CN203465368U - 一种在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置，包括圆柱环氧体、两个连接机构和底座环氧板；圆柱环氧体的底部固定在底座环氧板上，圆柱环氧体包括层叠设置的若干个等高的环氧柱，若干个所述环氧柱的直径自上而下依次递增；两个连接机构结构相同，均包括主铜片、夹持铜片和固定环氧片，主铜片上设置有用于接通外界电流的接入孔，主铜片的底部安装在底座环氧板上；固定环氧片可滑动的套设在主铜片的外围，夹持铜片卡装在固定环氧片上；固定环氧片上设置有用于顶紧夹持铜片的第一紧固件。上述装置能将超导带材弯曲到多个直径不同的环氧柱下，实现连续测量超导带材的失超点；同时测试的操作过程简单，实验精度高。
Description
技术领域
本实用新型属于超导领域中超导体性能测量的装置，具体涉及一种在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置。
背景技术
随着超导电力技术的发展，超导储能装置容量逐步提升、交直流超导电缆的电压电流等级越来越高，超导限流器、电抗器的种类越来越多，对高温超导带材的性能要求也越来越高。
高温超导带材的电磁性能、机械性能、绝缘性能很大程度上决定了超导装置所能设计的最大程度。因此，高温超导带材的性能测试需要达到更高的准确度，也需要对带材做更全面的数据分析。
第一代和第二代高温超导带材有倾向性被用于不同类型的超导装置中，因为其性能呈现明显的差异。就机械性能而言，二代高温超导带材强于一代，而机械性能里，研究领域又可细化到带材的拉伸应力-应变与弯曲应力-应变，目前，各国对高温超导带材拉伸应力-应变及其临界电流劣化特性进行的研究较多，而对弯曲应力-应变及其临界电流劣化特性进行的研究较少，因为超导磁体的内径通常都未达到带材临界弯曲的程度。但是，随着超导电缆的发展，以及磁体的精细化与经济化，超导磁体内部的超导带材会越来越接近于临界弯曲，因此，对超导带材在弯曲应力下的临界电流劣化特性的测试与分析就显得越发重要。
高温超导带材在弯曲应力下的临界电流劣化特性是指带材弯曲到临界弯曲直径后的通流能力。在超导带材的弯曲过程中，超导层发生了裂化，带材的通流面积随之变化，通常弯曲直径越小，带材的通流能力越小。
要对高温超导带材在弯曲应力下的临界电流劣化特性进行准确的分析和测试，就需要可靠的测试装置。现有技术中已有一些测试超导带材弯曲劣化特性的装置，但并不能实现连续测量弯曲劣化特性的功能，实验操作也较复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置，该装置能将超导带材弯曲到多个直径不同的环氧柱下，实现连续测量超导带材的失超点。
本实用新型的技术方案为：
一种在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置，包括圆柱环氧体、用于固定及连接超导带材两端的两个连接机构和底座环氧板；
所述圆柱环氧体的底部固定在底座环氧板上，所述圆柱环氧体包括层叠设置的若干个等高的环氧柱，若干个所述环氧柱的直径自上而下依次递增，该环氧柱的直径范围为20mm-70mm；
所述两个连接机构结构相同，均包括主铜片、夹持铜片和固定环氧片，主铜片上设置有用于接通外界电流的接入孔，主铜片的底部安装在底座环氧板上；所述固定环氧片可滑动的套设在主铜片的外围，所述夹持铜片卡装在固定环氧片上，与主铜片之间形成一用于放置被测试超导带材的空间；所述固定环氧片上设置有用于顶紧夹持铜片的第一紧固件。
优选的，所述若干个所述环氧柱的直径自上而下按3-5mm递增。
优选的，所述主铜片的底部设置有一与底座环氧板平行的弯折段，所述弯折段上设置有一开槽，第二紧固件穿过所述开槽将主铜片固定在底座环氧板上。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型能连续测量超导带材在从接近临界弯曲到临界以下弯曲时的通流能力。现有技术中一般都只能把超导带材弯曲至某一个固定弯曲直径下，然后进行通流实验。而本实用新型中包含若干个直径不同的环氧柱，这些环氧柱的直径自上而下依次增加3-5mm，可方便测出超导带材随着弯曲直径的减小，其通流能力的变化情况，即其弯曲劣化特性。
2、本实用新型能让超导带材弯曲特性测试的操作过程变得简单，通过夹持铜片和固定环氧片组合在一起，在固定超导带材的同时，还能沿主铜片上下移动，以对应不同直径的环氧柱，使需测试的带材与地面保持平行。
3、由于每次测试均是针对同一段超导带材，在其从下到上的移动和测试中，由于弯曲直径越来越小，超导带材在夹持铜片与圆柱环氧体之间凌空的部分会发生弯曲或收缩，影响测试的顺利进行。本实用新型为了避免在测试中超导带材的收缩对实验精度造成影响，专门在主铜片底部开了槽，并固定了一紧固件连接底座环氧板与主铜片，这样主铜片就能沿着该紧固件在开槽内做一定度数的旋转，以确保需测试超导带材拉紧。
4、本实用新型的测试装置的绝缘部分均采用环氧树脂材料，包括圆柱环氧体、底座环氧板和固定环氧片，该材料在低温下不会收缩，稳固牢靠，能保证实验的精度。
附图说明
图1为本实用新型所述装置的整体结构图；
图2为圆柱环氧体的结构图；
图3为连接机构的结构图；
图4为连接机构与底座环氧板连接处的示意图；
