CN110108755A - 一种液体环境下超导带材加压实验模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超导带材液体环境下的加压实验模具，设计超导带材的电气特性测试。该装置包括底座、压力传导部件和压力测量台。底座的专利属于超导限流器领域，涉及超导限流器主体材料超导带材。实验模具包括：底座、压力测量台、压力传导部件。通过此实验模具，可以间接对超导带材在液氮环境下进行加压，并能通过相应手段测量带材所受压力。使用该模具施加和测量压力，对外界施加压力的过程不存在限制，因此可通过测量结果随时调节外界压力。
Description
技术领域
本发明涉及超导限流器主体材料超导带材，具体而言就是一种其超导带材在液体环境、加压状态下进行实验的模具。
背景技术
直流系统在实现大电网柔性互联、大规模新能源接入等方面发挥着重要作用。然而发展直流电网最重要的技术瓶颈是直流故障的快速隔离技术。截至目前世界各国研究机构纷纷大力研发适用于直流电网的直流断路器。对于直流电网而言，在直流线路串联电感值很大的电抗器不但影响了电网响应的动态特性，而且在断开故障电流时容易产生过电压，影响直流断路器和直流电网换流阀的安全。因此，采用限流器是极有必要的。历经几十年的研究与实践表明，基于传统材料与技术难于实现理想的限流器。基于超导材料超导态/正常态转变特性的超导限流器可以打破传统限流器面临的困境，提高限流器的效率和可行性。超导限流器是实现零电阻和大电阻之间的快速切换、进而有效抑制短路故障电流的新型电力装备。将超导直流限流器与直流断路器配合使用，在出现短路故障后，通过超导限流器降低断路器的开断电流、减弱短路故障对直流系统的影响，有望解决目前直流输电工程抗短路冲击能力弱的现实性难题。
超导限流器之所以有上述性质，均是由于所应用的主体材料超导带材拥有着失超电阻特性。然而现阶段没有提高超导带材自身失超电阻的技术，仅有的改良型技术也基本是从增大冲击电流来入手的，然而其对于主要应用领域(如限流器整体的应用)没有帮助。目前较为简便且经济的方法增加超导带材失超电阻的方式是通过对超导带材施加压力来完成的。然而应用该方式时，对超导带材进行进一步的科学或工程试验较为困难。其问题在于：1、超导带材需要被放置于液氮环境下才具有超导特性，而在液氮环境下对带材施加压力比较困难。2、在液氮环境下对带材施加压力，其实际作用于带材的压力难以测定。
发明内容
本发明专利针对上述存在的问题，提出一种液体环境下超导带材加压实验模具。
解决问题的技术方案：一种液化环境下超导带材加压实验模具包括底座、压力测量台、压力传导部件；所述底座包含基座1、导线连接头、散热平面，所述基座1具有多种规格，依据所需测试带材宽度可自行拆卸更换，所述导线连接头为铜制，其余部件都是环氧树脂材料制的，并和带材基座贴合，所述散热平面上有规则凸起，其整体能够帮助散热；
所述压力测量台包括通过嵌槽安装于底座之上，可根据需求改变高度。台上安装基座2。基座2与基座1同规格，其上可置应力片，用于压力的测量(每次测量前需定标)；
所述压力传导部件包含压力接触部件、连接部件1、连接部件2、连接部件3、调节部件、承压平台、引线架，所述压力接触部件有不同规格，其底面积和质量不同，配合基座成对使用，所述连接部件用于部件间的连接，其中[连接部件1的质量M1+引线架质量]＝2*[连接部件1质量M2]，所述调节部件用于调整压力传导部件的整体高度，并且可以用来加装在底座和压力测量台间用于调整其高度，所述承压平台用于直接承受压力，所述引线架标注刻度，并且可滑动，用以支撑和固定测量引线，使其形成对称结构，减少附加磁场引起的测量误差；
所述压力接触部件、连接部件、调节部件均可拆卸更换；
所述连接部件1、连接部件2、连接部件3各不相同；
本发明专利相对于现有技术具有如下有益效果：
1.大部分测量用光栅无法应用于液氮环境。目前市面上大多数测量用光栅都是在非低温非液体环境下使用，因此想要在液氮环境下测量较为困难。本方案通过间接方法避免了该问题。
2.无法在压力下对带材进行电气试验。要想在压力下对超导带材进行电气试验，目前并没有相关标准，因此需要特定的模具和方法。本方法提供了一种切实可行的方法以及模具设计，对其有较大的帮助。
3.加压时带材散热困难。超导带材因其特性需要保持较低的温度才能正常工作(77K)。因此对散热有着一定的要求。常规实验条件下因为带材直接处于液氮浸泡下，因此散热较好。然而对带材加压会使得带材散热能力降低，因此需要更多的辅助散热手段。底座上的规则凸起模块能够在带材附近形成更好的散热区，有利于带材的散热。
4.复杂环境下测量引线造成电磁干扰。由于超导带材本身各类特性对电磁干扰较为敏感，因此测量引线的电磁干扰是必须考虑的。然而复杂测量环境如加压时，复杂的物理环境不方便引线的归置。因此通过引线架，可以形成引线的对称结构，用电气手段大幅度减小测量引线造成的误差。
附图说明
图1超导带材加压实验模具细节图
