【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高溫超導領域，具體涉及一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置及方法。
技術介紹
1、近年來，高溫超導材料因其無直流電阻損耗和高傳導電流密度的特性，成為了電力設備領域的研究熱點，相關應用發展迅速，如超導電纜、超導儲能、超導變壓器、超導限流器、超導電機等。但是高溫超導帶材對外界磁場具有高度敏感性，即超導帶材受到外界磁場的影響會產生臨界電流衰減和環向渦流，這使得交流工況下超導帶材存在顯著的阻性交流損耗。而這種交流損耗會隨著超導帶材繞制的超導磁體的尺寸增加而呈現指數級的上升，這是因為超導磁體的空間磁場疊加以及相鄰帶材之間的互相影響的結果。因此，對于超導磁體而言，需要準確評估、模擬和測量超導磁體的交流損耗，從而為超導磁體配備合適的制冷系統，以提高超導設備的運行穩定性和安全性。
2、對于超導帶材、線圈等樣品的交流損耗測試，業界常用的測試方法是熱測法和電測法。熱測法是將超導磁體放入低溫密閉容器，將超導磁體的交流損耗轉換為傳熱介質(液氮、液氦等)的蒸發率進行測量。熱測法顯著受到低溫容器漏熱損耗、電流引線電阻損耗等額外損耗的影響，需要對空載情況下的傳熱介質的自然蒸發率進行標定，因此熱測法受到環境干擾的絕對誤差較大，適用于超導磁體本身交流損耗很大的工況。作為對比，電測法通過采集超導線圈的電流和電壓信號，對電信號進行處理獲得交流損耗。電測法中采集電信號的方法分為直接法和間接法，最常用且具有良好可重復性的間接電測法是在樣品附近放置羅氏線圈，但是該方法較為復雜，同樣需要標定，對于不同的測試對象，常需要通過不同方式
3、經過檢索發現，目前現有的面向超導線圈的交流損耗電測法的相關公開專利和文獻均存在上述提及的不便的問題，典型專利和文獻的主要內容如下：
4、專利1：史正軍等人，一種高溫超導繞組交流損耗測試裝置，申請公開號cn110988488a，申請公布日2020.04.10。該專利面向高溫超導繞組，采用羅氏線圈感應超導線圈的電壓，采用激勵線圈和補償線圈來產生反向互感，通過差分方式對羅氏線圈的電壓和反向互感進行相減得到最終電壓信號。該方案兼具間接電測法需要標定的復雜和面向大口徑高溫超導線圈時需要額外的激勵線圈和補償線圈的高要求，工程實現難度大。
5、專利2：諸嘉慧等人，一種高溫超導單元交流損耗補償測量方法，申請公開號cn105277798a，申請公布日2016.01.27。該專利與專利1相似，同樣采用羅氏線圈感應超導線圈的電壓，采用補償線圈來產生反向互感，其同樣存在上述提出的問題。
6、文獻：w.yuan?et?al.,“measurements?and?calculations?of?transport?acloss?in?second?generation?high?temperature?superconducting?pancake?coils,”journal?of?applied?physics,vol.110,no.11,2011,art?no.113906.
7、該文獻于2011年提出了面向超導線圈的直接電測法，電壓引線所在測量回路中串接一個補償線圈，調整補償線圈的位置來改變補償線圈和電流引線的互感，形成對超導線圈的電壓信號的補償。但是該方案對電流引線和補償線圈的要求較高。
8、綜合以上工況，大口徑(米級)高溫超導線圈，其電感較大，采用上述現有技術測定其交流損耗面臨相對尷尬的局面：采用常規的直接電測法和間接電測法，難以把電感補償掉；而熱測法誤差又較大，不適用于線圈交流損耗較小的工況；同時，熱測法和間接電測法的準備工作復雜，需要前期標定，使用直接電測法時還受限于電流引線和相應的補償線圈的調節范圍。
9、因此需要考慮設計一種更為方便靈活的適用于大口徑高溫超導線圈的交流損耗電測法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是為了解決上述問題至少其一而提供一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置及方法，以解決現有技術中對于大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定而言，直接電測法和間接電測法難以把電感補償掉、熱測法誤差大的問題。本專利技術將補償線圈和待測的大口徑高溫超導線圈直接耦合，通過大口徑高溫超導線圈自激勵的方式在補償線圈中產生反向互感，實現了方案簡易、靈活度和可行性較高的交流磁化損耗測試。
2、本專利技術的目的通過以下技術方案實現：
3、本專利技術第一方面公開了一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，包括供電回路和測量回路；
4、所述的供電回路包括交流電源和大口徑高溫超導線圈；
5、所述的測量回路包括補償線圈、電流傳感器、電壓引線和信號采集器；
6、所述的交流電源、大口徑高溫超導線圈和電流傳感器串聯形成回路；所述的電流傳感器與信號采集器相連，用于采集通過大口徑高溫超導線圈的電流信號；
7、所述的大口徑高溫超導線圈、信號采集器和補償線圈通過電壓引線串聯形成回路，用于采集大口徑高溫超導線圈兩端的電壓信號；且，所述的補償線圈與大口徑高溫超導線圈靠近設置，使補償線圈與大口徑高溫超導線圈相互耦合，用于補償感性電壓。
8、優選的，所述的補償線圈采用漆包線繞制。
