械扰动与电磁扰动，机械扰动主要是指来自线圈内部导体的微弱位移、主体结构的振动等；电磁扰动包括交流损耗、磁体内部金属基体的电流分流热量等。但为了方便进行实验，大多数失超实验中，热触发装置直接与冷却液接触，导致热触发能量无法完全施加到超导材料上，得到的最小失超能偏大。
4、本专利技术通过将失超触发装置与周围介质进行真空隔离，能够完成大载流高温超导导体的最小失超能精确测量，为大型磁体系统的失超保护设计提供基础参数。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种适用于ka级复合化高温超导导体的高精度稳定性裕度测量系统，依靠螺旋缠绕的失超触发金属丝与可编程电源实现了针对于复合化高温超导导体稳定裕度与失超传播速度的精确测量。本专利技术使用g10绝缘环与固化胶封堵导体与真空腔体的连接处，构建了失超触发装置的局部真空环境，确保扰动能量完全作用于超导导体。
2、本专利技术提供一种适用于ka级复合化高温超导导体的高精度稳定性裕度测量系统，包括复合化高温超导导体、失超触发装置、气密性航空插座、真空腔体、g10绝缘环、绝缘子、位于真空腔体上的真空接口预留孔位；所述的复合化高温超导导体使用第二代高温超导带材制造，芯管作为迫流冷却的通道；所述的失超触发装置使用取样电阻丝螺旋缠绕在复合化高温超导导体上，可根据实际工况来制作固定扰动长度的失超触发装置，同时取样电阻丝外接可编程精密直流电源，实现固定热功率的扰动输入，采集系统收集电压信号并解析；所述的真空腔体主体为耐压不锈钢管，同时布置有真空抽口与气密性航空插座，两端与所述的g10绝缘环相连；所述的g10绝缘环为两块绝缘片制造，通过与不锈钢钢管两端的台阶状结构进行装配，并依靠真空腔体的预留孔位，向真空腔体两端进行注胶，确保真空腔体在两端与复合化高温超导导体连接处的密封性。
3、进一步，所述的复合化高温超导导体使用第二代高温超导带材制造，芯管作为迫流冷却的通道，绝缘子与复合化高温超导导体的芯管连接，保证迫流冷却通道的贯通。
4、进一步，取样电阻丝外接可编程精密直流电源，实现固定热功率的扰动输入，采集系统收集信号并解析后得到失超传播速度等信息。
5、进一步，所述的g10绝缘环采用榫牟结构的两块绝缘片制造，绝缘片内径略高于复合化高温超导外径，装配导致的间隙使用玻璃丝带与环氧树脂填充，确保与复合化高温超导的紧密衔接，所述的真空腔体与g10绝缘环依靠不锈钢管材的台阶状结构进行装配，连接处固化密封。
6、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
7、本专利技术公开一种适用于ka级复合化高温超导导体的高精度稳定性裕度测量系统。复合化高温超导导体芯管作为迫流冷却的通道，失超触发装置使用取样电阻丝螺旋缠绕在导体上，可根据实际工况来制作固定扰动长度的失超触发装置，实现固定热功率的扰动输入；真空腔体主体为耐压不锈钢管，同时布置有真空抽口与航空插座，两端与g10绝缘环连接，g10绝缘环与导体的连接处加工有固化槽，依靠真空腔体的预留孔位，向腔体两端进行注胶，固化后保证封堵块处的密封性能；所述的g10绝缘环采用榫牟结构的两块绝缘片制造，确保与导体的紧密衔接，所述的真空腔体与g10绝缘环依靠不锈钢壳体的台阶状结构进行装配。本专利技术针对高载流复合化超导导体，开发出了可精确到mj级的稳定性裕度测量系统，解决了超导导体在低温下热扰动无法准确施加到导体上的难题，有助于探索不同工况下的超导导体失超行为。
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1.一种适用于kA级复合化高温超导导体的高精度稳定性裕度测量系统，包括复合化高温超导导体、失超触发装置、气密性航空插座、真空腔体、G10绝缘环、绝缘子、位于真空腔体上的真空接口预留孔位；其特征在于：所述的复合化高温超导导体使用第二代高温超导带材制造，芯管作为迫流冷却的通道；所述的失超触发装置使用取样电阻丝螺旋缠绕在复合化高温超导导体上，可根据实际工况来制作固定扰动长度的失超触发装置，同时取样电阻丝外接可编程精密直流电源，实现固定热功率的扰动输入，采集系统收集电压信号并解析；所述的真空腔体主体为耐压不锈钢管，同时布置有真空抽口与气密性航空插座，两端与所述的G10绝缘环相连；所述的G10绝缘环为两块绝缘片制造，通过与不锈钢钢管两端的台阶状结构进行装配，并依靠真空腔体的预留孔位，向真空腔体两端进行注胶，确保真空腔体在两端与复合化高温超导导体连接处的密封性。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述的复合化高温超导导体使用第二代高温超导带材制造，芯管作为迫流冷却的通道，绝缘子与复合化高温超导导体的芯管连接，保证迫流冷却通道的贯通。
3.根据权利要求1所述
4.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述的G10绝缘环采用榫牟结构的两块绝缘片制造，绝缘片内径略高于复合化高温超导外径，装配导致的间隙使用玻璃丝带与环氧树脂填充，确保与复合化高温超导的紧密衔接，所述的真空腔体与G10绝缘环依靠不锈钢管材的台阶状结构进行装配，连接处固化密封。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于ka级复合化高温超导导体的高精度稳定性裕度测量系统，包括复合化高温超导导体、失超触发装置、气密性航空插座、真空腔体、g10绝缘环、绝缘子、位于真空腔体上的真空接口预留孔位；其特征在于：所述的复合化高温超导导体使用第二代高温超导带材制造，芯管作为迫流冷却的通道；所述的失超触发装置使用取样电阻丝螺旋缠绕在复合化高温超导导体上，可根据实际工况来制作固定扰动长度的失超触发装置，同时取样电阻丝外接可编程精密直流电源，实现固定热功率的扰动输入，采集系统收集电压信号并解析；所述的真空腔体主体为耐压不锈钢管，同时布置有真空抽口与气密性航空插座，两端与所述的g10绝缘环相连；所述的g10绝缘环为两块绝缘片制造，通过与不锈钢钢管两端的台阶状结构进行装配，并依靠真空腔体的预留孔位，向真空腔体两端进行注胶，确保真...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑金星，程远，李明，刘旭峰，刘菲，刘海洋，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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