CN107092000A - 超导电缆及导体临界电流测试装置 - Google Patents

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刘华军
刘方
郭亮
秦经刚
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Abstract

本发明公开了一种超导电缆及导体临界电流测试装置，包括背场磁体、超导变压器、低温系统，低温系统包括有杜瓦以及设置在杜瓦内的液氦容器，背场磁体、超导变压器浸泡在液氦容器内的液氦中，背场磁体吊装在杜瓦内，并通过高温超导电流引线连接直流电源，超导变压器位于背场磁体的上方，待测导体样品位于背场磁体内；超导变压器的次级线圈向下伸出两引脚分别通过一个超导接头连接在待测导体样品的两端；通过测得待测导体样品两端的电压及通过的电流，根据失超判据就能测得待测超导电缆或导体的临界电流。本发明的背场磁体磁场方向为水平方向，待测样品无需弯曲就能很容易实现与磁场方向垂直，具有测试精度高、测试成本低、装置结构紧凑等优点。

Description

超导电缆及导体临界电流测试装置
技术领域：
本发明涉及超导测试技术领域，具体涉及一种超导电缆及导体临界电流测试装置。
背景技术：
超导导体尤其是CICC导体以其在机械结构、绝缘性能、磁体绕制工艺及运行安全性等方面的优势，广泛应用于聚变装置、高能粒子加速器、超导储能磁体、超导强磁场等领域。建立大电流、高背场超导电缆及导体测试装置，不仅能为超导导体结构设计及应用提供实验与理论依据，而且还可以大大提高我国超导导体测试水平。
超导导体的临界电流是评价超导导体性能的重要指标，而之前超导导体性能测试大部分需要把在国外完成，测试成本很高，且测试周期长。我们之前建立的超导导体装置由于背场磁体为螺线管磁体，磁场方向为竖直方向，在准备样品时需要对样品进行预弯处理。
发明内容：
本发明提供了一种背场磁体磁场方向为水平方向，待测导体样品无需弯曲就能很容易实现与磁场方向垂直，测试精度高、结构紧凑的超导电缆及导体临界电流测试装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：包括背场磁体、超导变压器、低温系统，所述低温系统包括有杜瓦以及设置在杜瓦内的液氦容器，所述背场磁体、超导变压器浸泡在液氦容器内的液氦中，背场磁体通过背场磁体吊杆吊装在杜瓦内，并通过高温超导电流引线连接直流电源，超导变压器位于背场磁体的上方，待测导体样品位于背场磁体内，背场磁体为待测导体样品提供不同强度的磁场；超导变压器的次级线圈向下伸出两引脚分别通过一个超导接头连接在待测导体样品的两端，为待测导体样品提供电流，超导变压器的初级线圈通过直流电源供电；通过测得待测导体样品两端的电压及通过的电流，根据失超判据就能测得待测超导电缆或导体的临界电流。
所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述背场磁体磁场最高可达6T，为鞍形结构磁体，由Rutherford电缆绕制而成。
所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述背场磁体高为800mm，外径为380mm，磁场方向与圆柱轴线垂直，中平面400mm范围内磁场均匀性优于98%，导体测试时导体不需要弯曲。
所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述背场磁体吊杆长为1650mm，直径为20mm，壁厚为2mm，采用316L不锈钢管材，既能保证足够的强度又能减少吊杆的传导漏热。
所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述超导变压器能够提供最大30kA的测试电流，超导变压器的次级线圈采用CICC导体绕制，超导变压器的次级线圈两引脚端部的铠甲被剥去，且剥去的长度大于超导变压器的次级线圈所使用CICC导体最后一级子缆的扭距。
所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述待测导体样品与超导接头之间通过锡焊连接。
所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述杜瓦自带有液氮冷屏。
所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述背场磁体自带有失超探测及失超保护系统，能够确保磁体安全运行，采用平衡桥路的失超探测方法及释能电阻的失超保护方法。
所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述液氦容器的口径为500mm，液氦容器外表面包裹多层绝热材料，多层绝热材料由双面镀铝薄膜和纤维织网组成。
所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：在进行临界电流测试时，至少需在待测导体样品与超导变压器之间的超导接头两端及待测导体样品上焊接电位线，且待测导体样品上的电位线焊点与超导接头要保持一定距离。
本发明适用于背场下超导电缆及导体临界电流测试，最大测试背场为6T，最大测试电流达30kA。
本发明的优点是：
本发明的背场磁体磁场方向为水平方向，待测样品无需弯曲就能很容易实现与磁场方向垂直，能够节省样品准备时间；背场磁体均匀度很好，从而保证了测试样品区域具有较高的磁场均匀性；本发明具有测试精度高、测试成本低、装置结构紧凑、低温系统简单且消耗液氦少等优点。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-高温超导电流引线 2-超导变压器 3-超导变压器次级线圈 4-超导接头 5-背场磁体吊杆 6-鞍型背场磁体 7-待测导体样品 8-杜瓦 9-液氦容器
具体实施方式：
参见附图1。
超导电缆及导体临界电流测试装置，包括背场磁体6、超导变压器2、低温系统，低温系统包括有杜瓦8以及设置在杜瓦8内的液氦容器9，背场磁体6、超导变压器2浸泡在液氦容器9内的液氦中，背场磁体6通过四根背场磁体吊杆5吊装在杜瓦8内，并通过高温超导电流引线1连接直流电源，超导变压器2位于背场磁体6的上方，待测导体样品7位于背场磁体6内，背场磁体6为待测导体样品7提供不同强度的磁场；超导变压器的次级线圈3向下伸出两引脚分别通过一个超导接头4连接在待测导体样品7的两端，为待测导体样品7提供电流，超导变压器的初级线圈通过直流电源供电；通过测得待测导体样品7两端的电压及通过的电流，根据失超判据就能测得待测超导电缆或导体的临界电流。
背场磁体磁场6最高可达6T，为鞍形结构磁体，由Rutherford电缆绕制而成。背场磁体6高为800mm，外径为380mm，磁场方向与圆柱轴线垂直，中平面400mm范围内磁场均匀性优于98%，导体测试时导体不需要弯曲。
背场磁吊杆长1650mm，直径20mm，壁厚2mm，采用316L不锈钢管材，既能保证足够的强度又能减少吊杆的传导漏热。
超导变压器能够提供最大30kA的测试电流。超导变压器次级线圈3采用CICC导体绕制，次级线圈两引出脚端部的铠甲被剥去，且剥去的长度大于次级线圈所使用导体最后一级子缆的扭距，待测导体样品7与超导接头4通过焊接连接。
液氦容器9口径为500mm，液氦容器9外表面包裹多层绝热材料，其结构由双面镀铝薄膜和纤维织网组成。
背场磁体失超探测及失超保护系统能够确保磁体安全运行，采用平衡桥路的失超探测方法及释能电阻的失超保护方法。
在进行临界电流测试前，需要通过焊接将待测导体样品与超导变压器的次级线圈连接起来，在待测导体样品与超导变压器之间的超导接头4两端及待测导体样品7上焊接电位线，且待测导体样品7上的电位线焊点与超导接头4要保持一定距离。通过测得待测导体样品7两端的电压及通过的电流，根据失超判据就能测得待测超导电缆或导体的临界电流。