9、優選的，所述的漆包線的直徑為0.05-0.6mm，將補償線圈的渦流損耗降低到毫瓦等級，來減小測量的絕對誤差。
10、更優選的，所述的漆包線的直徑為0.1-0.25mm。漆包線優先選擇小直徑，但考慮到其脆性限制和匝數要求，通常少匝數時可選擇0.1mm，多匝數時可采用0.25mm。
11、優選的，所述的裝置還包括三軸定位系統，所述的補償線圈通過機械支撐部件連接于三軸定位系統的輸出端。該三軸定位系統可采用三軸機械臂等結構。
12、優選的，所述的機械支撐部件靠近大口徑高溫超導線圈的部分采用非金屬材料，在保證機械強度的同時，降低金屬渦流損耗的干擾。
13、優選的，所述的補償線圈與大口徑高溫超導線圈的電壓信號和電流信號的相位一致，完成補償。
14、優選的，所述的信號采集器包括示波器。
15、優選的，所述的電流傳感器包括電流互感器。
16、本專利技術第二方面公開了一種采用如上任一所述的利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置的測定方法，所述的交流電源向待測試的大口徑高溫超導線圈供電，產生的電流信號由電流傳感器采集并輸送至信號采集器，產生的電壓信號通過電壓引線采集并輸送至信號采集器，補償線圈受到大口徑高溫超導線圈自激勵并產生反向互感以補償感性電壓；本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，包括供電回路(1)和測量回路(2)；
2.根據權利要求1所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的補償線圈(5)采用漆包線繞制。
3.根據權利要求2所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的漆包線的直徑為0.05-0.6mm。
4.根據權利要求1所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的裝置還包括三軸定位系統(11)，所述的補償線圈(5)通過機械支撐部件(12)連接于三軸定位系統(11)的輸出端。
5.根據權利要求4所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的機械支撐部件(12)靠近大口徑高溫超導線圈(4)的部分采用非金屬材料。
6.根據權利要求1所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的補償線圈(5)與大口徑高溫超導線圈(4)的電壓信號和電流信號的相位一致。>
7.根據權利要求1所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的信號采集器(8)包括示波器。
8.根據權利要求1所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的電流傳感器(6)包括電流互感器。
9.一種采用如權利要求1-8任一所述的利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置的測定方法，其特征在于，所述的交流電源(3)向待測試的大口徑高溫超導線圈(4)供電，產生的電流信號由電流傳感器(6)采集并輸送至信號采集器(8)，產生的電壓信號通過電壓引線(7)采集并輸送至信號采集器(8)，補償線圈(5)受到大口徑高溫超導線圈(4)自激勵并產生反向互感以補償感性電壓；信號采集器(8)通過積分電流與電壓的乘積得到交流損耗。
10.根據權利要求9所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定方法，其特征在于，該測試中大口徑高溫超導線圈(4)的溫度控制在低于超導臨界溫度下進行。
...【技術特征摘要】
1.一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，包括供電回路(1)和測量回路(2)；
2.根據權利要求1所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的補償線圈(5)采用漆包線繞制。
3.根據權利要求2所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的漆包線的直徑為0.05-0.6mm。
4.根據權利要求1所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的裝置還包括三軸定位系統(11)，所述的補償線圈(5)通過機械支撐部件(12)連接于三軸定位系統(11)的輸出端。
5.根據權利要求4所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的機械支撐部件(12)靠近大口徑高溫超導線圈(4)的部分采用非金屬材料。
6.根據權利要求1所述的一種利用自激補償的大口徑高溫超導線圈的交流損耗測定裝置，其特征在于，所述的補償線圈(5)與大口徑高溫超導...
【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴軍，徐晴川，葉昊晟，李紅雷，關宏，黃華，蘇磊，焦婷，田昊洋，
申請(專利權)人：國網上海市電力公司，
類型：發明
國別省市：
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