Сверхпроводящие
кабели и провода
Знания из первоисточника
Главная Сверхпроводящие кабели и провода Теоретические и экспериментальные исследования

Теоретические исследования и разработка методов расчета и проектирования сверхпроводящих кабельных изделий


Главная цель при конструировании сверхпроводящего кабеля достижение равномерного распределения тока между повивами и полного использования сверхпроводящих свойств базовых лент в повивах. Эта задача была решена во ВНИИКП, созданы расчетные методы и компьютерные программы позволяющие создавать кабели  оптимальной конструкции. Сравнение расчетов ВНИИКП с независимыми измерениями компании Сименс, показанные на рисунке,  подтвердили правильность разработанных методик.

Слева - сравнение экспериментальных данных по распределению тока по повивам в кабеле компании Сименс (пунктир) с расчетными данными ВНИИКП (сплошные линии) – кабель неоптимизирован.  Справа – расчетное распределение токов по повивам при оптимальной конструкции кабеля.

В работах ВНИИКП было показано, что оптимального распределения тока по повивам можно добиться ТОЛЬКО в определенных конструкциях кабелей с заданным чередованием повивов и углами скрутки, как это проиллюстрировано на рисунке.


Распределение токов по повивам кабеля и эффективность использования сверхпроводника при различных типах скрутки повивов. Trad – традиционная, чередующаяся скрутка, TDT –внутренняя половина повивов скручена в одну сторону, внешняя в другую. ОDT – одно направление скрутки для всех повивов.
Видно, что при традиционном, чередующемся по слоям, способе скрутки, ток концентрируется в основном в двух верхних повивах кабеля. Тогда как при других способах скрутки возможно полное использование сверхпроводящих свойств исходных лент.
Разработки ВНИИКП по конструкции сверхпроводящих силовых ВТСП кабелей были подтверждены экспериментально. Разработанный для компании Кондумекс (Мексика) шестиповивный сверхпроводящий кабель продемонстрировал ток в 10 кА без перехода в нормальное состояние (что является мировым рекордом) и с равномерным распределением тока по повивам. 
Таким образом, разработанные во ВНИИКП технологии позволяют создавать мощные сверхпроводящие силовые кабели на уровни энергии до 0.5-2.0 ГВт.