本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測試裝置及測試方法。

背景技術(shù)：

隨著高溫超導(dǎo)帶材性能的不斷提升，高溫超導(dǎo)帶材開始在超導(dǎo)電纜，超導(dǎo)儲能裝置，超導(dǎo)變壓器，超導(dǎo)限流器等各種超導(dǎo)裝置中運(yùn)行。這些超導(dǎo)裝置中使用的超導(dǎo)帶材往往會處于彎曲狀態(tài)，隨著彎曲半徑的不同，會產(chǎn)生不同的彎曲應(yīng)變，進(jìn)而對高溫超導(dǎo)帶材的載流能力(臨界電流)造成較大的影響。對于y系高溫超導(dǎo)帶材，它是一種涂層導(dǎo)體，超導(dǎo)層不在帶材的中心對稱位置上，超導(dǎo)層靠近彎曲中心時和超導(dǎo)層背離彎曲中心時，對高溫超導(dǎo)帶材的載流能力的影響也是不同的。

超導(dǎo)裝置尤其是超導(dǎo)變壓器在使用過程中，會存在一定的漏磁現(xiàn)象，這種外部磁場對超導(dǎo)裝置的載流能力也會造成影響，使其臨界電流降低，從而影響超導(dǎo)裝置的正常運(yùn)行。

為降低以至避免彎曲和外部磁場對超導(dǎo)裝置的性能影響，需要對不同彎曲半徑下及不同磁場下的高溫超導(dǎo)帶材的載流能力進(jìn)行測試，從而為使用彎曲高溫超導(dǎo)帶材的超導(dǎo)裝置的設(shè)計和加工提供試驗(yàn)依據(jù)。

現(xiàn)有的高溫超導(dǎo)帶材的載流能力測試裝置，只能測出不同彎曲半徑對高溫超導(dǎo)帶材的載流能力的影響；不能測試背景磁場與彎曲的共同作用，對高溫超導(dǎo)帶材的載流能力的影響；并且在彎曲對高溫超導(dǎo)帶材的載流能力的影響時，一次只能測出一種彎曲半徑，得出一個臨界電流值。而測試下一個彎曲半徑所對應(yīng)的臨界電流值，則必須打開低溫杜瓦，將高溫超導(dǎo)帶材取出，重新將高溫超導(dǎo)帶材彎曲成下一個設(shè)定的半徑，再重新放入低溫杜瓦中，進(jìn)行下一次測試。高溫超導(dǎo)帶材在取出重新彎曲時，迅速升溫，又放入低溫杜瓦迅速降溫，溫度的驟然變化，會在高溫超導(dǎo)帶材形成影響載流能力的殘留溫度應(yīng)變，也會導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確、誤差大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是提供一種磁場下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流在彎曲應(yīng)變下的測試裝置，該裝置能夠測出不同磁場和不同彎曲半徑下高溫超導(dǎo)帶材臨界電流的變化，從而為高溫超導(dǎo)強(qiáng)磁體或變壓器的設(shè)計和制造提供更可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其第一發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是：一種高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測試裝置，包括液氮杜瓦、液氮杜瓦中的高溫超導(dǎo)帶材，與高溫超導(dǎo)帶材相連的直流源和納伏表，其特征在于：

所述的液氮杜瓦的頂部開有相對的兩個半圓形的導(dǎo)槽，銅質(zhì)的螺紋桿插入導(dǎo)槽中，并通過其上部連接的螺帽懸掛于液氮杜瓦中；螺紋桿的頂端與直流源相連；螺紋桿通過其下部的導(dǎo)孔活動套合在圓環(huán)狀的導(dǎo)軌的軌體上；所述的導(dǎo)軌為不導(dǎo)電的玻璃鋼制成；高溫超導(dǎo)帶材的端部焊接在螺紋桿的下端；納伏表的引線則焊接在高溫超導(dǎo)帶材的非端部位置；

升降螺桿插入液氮杜瓦頂部中心的升降孔中，并通過其上部連接的升降螺帽懸掛于液氮杜瓦中；升降螺桿的底部與倒u型的電磁鐵的頂部固定連接，電磁鐵的底部與導(dǎo)軌的軌體固定連接；

