CN112557790A - 一种高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及超导线圈载流性能测试技术领域，尤其涉及一种高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法及系统。目前，超导带材线圈的载流性能受应力作用影响明显。本申请提供了一种针对高温超导线圈在应力状态下的载流性能测试方法及系统，通过机械拉伸设备施加于高温超导线圈预设的物理应力，测量高温超导线圈的电压与电流；当高温超导线圈总电压发生迅速上升，判定高温超导线圈失去超导载流能力，记录此时的电流数据，从而得出高温超导线圈在该应力数据下的载流能力。本方法可在动态应力作用条件下测试高温超导线圈的载流能力，本方法具有操作简便、数据准确以及完善可靠的优点。为优化应力工况下的载流性能提供依据，适于行业内推广应用。
Description
技术领域
本申请涉及超导线圈载流性能测试技术领域，尤其涉及一种高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法及系统。
背景技术
超导材料在电力行业具有广阔的应用前景，尤其在电力运输中，超导材料所体现的巨大优势是其它任何材料也无法比拟的。其中具有更高经济价值的高温超导材料，由于无需提供超导所需要的极低温度，更是受到业内人士的极力追捧。
超导带材线圈的绕制以及超导电力设备运行过程中，超导线圈易受电磁力、电动力等复杂应力的作用而产生变形甚至损伤，进而影响超导带材的载流性能，若发生通流能力下降，不采取措施会将极有可能带来不可逆性损伤。
现有的载流能力测量都是局限在超导带材在正常状态下的载流能力测试，而实验证明，超导线圈的载流能力与超导带材的载流能力存在差异，且超导线圈在应力状态下的载流能力会发生较大的变化，明显区别于无应力作用下的超导带材。因此，亟待一种针对高温超导线圈在应力状态下的载流性能测试方法及系统，以实现应力作用下对高温超导线圈载流能力的测试。
发明内容
本申请提供了一种高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法及系统，以解决当前缺乏一种针对高温超导线圈在应力状态下的载流性能测试方法及系统的问题。
本申请采用的技术方案如下：
本申请的第一方面，提供一种高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法，包括以下步骤：
将高温超导线圈置于线圈绕盘中，将线圈绕盘固定在液氮槽中，采用机械拉伸设备固定高温超导线圈的两端，将数据采集记录装置和程控电流源连接到高温超导线圈；
使用机械拉伸设备的铜排夹紧高温超导线圈的两端，对高温超导线圈施加预设的拉伸应力；
当高温超导线圈处于应力状态时，不间断记录高温超导线圈的应力数据，使用程控电流源对高温超导线圈施加电流；
数据采集记录装置测量高温超导线圈在应力作用下的电压数据；
如果高温超导线圈总电压发生迅速上升，则判定高温超导线圈失去超导载流能力，记录此时的电流数据，此电流数据为高温超导线圈在该应力数据下的载流能力。
可选的，所述超导线圈、所述线圈绕盘与所述机械拉伸设备设置在低温环境，所述数据采集记录装置设置在常温环境。
可选的，在所述如果高温超导线圈总电压发生迅速上升，则判定高温超导线圈失去超导载流能力，记录此时的电流数据，此电流数据为高温超导线圈在该应力数据下的载流能力的步骤中，包括：
分析高温超导线圈的电压数据、电流数据以及应力数据之间的对应关系，得出高温超导线圈在施加电压和应力条件下的载流能力。
可选的，在所述使用机械拉伸设备的铜排夹紧高温超导线圈的两端，对高温超导线圈施加预设的拉伸应力的步骤中，包括：
使用机械拉伸设备的铜排对高温超导线圈的两端进行固定，对高温超导线圈施加速度为1mm/min的拉伸应力，当高温超导线圈达到预设应变程度时暂停拉伸，使高温超导线圈维持在该应力状态下。
可选的，在所述当高温超导线圈处于应力状态时，不间断记录高温超导线圈的应力数据，使用程控电流源对高温超导线圈施加电流的步骤中，包括：
当高温超导线圈处于应力状态时，使用程控电流源对高温超导线圈施加上升速度为2A/s的步进电流。
可选的，所述液氮槽提供的低温环境为低于零下200℃的环境。
本申请的另一方面，提供一种高温超导线圈应力工况下载流性能测试系统，包括高温超导线圈、线圈绕盘、液氮槽、机械拉伸设备、数据采集记录装置和程控电流源；
所述高温超导线圈置于线圈绕盘中，所述线圈绕盘固定在所述液氮槽中，所述机械拉伸设备铜排夹紧固定所述高温超导线圈的两端，和所述程控电流源与所述高温超导线圈连接成电路回路；
所述机械拉伸设备用于对所述高温超导线圈施加预设的拉伸应力并不间断记录高温超导线圈的应力数据；