图2超导带材加压实验模具立体图
具体实施方式
以下结合附图对本发明专利的实施例作详细描述。
一种液体环境下超导带材加压实验模具，参见图1、图2。
该实验模具包含底座、压力测量台、压力传导部件；所述底座部分其包含基座1、导线连接头、散热平面；所述底座包含基座1、导线连接头、散热平面，所述基座1具有多种规格，依据所需测试带材宽度可自行拆卸更换，所述导线连接头为铜制，并和带材基座贴合，所述散热平面上有规则凸起，其整体能够帮助散热。
所述压力测量台包括通过嵌槽安装于底座之上，可根据需求改变高度。台上安装基座2。基座2与基座1同规格，其上可置应力片，用于压力的测量(每次测量前需定标)。
所述压力传导部件包含压力接触部件、连接部件1、连接部件2、连接部件3、调节部件、承压平台、引线架，所述压力接触部件有不同规格，其底面积和质量不同，配合基座成对使用，所述连接部件用于部件间的连接，其中[连接部件1的质量M1+引线架质量]＝2*[连接部件1质量M2]，所述调节部件用于调整压力传导部件的整体高度，并且可以用来加装在底座和压力测量台间用于调整其高度，所述承压平台用于直接承受压力，所述引线架标注刻度，并且可滑动，用以支撑和固定测量引线，使其形成对称结构，减少附加磁场引起的测量误差。
所述压力接触部件、连接部件、调节部件均可拆卸更换。
所述连接部件1、连接部件2、连接部件3互不相同。
一种液体环境下超导带材加压实验模具使用方法：
步骤一：依据所需测量的带材宽度，选择并更换对应规格的基座、压力接触部件和光栅；依据液氮液面高度，通过调节部件调整测量台高度，保证光栅处于液氮液面上方。
步骤二：将超导带材放置于基座上，并将压力传导部件插入固定槽固定；通过导线连接头将模具连入电路，将带材测量引线通过引线架引出。
步骤三：光栅标定(实验前需对光栅进行标定，确保光栅可正常测量当前环境下的压力)。
步骤四：通过承压平台对压力传导部件施加压力。带材承受压力＝通过光栅测得的压力F+[2*M1*(带材侧调节部件数N1-测量台上方调节部件N2)+承压平台质量M]*g(g为重力加速度)。根据前式计算结果可实时调整带材所受压力。
惟以上所述者，仅为本发明专利之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用发明专利之范围，即但凡依本发明专利权利要求及发明专利说明书所记载的内容所作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利权利要求所涵盖范围之内。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明专利之权利范围。
Claims (8)
1.一种液体环境下超导带材加压实验模具，应用于超导限流器，其特征在于所述超导限流器可以间接对超导带材在液氮环境下进行加压，并能通过相应手段测量带材所受压力，所述模具包括底座、压力测量台、压力传导部件；
所述底座包含基座1、导线连接头、散热平面，所述基座1具有多种规格，依据所需测试带材宽度可自行拆卸更换，所述导线连接头为铜制，并和带材基座贴合，所述散热平面上有规则凸起，其整体能够帮助散热；
所述压力测量台包括通过嵌槽安装于底座之上，可根据需求改变高度，台上安装基座2，基座2与基座1同规格，其上可置应力片，用于压力的测量(每次测量前需定标)；
所述压力传导部件包含压力接触部件、连接部件1、连接部件2、连接部件3、调节部件、承压平台、引线架，所述压力接触部件有不同规格，其底面积和质量不同，配合基座成对使用，所述连接部件用于部件间的连接，其中[连接部件1的质量M1+引线架质量]＝2*[连接部件1质量M2]，所述调节部件用于调整压力传导部件的整体高度，并且可以用来加装在底座和压力测量台间用于调整其高度，所述承压平台用于直接承受压力，所述引线架标注刻度，并且可滑动，用以支撑和固定测量引线，使其形成对称结构，减少附加磁场引起的测量误差；
所述压力接触部件、连接部件、调节部件均可拆卸更换。
2.根据权利要求1所述的实验模具，其特征在于，可以在液态环境下对超导带材加压进行实验。
3.根据权利要求1所述的实验模具，其特征在于，可实时检测并调整超导带材所承受压力值。
4.根据权利要求1所述的实验模具，其特征在于，可以根据不同实验条件，可通过部分部件的更换即可完成模具的调整。
5.根据权利要求1所述的实验模具，其特征在于，光栅可更改为其他力学测试装置，并不限定测试装置的使用。
6.根据权利要求1所述的实验模具，其特征在于，底座凸起部分不限定形状，任意有助于散热的形状组成均可。
7.根据权利要求1所述的实验模具，其特征在于，各部件的连接方式不限于卡式连接，任意牢固连接方式均可。
8.根据权利要求1所述的实验模具，其特征在于，不限定材料，只要在液氮环境中承压不易碎的绝缘材料均可。
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