兩個多級階梯狀的半圓臺固定在液氮杜瓦的底部，且兩個半圓臺的圓弧面相對。

進(jìn)一步，本發(fā)明的一種高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測試裝置，其特征在于，所述的升降螺帽上設(shè)有與半圓臺的階梯高度匹配的刻度。

本發(fā)明的第二目的是提供一種使用上述的磁場下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流在彎曲應(yīng)變下的測試裝置，進(jìn)行外部磁場下高溫超導(dǎo)帶材彎曲應(yīng)變的測試方法，該方法能快速、方便地測出不同磁場和不同彎曲半徑下高溫超導(dǎo)帶材臨界電流的變化。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其第二發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種使用權(quán)利要求1或2所述的高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測試裝置進(jìn)行外部磁場下高溫超導(dǎo)帶材彎曲應(yīng)變的測試方法，其操作是：

a、向液氮杜瓦中注入液氮，直到高溫超導(dǎo)帶材完全浸入液氮；

b、旋轉(zhuǎn)兩個螺紋桿連接的螺帽和升降螺帽，使兩個螺紋桿、升降螺桿及其相連的電磁鐵、下導(dǎo)軌處于設(shè)定的高度；并使兩個螺紋桿及其下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材處于平直位置；

c、給電磁鐵通以設(shè)定的電流，使其產(chǎn)生設(shè)定的恒定或交變的背景磁場；

d、通過直流源向高溫超導(dǎo)帶材通以從小至大的直流電，當(dāng)納伏表測出的電壓達(dá)到1μv/cm時，記錄向高溫超導(dǎo)帶材通過的直流電流值，即測出當(dāng)前條件下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流值；

e、將兩個螺紋桿沿導(dǎo)槽向高溫超導(dǎo)帶材超導(dǎo)層的方向滑動，使螺紋桿下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材與多級階梯狀的半圓臺上的對應(yīng)半徑的半圓形階梯完全貼合；

重復(fù)步驟d的操作，測出高溫超導(dǎo)帶材在超導(dǎo)層靠近彎曲中心時對應(yīng)彎曲半徑下的臨界電流值；

f、將兩個螺紋桿及其高溫超導(dǎo)帶材回退到平直位置；

重復(fù)步驟d的操作，測出高溫超導(dǎo)帶材彎曲后回復(fù)到平直狀態(tài)的臨界電流值；

g、將兩個螺紋桿沿導(dǎo)槽向步驟e進(jìn)行反向滑動，使螺紋桿下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材與另一多級階梯狀的半圓臺上的對應(yīng)半徑的半圓形階梯完全貼合圓臺；

重復(fù)步驟d的操作；測出高溫超導(dǎo)帶材在超導(dǎo)層背離彎曲中心時時對應(yīng)彎曲半徑下的臨界電流值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

一、本發(fā)明通過向杜瓦內(nèi)的電磁鐵通以不同的電流，使待測的不同彎曲應(yīng)變下的高溫超導(dǎo)帶材處于相應(yīng)的恒定或交變的背景磁場；從而能夠測量在不同背景磁場下的高溫超導(dǎo)帶材對應(yīng)不同彎曲應(yīng)變的臨界電流值。解決了現(xiàn)有技術(shù)不能測試背景磁場與彎曲的共同作用對高溫超導(dǎo)帶材載流能力的影響的問題。

二、本發(fā)明通過升降螺母與升降螺桿及螺紋桿的配合，實(shí)現(xiàn)了對高溫超導(dǎo)帶材在液氮環(huán)境內(nèi)的精確升降；在通過螺桿的滑動，使高溫超導(dǎo)帶材和不同對應(yīng)半徑的圓臺階的完全貼合，從而實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)帶材不同半徑的彎曲操作；能直接測出不同彎曲半徑(彎曲應(yīng)變)下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流值。并且通過螺桿的反向滑動，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)超導(dǎo)層靠近彎曲中心時和超導(dǎo)層背離彎曲中心時的臨界電流值不離液氮環(huán)境的連續(xù)測量。避免了現(xiàn)有的裝置在測量不同半徑、不同彎曲方向，均需要將高溫超導(dǎo)帶材取出液氮環(huán)境，重新安裝而引起的殘余溫差應(yīng)變和操作不當(dāng)，對高溫超導(dǎo)帶材的彎曲應(yīng)變的影響，其測試結(jié)果更準(zhǔn)確、誤差小。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方法