图5为被测试的高温超导带材安装在该装置上的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本实用新型提供了一种在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置，包括圆柱环氧体1、用于固定及连接超导带材两端的两个连接机构2和底座环氧板3。圆柱环氧体1和连接机构2均固定在底座环氧板3上。
如图2所示，所述圆柱环氧体1包括层叠设置的若干个直径不同的环氧柱，每个环氧柱等高，自上而下直径依次增大，由于现有的超导带材临界弯曲直径均在20mm-70mm这个范围内，因此本实用新型中的环氧柱直径范围为20mm-70mm，涵盖所有超导带材可以达到的临界或临界以下弯曲直径；若干个环氧柱的直径按3-5mm递增，方便机械加工。如此设置就能测量出超导带材的临界电流随着弯曲直径减小的变化情况。
如图3所示，两个连接机构2结构相同，均用于固定及连接超导带材的两端，同时所述连接机构2也是外界电流的输入输出端，故本实用新型选用铜作为连接机构2上导电部分的材料，因为铜导电性能良好、亦可制作成板。
所述连接机构2包括主铜片2.1、夹持铜片2.2和固定环氧片2.3，被测试的超导带材可放置在主铜片2.1和夹持铜片2.2之间，固定环氧片2.3从外包围固定着主铜片2.1和夹持铜片2.2，用于防止夹持铜片2.2从主铜片2.1上滑落。固定环氧片2.3中间开口放置一第一紧固件2.4(可以为螺丝、螺柱等)，用于固定被测试物体。固定环氧片2.3和夹持铜片2.2可沿主铜片2.1上下滑动，以对应圆柱环氧体1中不同的弯曲直径环氧柱。主铜片2.1上方开的接入孔2.5用于接通外界电流线。这样的设计便于机械加工和简化实验操作。
如图4所示，连接机构2与底座环氧板3的连接处，主铜片2.1的底部设置有一与底座环氧板3平行的弯折段，所述弯折段上设置有一开槽2.7，第二紧固件2.6穿过所述开槽2.7将主铜片2.1固定在底座环氧板3上，这样所述连接机构2就可以沿着第二紧固件2.6(可以为螺丝、螺柱等)在开槽2.7内做一定度数的旋转，以保证被测试的带材伸直不收缩。
采用本实用新型所述在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置进行测试的具体方法为：
如图5所示，将被测试的超导带材4两端卡在主铜片2.1和夹持铜片2.2之间，并用固定环氧片2.3和第一紧固件2.4固定好。所述超导带材4在与主铜片2.1和夹持铜片2.2的连接处，以及凌空部分均保持拉直紧绷，在圆柱环氧体1上弯曲。同时，在超导带材4弯曲于圆柱环氧体1部分的两端接上信号线5.1，用于测量失超电压，信号线5.1与超导带材4通过焊点5.2焊接连接。外部电流通过接入孔2.5接入。
测试时，先把超导带材4弯曲于圆柱环氧体1中直径最大的圆柱上，在接入孔2.5上通入外部直流电流，逐步增大电流，观测信号线5.1上采集的电压，当电压超过1uv/cm时，超导带材4失超，结束实验。
接着将超导带材4接到直径较小一级的圆柱上，相应的调整夹持铜片2.2、第一紧固件2.4和固定环氧片2.3的高度，以及主铜片2.1在开槽2.7内的旋转角度，保证超导带材4凌空部分拉直，重复上述实验操作。
结束后，再将超导带材4接到更小直径的圆柱上，依次测量，直到完整测出超导带材4随弯曲直径的减小，其临界电流的衰减曲线。
以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。
Claims (3)
1. 一种在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置，其特征在于，包括圆柱环氧体（1）、用于固定及连接超导带材两端的两个连接机构（2） 和底座环氧板（3）；
所述圆柱环氧体（1）的底部固定在底座环氧板（3）上，所述圆柱环氧体（1）包括层叠设置的若干个等高的环氧柱，若干个所述环氧柱的直径自上而下依次递增，该环氧柱的直径范围为20mm-70mm；
所述两个连接机构（2）结构相同，均包括主铜片（2.1）、夹持铜片（2.2）和固定环氧片（2.3），主铜片（2.1）上设置有用于接通外界电流的接入孔（2.5），主铜片（2.1）的底部安装在底座环氧板（3）上；所述固定环氧片（2.3）可滑动的套设在主铜片（2.1）的外围，所述夹持铜片（2.2）卡装在固定环氧片（2.3）上，与主铜片（2.1）之间形成一用于放置被测试超导带材的空间；所述固定环氧片（2.3）上设置有用于顶紧夹持铜片（2.2）的第一紧固件（2.4）。
2.根据权利要求1所述的在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置，其特征在于，所述若干个所述环氧柱的直径自上而下按3-5mm递增。
3.根据权利要求1或2所述的在弯曲应力下测试高温超导带材通流情况的装置，其特征在于，所述主铜片（2.1）的底部设置有一与底座环氧板（3）平行的弯折段，所述弯折段上设置有一开槽（2.7），第二紧固件（2.6）穿过所述开槽（2.7）将主铜片（2.1）固定在底座环氧板（3）上。
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