Claims (10)

1.超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：包括背场磁体、超导变压器、低温系统，所述低温系统包括有杜瓦以及设置在杜瓦内的液氦容器，所述背场磁体、超导变压器浸泡在液氦容器内的液氦中，背场磁体通过背场磁体吊杆吊装在杜瓦内，并通过高温超导电流引线连接直流电源，超导变压器位于背场磁体的上方，待测导体样品位于背场磁体内，背场磁体为待测导体样品提供不同强度的磁场；超导变压器的次级线圈向下伸出两引脚分别通过一个超导接头连接在待测导体样品的两端，为待测导体样品提供电流，超导变压器的初级线圈通过直流电源供电；通过测得待测导体样品两端的电压及通过的电流，根据失超判据就能测得待测超导电缆或导体的临界电流。
2.根据权利要求1所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述背场磁体磁场最高可达6T，为鞍形结构磁体，由Rutherford电缆绕制而成。
3.根据权利要求2所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述背场磁体高为800mm，外径为380mm，磁场方向与圆柱轴线垂直，中平面400mm范围内磁场均匀性优于98%。
4.根据权利要求1所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述背场磁体吊杆长为1650mm，直径为20mm，壁厚为2mm，采用316L不锈钢管材。
5.根据权利要求1所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述超导变压器能够提供最大30kA的测试电流，超导变压器的次级线圈采用CICC导体绕制，超导变压器的次级线圈两引脚端部的铠甲被剥去，且剥去的长度大于超导变压器的次级线圈所使用CICC导体最后一级子缆的扭距。
6.根据权利要求1所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述待测导体样品与超导接头之间通过锡焊连接。
7.根据权利要求1所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述杜瓦自带有液氮冷屏。
8.根据权利要求1所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述背场磁体自带有失超探测及失超保护系统。
9.根据权利要求1所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：所述液氦容器的口径为500mm，液氦容器外表面包裹多层绝热材料，多层绝热材料由双面镀铝薄膜和纤维织网组成。
10.根据权利要求1所述的超导电缆及导体临界电流测试装置，其特征在于：在进行临界电流测试时，至少需在待测导体样品与超导变压器之间的超导接头两端及待测导体样品上焊接电位线，且待测导体样品上的电位线焊点与超导接头要保持一定距离。
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