實(shí)施例

圖1-3示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式是，一種高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測試裝置，包括液氮杜瓦3、液氮杜瓦3中的高溫超導(dǎo)帶材4，與高溫超導(dǎo)帶材4相連的直流源和納伏表，其特征在于：

所述的液氮杜瓦3的頂部開有相對的兩個半圓形的導(dǎo)槽10，每個導(dǎo)槽10中均插有銅質(zhì)的螺紋桿1，螺紋桿1共有兩個；所述的螺紋桿1其上部連接的螺帽2懸掛于液氮杜瓦3中，且螺紋桿1的頂端與直流源相連；螺紋桿1通過其下部的導(dǎo)孔活動套合在圓環(huán)狀的導(dǎo)軌5上；所述的導(dǎo)軌5為不導(dǎo)電的玻璃鋼制成；高溫超導(dǎo)帶材4的端部焊接在螺紋桿1的下端；納伏表的引線則焊接在高溫超導(dǎo)帶材4的非端部位置；

升降螺桿6插入液氮杜瓦3頂部中心的升降孔中，并通過其上部連接的升降螺帽7懸掛于液氮杜瓦3中；升降螺桿6的底部與倒u型的電磁鐵8的頂部固定連接，電磁鐵8的底部與導(dǎo)軌5固定連接；

兩個多級階梯狀的半圓臺9固定在液氮杜瓦3的底部，且兩個半圓臺9的圓弧面相對。

本例的升降螺帽7上設(shè)有與半圓臺9的階梯高度匹配的刻度。

一種本例的高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測試裝置進(jìn)行外部磁場下高溫超導(dǎo)帶材彎曲應(yīng)變的測試方法，其操作是：

a、向液氮杜瓦3中注入液氮，直到高溫超導(dǎo)帶材4完全浸入液氮；

b、旋轉(zhuǎn)兩個螺紋桿1連接的螺帽2和升降螺帽7，使兩個螺紋桿1、升降螺桿6及其相連的電磁鐵8、下導(dǎo)軌5處于設(shè)定的高度；并使兩個螺紋桿1及其下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材4處于平直位置；

c、給電磁鐵8通以設(shè)定的電流，使其產(chǎn)生設(shè)定的恒定或交變的背景磁場；

d、通過直流源向高溫超導(dǎo)帶材4通以從小至大的直流電，當(dāng)納伏表測出的電壓達(dá)到1μv/cm時，記錄向高溫超導(dǎo)帶材4通過的直流電流值，即測出當(dāng)前條件下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流值；

e、將兩個螺紋桿1沿導(dǎo)槽10向高溫超導(dǎo)帶材超導(dǎo)層的方向滑動，使螺紋桿1下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材4與多級階梯狀的半圓臺9上的對應(yīng)半徑的半圓形階梯完全貼合；

重復(fù)步驟d的操作，測出高溫超導(dǎo)帶材在超導(dǎo)層靠近彎曲中心時對應(yīng)彎曲半徑下的臨界電流值；

f、將兩個螺紋桿1及其高溫超導(dǎo)帶材(4)回退到平直位置；

重復(fù)步驟d的操作，測出高溫超導(dǎo)帶材彎曲后回復(fù)到平直狀態(tài)的臨界電流值；

g、將兩個螺紋桿1沿導(dǎo)槽10向步驟e進(jìn)行反向滑動，使螺紋桿1下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材4與另一多級階梯狀的半圓臺9上的對應(yīng)半徑的半圓形階梯完全貼合圓臺；

重復(fù)步驟d的操作；測出高溫超導(dǎo)帶材在超導(dǎo)層背離彎曲中心時時對應(yīng)彎曲半徑下的臨界電流值。