[实用新型]一种高温超导带材过流冲击实验装置

说明书

本实用新型公开了一种高温超导带材过流冲击实验装置，属于超导电工领域，包括：升流器、大功率电阻、大电流电缆、晶闸管、单片机和交流互感器；升流器与交流电源连接，用于将交流电源输出电流转换为大电流；大功率电阻通过大电流电缆并联在升流器两端，用于在高温超导带材未接入电路时使电源输出设定电压；晶闸管通过大电流电缆与高温超导带材连接，用于控制高温超导带材承受过流冲击的时间；单片机与晶闸管连接，用于控制晶闸管的导通时间和关断时刻；交流互感器与大电流电缆连接，用于采集高温超导带材承受过流冲击时的电流。本实用新型利用自动化控制技术，精确控制冲击电流大小和持续时间，实现所有开关的自动控制，实验精度和安全性高。

技术领域

本实用新型属于超导电工领域，更具体地，涉及一种高温超导带材过流冲击实验装置。

背景技术

超导材料处于超导态时，电阻为零且排斥磁力线，因此具有损耗低、效率高、传输电流密度高等优点，在超导电力应用领域具有大规模应用前景。相较于低温超导带材，高温超导带材在热稳定性、经济性方面有更好的表现，具有在液氦以上温区实现强电应用的潜力。当高温超导带材长期应用于电力设备时，由短路或雷电引起的电力系统故障会使带材在几十甚至数百毫秒内承受巨大的电流冲击。当电流超过带材的临界电流值时，超导材料会失超，产生常态电阻和热量，对带材的性能和使用寿命带来影响。因此，针对高温超导带材进行交流过流冲击实验是十分有必要的。

现有的应用于超导带材进行交流过流冲击实验的装置主要采用脱扣器或手动操作开关的闭合来实现的，例如文献“桥式超导故障限流器的短路试验研究”(叶林，林良真，电力系统自动化，第23卷第18期)，其交流过流冲击实验平台如图1所示，具体原理为：当开关S处于断开状态时，超导带材处于稳态运行；手动闭合开关S，R₂被短路，交流大电流冲击超导带材。该装置能实现过流冲击的基本操作，但存在缺陷：(1)装置通过调节变压器的输出电压改变冲击电流的大小，对冲击电流的幅值缺乏预估，很有可能造成带材烧毁；(2)装置含有变压器，设备的体积较大，增加了设备的维护成本和操作难度；(3)装置通过手动操作开关，首先，安全性较差，存在操作安全隐患；其次，冲击持续时间无法精确控制，实验结果的精确性较差。针对这些缺陷，专利“一种交流大电流冲击测试装置和测试方法”(张志丰，孙强，中国科学院电工研究所)对冲击电流大小和冲击持续时间两方面进行了改进，但仍存在手动开关的操作。同时，装置中含有升压变压器和降压变压器，以超导磁体的过流冲击为主，从超导带材过流冲击实验的角度出发，设备利用率较差，设备体积和维护成本较高。

因此，在进行高温超导带材过流冲击实验时，精准控制冲击电流的幅值和持续时间，实现所有开关的自动控制，同时降低设备的体积和维护成本，对研究高温超导带材在过流冲击下的性能和表现是十分重要的。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种高温超导带材过流冲击实验装置，旨在解决现有过流冲击试验装置由于需要手动开关操作，而存在冲击电流大小和持续时间无法精确控制，由此造成实验结果精确性较差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高温超导带材过流冲击实验装置，包括：升流器、大功率电阻、大电流电缆、晶闸管、单片机和交流互感器；

所述升流器与交流电源连接，用于将所述交流电源输出电流转换为大电流；

所述大功率电阻通过大电流电缆并联在所述升流器两端，用于在高温超导带材未接入电路时使电源输出设定电压；

所述晶闸管通过大电流电缆与高温超导带材连接，用于控制所述高温超导带材承受过流冲击的时间；

所述单片机与所述晶闸管连接，用于发出脉冲信号，控制所述晶闸管的导通时间和关断时刻；

所述交流互感器与所述大电流电缆连接，用于采集高温超导带材承受过流冲击时的电流。

进一步地，所述大电流电缆承受的最大电流为0～2kA。