CN108226675B - 高温超导带材高压老化试验装置 - Google Patents

高温超导带材高压老化试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温超导带材高压老化试验装置，涉及高温超导带材性能测试技术领域，包括带材固定平台、高压电极固定平台及高压电极，高压电极固定平台固定支撑于带材固定平台的上方，高压电极穿设于高压电极固定平台的中心处；带材固定平台的上表面设有两条相互垂直的凹槽，所述凹槽贯穿所述带材固定平台的上表面，带材固定平台的上表面设有盲孔，所述凹槽贯穿所述盲孔；带材固定平台与高压电极固定平台之间通过支撑柱连接，支撑柱用于将所述高压电极固定平台支撑于带材固定平台的上方。本发明结构简单，操作便捷，超导带材样品安装便捷、容易调整，无需使用庞大复杂的低温杜瓦系统，使用简单液氮容器浸泡即可，有助于提高试验获得数据的效率。

Description

高温超导带材高压老化试验装置
技术领域
本发明涉及高温超导带材性能测试技术领域，具体涉及一种高温超导带材高压老化试验装置。
背景技术
高温超导材料，是具有高临界转变温度(Tc)能在液氮温度条件下工作的超导材料，因其主要是氧化物材料，故又称高温氧化物超导材料，具有较高的临界转变温度、较大的临界电流密度及较高的临界磁场，在电力领域有着广泛的应用，如电力电缆、故障限流器、发电极、电动机等。随着近年来技术的不断成熟，人们的目光逐渐转向应用价值更大的超导电力装置领域。
在电阻型超导限流器、超导电力电缆等高压应用中，超导带材工作于高压环境。由于超导带材为多层堆叠复合结构，在高电压应力下——或者更恶劣的使用环境下，在高电压放电的情况下，超导带材的性能可能发生退化，从而给超导电力装备的运行造成不利影响。
为了明确高电压环境条件对超导带材的影响效果，必须开展相关实验研究。由于上述研究属于材料老化研究，需要进行大量的重复实验，若采用简易试验装置或通用试验装置，试验过程较为复杂，测试结果不够快速准确，不利于实验的快速便捷进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，且能够快速准确的测量高压超导带材的性能，试验过程方便快捷的高温超导带材高压老化试验装置，以解决上述背景技术中存在的采用传统实验装置进行老化试验过程复杂，不能快速准确、便捷开展高温超导带材老化试验的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种高温超导带材高压老化试验装置，用于高温超导带材的高压老化试验，包括带材固定平台、高压电极固定平台及高压电极，所述高压电极固定平台固定支撑于所述带材固定平台的上方，所述高压电极穿设于所述高压电极固定平台的中心处；所述带材固定平台的上表面设有两条相互垂直的凹槽，所述凹槽贯穿所述带材固定平台的上表面，所述带材固定平台的上表面设有盲孔，所述凹槽贯穿所述盲孔。
进一步的，所述带材固定平台与所述高压电极固定平台之间通过支撑柱连接，所述支撑柱用于将所述高压电极固定平台支撑于所述带材固定平台的上方。
进一步的，所述带材固定平台和所述高压电极固定平台上均设有安装孔，所述安装孔靠近所述带材固定平台和所述高压电极固定平台的边缘。
进一步的，所述支撑柱的数量为4根，所述支撑柱的两端均设有螺纹，所述支撑柱的两端分别穿过所述带材固定平台和所述高压电极固定平台上的安装孔，所述支撑柱通过螺母连接在所述带材固定平台和所述高压电极固定平台之间。
进一步的，所述盲孔靠近所述带材固定平台的边缘，所述盲孔为长方形，所述盲孔内过盈配合安装有固定块，当所述固定块过盈配合安装在所述盲孔内时，所述固定块的表面与所述凹槽的底面齐平。
进一步的，所述固定块上方设有固定片，待测带材通过所述固定片和所述固定块的配合夹装在所述凹槽内。
