«Исследования в области сильноточной сверхпроводимости применительно для электроэнергетики»(заключительный)

Разработаны основные элементы стенда для криогенных электромагнитных измерений и установка для исследования тепловых/электрических характеристик компактированных образцов ультрадисперсных полиметаллических порошков при температурах 4,2 - 300 К; измерена их электропроводность при разных тепловых, механических и электроимпульсных нагрузках. Предложен метод теплового расчета ВТСП-токовводов с учетом особенностей теплообмена в разных криоагентах (N₂, Ne, H₂ и He). Получены уравнения теплового состояния охлаждаемых ими токовводов при изменении плотности тока j. Сопоставлены оптимальные значения j с охлаждением токовводов и без него. Изготовлена и испытана компьютеризированная установка для измерения на постоянном токе вольт-амперных характеристик (ВАХ) ВТСП-лент при 77 К с управлением в среде LabView и передачей данных графическому пакету MS Origin. Электрическое поле лент измеряется с точностью до 0,01 мкВ/см, а ток – до 0,01 А, за счет чего точно находится параметр n, определяющий качество. ВАХ лент 1-го поколения измерены для отдельных лент и в кабеле 2,5 кА/20 кВ. Предложены технология паяного соединения ВТСП-лент 2-го поколения и устройство, прижимающее их с давлением до 2,5 МПа с установкой и поддержкой температуры пайки t; при этом пайка припоем ПОС-61 при t до 205°С никак не ухудшает их свойства. Получены соединения 12-миллиметровых лент на длинах 60 - 70 мм с сопротивлением 20 – 22 нОм, исследованы их ВАХ, измерены сопротивления интерфейсов – контактов ВТСП - нормальный металл, влияние стабилизирующей нормальной матрицы на переход ВТСП-ленты в нормальное состояние. Показано, что максимально допустимый ток ленты зависит от универсального параметра, включающего коэффициент теплоотвода, удельное сопротивление стабилизирующего покрытия, параметры ВАХ и геометрические параметры. Создан пакет программ для оптимизации структуры различных ВТСП-кабелей методом численного моделирования, значительно сокращающим затраты на их конструирование и обеспечивающим наилучшие характеристики. Изучено влияние различных факторов на потери в биполярных ВТСП-кабелях переменного тока. Показано, что по минимуму гистерезисных потерь несекционированные биполярные кабели с осесимметричным поперечным сечением не превосходят аналогичные униполярные, но при этом имеют большие компактность и нулевые поля рассеяния. Во всех конструкциях матричные потери можно сделать малыми по сравнению с гистерезисными, но лишь при найденном оптимальном расположении слоев Cu-покрытия.