所述程控电流源用于对所述高温超导线圈施加电流并显示电流数据；
所述数据采集记录装置与所述高温超导线圈连接，所述数据采集记录装置测量所述高温超导线圈在应力作用下的电压数据。
可选的，所述预设的拉伸应力为1mm/min的拉伸应力，且当高温超导线圈达到预设应变程度时暂停拉伸，使高温超导线圈维持在该应力状态下。
采用本申请的技术方案的有益效果如下：
本申请的高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法及系统，通过机械拉伸设备施加于高温超导线圈预设的物理应力，测量高温超导线圈的电压与电流，通过高温超导线圈总电压发生迅速上升，判定高温超导线圈失去超导载流能力，记录此时的电流数据，从而得出高温超导线圈在该应力数据下的载流能力。本方法操作简便，测得的高温超导线圈载流能力可在动态应力作用下进行，方法准确、可靠且完善，由于动态记录电流数据、应力数据以及电压数据，分析三者之间的变化规律可为优化应力工况下的载流性能提供重要参考依据，适于行业内推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请一个实施例的结构示意图；
图示说明：
其中，1-线圈绕盘、2-高温超导线圈、3-机械拉伸设备、4-程控电流源、5-数据采集记录装置、6-液氮槽。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
本申请的第一方面，提供一种高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法，包括以下步骤：
将高温超导线圈2置于线圈绕盘1中，将线圈绕盘1固定在液氮槽6中，采用机械拉伸设备3固定高温超导线圈2的两端，将数据采集记录装置5和程控电流源4连接到高温超导线圈2；
使用机械拉伸设备3的铜排夹紧高温超导线圈2的两端，对高温超导线圈2施加预设的拉伸应力；
当高温超导线圈2处于应力状态时，不间断记录高温超导线圈2的应力数据，使用程控电流源4对高温超导线圈2施加电流；
数据采集记录装置5测量高温超导线圈2在应力作用下的电压数据；
如果高温超导线圈2总电压发生迅速上升，则判定高温超导线圈2失去超导载流能力，记录此时的电流数据，此电流数据为高温超导线圈2在该应力数据下的载流能力。
可选的，所述超导线圈、所述线圈绕盘1与所述机械拉伸设备3设置在低温环境，所述数据采集记录装置5设置在常温环境。
可选的，在所述如果高温超导线圈2总电压发生迅速上升，则判定高温超导线圈2失去超导载流能力，记录此时的电流数据，此电流数据为高温超导线圈2在该应力数据下的载流能力的步骤中，包括：
分析高温超导线圈2的电压数据、电流数据以及应力数据之间的对应关系，得出高温超导线圈2在施加电压和应力条件下的载流能力。
可选的，在所述使用机械拉伸设备3的铜排夹紧高温超导线圈2的两端，对高温超导线圈2施加预设的拉伸应力的步骤中，包括：
使用机械拉伸设备3的铜排对高温超导线圈2的两端进行固定，对高温超导线圈2施加速度为1mm/min的拉伸应力，当高温超导线圈2达到预设应变程度时暂停拉伸，使高温超导线圈2维持在该应力状态下。
可选的，在所述当高温超导线圈2处于应力状态时，不间断记录高温超导线圈2的应力数据，使用程控电流源4对高温超导线圈2施加电流的步骤中，包括：
当高温超导线圈2处于应力状态时，使用程控电流源4对高温超导线圈2施加上升速度为2A/s的步进电流。
可选的，所述液氮槽6提供的低温环境为低于零下200℃的环境。
本申请的另一方面，提供一种高温超导线圈2应力工况下载流性能测试系统，包括高温超导线圈2、线圈绕盘1、液氮槽6、机械拉伸设备3、数据采集记录装置5和程控电流源4；
所述高温超导线圈2置于线圈绕盘1中，所述线圈绕盘1固定在所述液氮槽6中，所述机械拉伸设备3铜排夹紧固定所述高温超导线圈2的两端，和所述程控电流源4与所述高温超导线圈2连接成电路回路；
所述机械拉伸设备3用于对所述高温超导线圈2施加预设的拉伸应力并不间断记录高温超导线圈2的应力数据；
所述程控电流源4用于对所述高温超导线圈2施加电流并显示电流数据；
所述数据采集记录装置5与所述高温超导线圈2连接，所述数据采集记录装置5测量所述高温超导线圈2在应力作用下的电压数据。
参见图1，为本申请一个实施例的结构示意图。据图中所示，高温超导线圈2、线圈绕盘1与机械拉伸设备3设置在液氮槽6提供的低温环境中，而数据采集记录装置5设置在常温环境。将线圈绕盘1固定在液氮槽6底部，高温超导线圈2置于线圈绕盘1的内部，高温超导线圈2的两端分别夹在机械拉伸设备3的两侧，并与预设好上升速度的程控步进电流源相连。改变高温超导线圈2上的拉伸等应力，测量高温超导线圈2两端的电压变化，当高温超导线圈2总电压出现持续上升时，则认为该高温超导线圈2失去超导载流能力，记此时的电流值即为该应力作用下高温超导线圈2的载流能力。
