مدلسازی عددی تلفات جریان متناوب نوارهای ابررسانای دما بالای نسل دوم تحت میدان‌های مغناطیسی خارجی متغیر به روش اجزاء محدود

Abstract

امروزه ابررسانایی یکی از فناوری‌های پیشرو در زمینه‌های کاربردی بخصوص در زمینه مهندسی برق می‌باشد. امکان بهره‌گیری از این فناوری در ساخت تجهزات قدرت الکتریکی با راندمان بیشتر، تلفات کمتر، قابلیت اطمینان بالاتر و نیز ابعاد و اندازه‌های کوچکتر نسبت به تجهیزات غیرابررسانای موجود، زمینه را برای مطالعه و سرمایه‌گذاری بیشتر در امر تحقیق و توسعه این فناوری فراهم آورده است. از مهمترین ویژگی‌های نوارهای ابررسانای دما بالای نسل دوم چگالی جریان بسیار زیاد آنها و نیز تلفات جریان متناوب بسیار کم نسبت به هادی‌های مسی می‌باشد. ابررساناهای دما بالای برپایه دوتریم تا 100 برابر چگالی جریان بالاتر از مس و البته قیمتی 20 برابر هادی مسی دارند. میزان تلفات جریان متناوب نوارهای ابررسانا، یکی از محدودیت‌های مهم طراحی برای کاربردهای تجهیزات قدرت الکتریکی است. بدین منظور روش‌های متعددی برای اندازه‌گیری، تخمین و محاسبه این میزان تلفات در منابع معتبر منتشر شده که یکی از روش‌های موثر، روش‌های عددی می‌باشند که کم هزینه، سریع و با توجه به مقایسه آنها با روش‌های مبتنی بر اندازه گیری، دقیق هم هستند. در این مقاله، مدلسازی عددی برای محاسبه تلفات جریان متناوب نوارهای ابررسانای دما بالای نسل دوم بر پایه دوتریم به روش اجزاء محدود و با استفاده از فرمولسازی H در سه حالت تحت میدان مغناطیسی خارجی، در حالت جریان حامل و نیز اعمال همزمان هر دو حالت انجام شده است. شایان ذکر می‌باشد در هر حالت، نتایج برای زمانیکه جریان بحرانی مستقل از و یا وابسته به چگالی شار مغناطیسی بوده محاسبه و تحلیل شده است.