Striedavé straty v okrúhlom supravodivom kábli

Supravodivé pásky sú atraktívne na použitie v magnetoch pretože kombinujú niekoľko výhodných vlastností: vysoké horné kritické pole, dobrú mechanickú pevnosť a vysokú kritickú prúdovú hustotu v ReBCO vrstve.

Zvýšenie prúdovej kapacity by sa mohlo dosiahnuť zostavením mnohých pások s pokrytým vodičom (coated conductor – CC) v paralelných dráhach v supravodivom kábli. Na vedenie káblov s CC páskami bolo vyvinutých niekoľko koncepcií: Roebelov kábel, skrútený stoh, Rutherfordov kábel a usporiadanie CORC®/CORT, realizované ako vodič na okrúhlom jadre a vodič na okrúhlej rúrke. Kruhová geometria CORC, kde pásky sledujú špirálové dráhy, ponúka výhody flexibility a izotropných vlastností pri ohýbaní. Analogicky s technológiou káblovania medenými vodičmi možno pásky CC usporiadať zmenou uhla uloženia z vrstvy na vrstvu. Predchádzajúca vrstva je potom dokonale fixovaná páskami v nasledujúcej vrstve. Hrany pások sa však môžu v dôsledku Poissonovho efektu zdvihnúť, a ak je smer špirálovitosti odlišný, spôsobí to zárezy v páskach v nasledujúcej vrstve. Preto je užitočné skúmať prípad, keď pásky vo všetkých vrstvách sledujú rovnakú špirálu. Nižší mechanický tlak v dôsledku väčšej kontaktnej plochy a pozdĺžnej orientácie hrán robí túto geometriu výhodnejšou.
Naši kolegovia z oddelenia supravodičov nedávno publikovali štúdiu porovnávajúcu striedavé straty v troch prípadoch vzájomného usporiadania pások v okrúhlom kábli. Predpovedanie striedavých strát v kábloch CORC si vyžaduje 3D numerické modely. Menšie AC straty, potvrdené aj experimentmi, boli zistené v prípade geometrie kábla definovanej ako špirálovito navinutý stoh pások na okrúhlom jadre. Nevýhodou je však horšie rozloženie prúdu medzi páskami a dodatočná indukčnosť zavedená koincidenčnou geometriou. Zníženie striedavých strát takéhoto kábla sa pozoruje v strednom rozsahu aplikovaného magnetického poľa a mohlo by sa využiť, napríklad pri silových kábloch a kábloch vystavených nie veľmi vysokým vonkajším magnetickým poliam.

Zdroj: Magnetization AC losses in multilayer superconducting round cables with coinciding and opposite lay angles, DOI: 10.1088/1361-6668/acb08e

Vypracoval: M. Soloviov