可选的，所述预设的拉伸应力为1mm/min的拉伸应力，且当高温超导线圈2达到预设应变程度时暂停拉伸，使高温超导线圈2维持在该应力状态下。
本申请的高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法及系统，通过机械拉伸设备3施加于高温超导线圈2预设的物理应力，测量高温超导线圈2的电压与电流，通过高温超导线圈2总电压发生迅速上升，判定高温超导线圈2失去超导载流能力，记录此时的电流数据，从而得出高温超导线圈2在该应力数据下的载流能力。本方法操作简便，测得的高温超导线圈2载流能力可在动态应力作用下进行，方法准确、可靠且完善，由于动态记录电流数据、应力数据以及电压数据，分析三者之间的变化规律可为优化应力工况下的载流性能提供重要参考依据，适于行业内推广应用。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
将高温超导线圈置于线圈绕盘中，将线圈绕盘固定在液氮槽中，采用机械拉伸设备固定高温超导线圈的两端，将数据采集记录装置和程控电流源连接到高温超导线圈；
使用机械拉伸设备的铜排夹紧高温超导线圈的两端，对高温超导线圈施加预设的拉伸应力；
当高温超导线圈处于应力状态时，不间断记录高温超导线圈的应力数据，使用程控电流源对高温超导线圈施加电流；
数据采集记录装置测量高温超导线圈在应力作用下的电压数据；
如果高温超导线圈总电压发生迅速上升，则判定高温超导线圈失去超导载流能力，记录此时的电流数据，此电流数据为高温超导线圈在该应力数据下的载流能力。
2.根据权利要求1所述的高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法，其特征在于，所述超导线圈、所述线圈绕盘与所述机械拉伸设备设置在低温环境，所述数据采集记录装置设置在常温环境。
3.根据权利要求1所述的高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法，其特征在于，在所述如果高温超导线圈总电压发生迅速上升，则判定高温超导线圈失去超导载流能力，记录此时的电流数据，此电流数据为高温超导线圈在该应力数据下的载流能力的步骤中，包括：
分析高温超导线圈的电压数据、电流数据以及应力数据之间的对应关系，得出高温超导线圈在施加电压和应力条件下的载流能力。
4.根据权利要求1所述的高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法，其特征在于，在所述使用机械拉伸设备的铜排夹紧高温超导线圈的两端，对高温超导线圈施加预设的拉伸应力的步骤中，包括：
使用机械拉伸设备的铜排对高温超导线圈的两端进行固定，对高温超导线圈施加速度为1mm/min的拉伸应力，当高温超导线圈达到预设应变程度时暂停拉伸，使高温超导线圈维持在该应力状态下。
5.根据权利要求1所述的高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法，其特征在于，在所述当高温超导线圈处于应力状态时，不间断记录高温超导线圈的应力数据，使用程控电流源对高温超导线圈施加电流的步骤中，包括：
当高温超导线圈处于应力状态时，使用程控电流源对高温超导线圈施加上升速度为2A/s的步进电流。
6.根据权利要求1所述的高温超导线圈应力工况下载流性能测试方法，其特征在于，所述液氮槽提供的低温环境为低于零下200℃的环境。
7.一种高温超导线圈应力工况下载流性能测试系统，其特征在于，包括高温超导线圈、线圈绕盘、液氮槽、机械拉伸设备、数据采集记录装置和程控电流源；
所述高温超导线圈置于线圈绕盘中，所述线圈绕盘固定在所述液氮槽中，所述机械拉伸设备铜排夹紧固定所述高温超导线圈的两端，和所述程控电流源与所述高温超导线圈连接成电路回路；
所述机械拉伸设备用于对所述高温超导线圈施加预设的拉伸应力并不间断记录高温超导线圈的应力数据；
所述程控电流源用于对所述高温超导线圈施加电流并显示电流数据；
所述数据采集记录装置与所述高温超导线圈连接，所述数据采集记录装置测量所述高温超导线圈在应力作用下的电压数据。
8.根据权利要求7所述的高温超导线圈应力工况下载流性能测试系统，其特征在于，所述预设的拉伸应力为1mm/min的拉伸应力，且当高温超导线圈达到预设应变程度时暂停拉伸，使高温超导线圈维持在该应力状态下。
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