进一步的，所述固定片包括水平部和竖直部，所述固定块上设有螺纹孔，所述水平部上设有与所述螺纹孔相对的通孔，所述竖直部上设有连接孔；所述固定块和所述固定片通过螺栓连接，所述固定块和所述固定片均由导电金属材料制成。
进一步的，所述高压电极固定平台的上表面中心处设有电极固定件，所述电极固定件上设有供所述高压电极穿过的电极通孔。
进一步的，所述电极固定件为径向端面上设有平面一的圆柱型结构，所述高压电极为棒状电极或球形电极。
进一步的，所述电极固定件上的平面一上设有螺纹通孔，所述螺纹通孔内设有紧固螺丝，所述高压电极的连接杆的径向端面上设有与所述电极固定件上的平面一相对的平面二。
本发明有益效果：结构简单，操作便捷，超导带材样品安装便捷、容易调整，高电压试验后无需更换平台即可进行超导电性测试，使用时无需庞大的低温杜瓦系统，使用简单液氮容器浸泡即可，有助于提高试验获得数据的效率，可加快高电压应用超导电缆设备研发和工程应用。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置立体结构图。
图2为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置的带材固定平台结构图。
图3为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置的高压电极固定平台结构图。
图4为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置的高压电极结构图。
图5为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置使用状态示意图。
其中：1-带材固定平台；2-高压电极固定平台；3-高压电极；4-凹槽；5-盲孔；6-支撑柱；7-安装孔；8-螺母；9-固定块；10-固定片；11-水平部；12-竖直部；13-螺栓；14-电极固定件；15-平面一；16-紧固螺丝；17-连接杆；18-平面二；19-连接孔；20-超导带材；21-电极通孔。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
图1为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置立体结构图，图2为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置的带材固定平台结构图，图3为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置的高压电极固定平台结构图，图4为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置的高压电极结构图，图5为本发明实施例所述的高温超导带材高压老化试验装置使用状态示意图。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种高温超导带材高压老化试验装置，包括带材固定平台1、高压电极固定平台2及高压电极3，所述高压电极固定平台2固定支撑于所述带材固定平台1的上方，所述高压电极3穿设于所述高压电极固定平台2的中心处；所述带材固定平台1的上表面设有两条相互垂直的凹槽4，所述凹槽4贯穿所述带材固定平台1的上表面，所述带材固定平台1的上表面设有盲孔5，所述凹槽4贯穿所述盲孔5。
在本发明的一个具体实施例中，所述带材固定平台1与所述高压电极固定平台2之间通过支撑柱6连接，所述支撑柱6用于将所述高压电极固定平台2支撑于所述带材固定平台1的上方。
在本发明的一个具体实施例中，所述带材固定平台1和所述高压电极固定平台2上均设有安装孔7，所述安装孔7靠近所述带材固定平台1和所述高压电极固定平台2的边缘。
在本发明的一个具体实施例中，所述支撑柱6的数量为4根，所述支撑柱6的两端均设有螺纹，所述支撑柱6的两端分别穿过所述带材固定平台1和所述高压电极固定平台2上的安装孔7，所述支撑柱6通过螺母8连接在所述带材固定平台1和所述高压电极固定平台2之间。
