Garber 电流模式：螺旋 HTS 电缆中交流损耗的额外贡献？
超导电性
2024-02-27 v3
摘要
由高温超导（HTS）线材在圆管（CORT）上以一层或多层螺旋缠绕制成的导体结构紧凑、柔性好，且能承载大电流。尽管这些导体最初是为直流应用（如磁体）开发的，但值得考虑将其用于交流场合，例如中压电网地下电缆，电流在 kA 量级。在这些情况下，主要挑战是降低交流损耗。与直超导导线不同，在螺旋排布中，由于超导屏蔽，电流不沿导线方向流动，而是在单个 HTS 线材内走非平凡的锯齿形路径（Garber 模式）。这包括跨超导层厚度方向的电流分量，因此常用的薄壳近似不成立。在本文中，我们基于商业软件包 COMSOL Multiphysics 中实现的麦克斯韦方程组 H 形式，通过全三维模拟研究了一层三线的 CORT。模拟结果证实了这种特殊的电流分布。此外，研究了电流、螺距角和频率对交流损耗的影响。我们发现了螺距角的最优值，且电流分布强烈依赖于频率。
引用
@article{arxiv.2309.07292,
title = {The Garber Current Pattern: An Additional Contribution to AC Losses in Helical HTS Cables?},
author = {Steffen Elschner and Andrej Kudymow and Nicolo Riva and Francesco Grilli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.07292},
year = {2024}
}