在本发明的一个具体实施例中，所述盲孔5靠近所述带材固定平台1的边缘，所述盲孔5为长方形，所述盲孔5内过盈配合安装有固定块9，当所述固定块9过盈配合安装在所述盲孔5内时，所述固定块9的表面与所述凹槽4的底面齐平。
在本发明的一个具体实施例中，所述固定块9上方设有固定片10，待测带材通过所述固定片10和所述固定块9的配合夹装在所述凹槽4内。
在本发明的一个具体实施例中，所述固定片10包括水平部11和竖直部12，所述固定块9上设有螺纹孔，所述水平部11上设有与所述螺纹孔相对的通孔，所述竖直部12上设有连接孔19；所述固定块9和所述固定片10通过螺栓13连接，所述固定块9和所述固定片10均由导电金属材料制成。
在本发明的一个具体实施例中，所述高压电极固定平台2的上表面中心处设有电极固定件14，所述电极固定件14上设有供所述高压电极穿过的电极通孔21。
在本发明的一个具体实施例中，所述电极固定件14为径向端面上设有平面一15的圆柱型结构，所述高压电极3为棒状电极或球形电极。
在本发明的一个具体实施例中，所述电极固定件14上的平面一15上设有螺纹通孔，所述螺纹通孔内设有紧固螺丝16，所述高压电极3的连接杆17的径向端面上设有与所述电极固定件14上的平面一15相对的平面二18。
如图1所示，本发明试验装置的主要结构为带材固定平台1、支撑柱6、高压电极固定平台2和高电压电极3。带材固定平台1、支撑柱6和高压电极固定平台2均由环氧等低温下机械性能和电气性能良好的材料加工制成。
如图1所示，带材固定平台1有沿圆周方向对称的4个开孔，和高压电极固定平台2通过4根支撑柱6相连接，支撑柱6主体部分半径略宽于带材固定平台1和高压电极固定平台2上开孔的半径，支撑柱6的上下端刻有螺丝，通过与螺母配合，将带材固定平台1和高压电极固定平台2紧密固定。
如图1所示，高压电极3穿过高电压电极固定平台2的中心，并通过机械结构与高电压电极固定平台2固定在一起。机械结构主要起固定高压电极3的作用，所述机械结构的具体结构为径向端面设有一平面的圆柱形结构。
如图2所示，在带材固定平台1的上表面刻有正交的凹槽4，用于规整放置超导带材样品。凹槽4贯穿带材固定平台1的整个上表面。凹槽4的深度与目前商业化的超导带材相当，约1mm。目前超导带材的宽度规格主要有4mm和12mm两种，因此，两条凹槽4的两个槽的宽度分别与上述尺寸相适应。
如图2所示，在带材固定平台1上刻有沿圆周对称的4个长方形形盲孔5，盲孔5的长边与凹槽4垂直。盲孔5内预埋铜块，铜块的尺寸略大于盲孔5，以过盈实现紧密配合安装在盲孔5内，作为超导带材20的固定块。安装于盲孔5内的铜块的上表面与凹槽4的底面平齐。铜块上预开有4个螺孔。
如图2所示，L型铜片水平部分预开有与铜块螺孔配合的圆孔，超导带样品安装于凹槽4后，L型铜片作为固定片10，其水平部11压于超导带样品上，通过4个螺丝实现超导带样品的紧固。L型铜片的竖直部12开有一个连接孔19，用于外界电流源的连接线。
如图3所示，高压电极固定平台2由与带材固定平台1尺寸和开孔配合的盖板和电极固定件14构成，电极固定件14的一侧切削为平面，平面上开有圆孔，孔内刻有螺纹。通过紧固螺丝16，可实现对穿过电极通孔21的高压电极3的固定。
如图4所示，高压电极3削出一个平面，与电极固定件14配合，实现紧固螺丝16与高压电极3的面接触固定。本发明所述的电极系统包括但不限于棒状电极、球形电极，其共同特征为上端的连接杆段均有如图4所示的平面二18。
如图5所示，本发明所述的试验装置试验前布置时，试验所需的高电压连接至装置的高压电极3的上端，零电位由压紧超导带的固定片10引出后经K1开关接地。直流电源经过联动开关K2后分别与压紧超导带两端的固定片10相连，焊接或压接在超导带上的电势引线送至纳伏表。
如图5所示，试验进行前，虚线框内的部分应浸没于液氮中。一般的，液氮的液位应不低于高压电极固定平台2的上表面。本装置对液氮的容器无特殊要求，可根据试验对压力、温度的需求，配置合适的低温容器。对于最常用到的常压77K条件，液氮容器采用简单的泡沫试验箱即可。
如图5所示，超导带材高电压老化试验中，测量超导带材样品的超导特性时，需断开高电压输入，打开开关K1，闭合开关K2；进行高电压放电试验时，需断开开关K2，闭合开关K1。
如图5所示，单个样品的整个实验过程，只需通过开闭开关K1和K2即可切换高电压试验和超导电性测试线路，无需拆装移动超导带材20。由于单个样品试验需要多次交替进行高电压试验和超导电性测量试验，本发明的装置可提高试验的效率。
本领域普通技术人员可以理解：本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高温超导带材高压老化试验装置，其特征在于：包括带材固定平台(1)、高压电极固定平台(2)及高压电极(3)，所述高压电极固定平台(2)固定支撑于所述带材固定平台(1)的上方，所述高压电极(3)穿设于所述高压电极固定平台(2)的中心处；所述带材固定平台(1)的上表面设有两条相互垂直的凹槽(4)，所述凹槽(4)贯穿所述带材固定平台(1)的上表面，所述带材固定平台(1)的上表面设有盲孔(5)，所述凹槽(4)贯穿所述盲孔(5)；
所述盲孔(5)靠近所述带材固定平台(1)的边缘，所述盲孔(5)为长方形，所述盲孔(5)内过盈配合安装有固定块(9)，当所述固定块(9)过盈配合安装在所述盲孔(5)内时，所述固定块(9)的表面与所述凹槽(4)的底面齐平；
所述固定块(9)上方设有固定片(10)，待测带材通过所述固定片(10)和所述固定块(9)的配合夹装在所述凹槽(4)内。
2.根据权利要求1所述的高温超导带材高压老化试验装置，其特征在于：所述带材固定平台(1)与所述高压电极固定平台(2)之间通过支撑柱(6)连接，所述支撑柱(6)用于将所述高压电极固定平台(2)支撑于所述带材固定平台(1)的上方。
3.根据权利要求2所述的高温超导带材高压老化试 验装置，其特征在于：所述带材固定平台(1)和所述高压电极固定平台(2)上均设有安装孔(7)，所述安装孔(7)靠近所述带材固定平台(1)和所述高压电极固定平台(2)的边缘。
4.根据权利要求3所述的高温超导带材高压老化试验装置，其特征在于：所述支撑柱(6)的数量为4根，所述支撑柱(6)的两端均设有螺纹，所述支撑柱(6)的两端分别穿过所述带材固定平台(1)和所述高压电极固定平台(2)上的安装孔(7)，所述支撑柱(6)通过螺母(8)连接在所述带材固定平台(1)和所述高压电极固定平台(2)之间。
5.根据权利要求1所述的高温超导带材高压老化试验装置，其特征在于：所述固定片(10)包括水平部(11)和竖直部(12)，所述固定块(9)上设有螺纹孔，所述水平部(11)上设有与所述螺纹孔相对的通孔，所述竖直部(12)上设有连接孔(19)；所述固定块(9)和所述固定片(10)通过螺栓(13)连接，所述固定块(9)和所述固定片(10)均由导电金属材料制成。
6.根据权利要求1所述的高温超导带材高压老化试验装置，其特征在于：所述高压电极固定平台(2)的上表面中心处设有电极固定件(14)，所述电极固定件(14)上设有供所述高压电极穿过的电极通孔(21)。
7.根据权利要求6所述的高温超导带材高压老化试验装置，其特征在于：所述电极固定件(14)为径向端面上设有平面一(15)的圆柱型结构，所述高压电极(3)为棒状电极或球形电极。
8.根据权利要求7所述的高温超导带材高压老化试验装置，其特征在于：所述电极固定件(14)上的平面一(15)上设有螺纹通孔，所述螺纹通孔内设有紧固螺丝(16)，所述高压电极(3)的连接杆(17)的径向端面上设有与所述电极固定件(14)上的平面一(15)相对的平面二(18)。
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