محاسبه تلفات جريان متناوب كابل ابررساناي دما بالاي منيزيم دي بورايد با استفاده از روش اجزاء محدود

Computation of AC losses of HTS MgB₂ cable by FEM

در تمامي جهان، تأسيسات الكتريكي با چالش، عبور دادن مقدار بيشتري انرژي از درون شبكه هاي توزيع شهري براي رفع نياز رو به افزايش مصرف كننده ها مواجه اند. به علاوه، آن ها بايد مصرف كننده ها را از قطعي هاي نابهنگام در اثر اين اضافه مصرف محافظت كنند. يك تكنولوژي انقلابي در ساخت كابل هاي برق ابداع شده كه مدعي است مي تواند بر هر دو مشكل ذكر شده در بالا غلبه كند. كابل هاي جديد از مواد ابررسانا با درجه حرارت بالا يا HTS ساخته شده اند و مي توانند انرژي الكتريكي 150 برابر يك سيم مسي معمولي با همان قطر را انتقال دهند. هنگامي كه ابررسانا در يك كابل استفاده مي شود، مانند يك رساناي خيلي خوب عمل مي كند، البته در صورتي كه چند شرط براي كاركرد آن رعايت شده باشد. مهمترين شرط اين است كه مواد ابررسانا بايد در زير درجه حرارت بحراني خود قرار بگيرند تا خاصيت ابررسانايي خود را نمايش دهند. جريان متناوب و ميدان مغناطيسي منجر به تلفات و ايجاد گرما در ابررسانا مي شوند. بر اين اساس كاهش تلفات متناوب نقشي كليدي در بهبود نسبت هزينه بر عملكرد مواد ابررساناها دارد و مطالعه و تحقيق پيرامون تلفات متناوب حائز اهميت مي باشد. در اين مقاله، شبيه سازي كابل ابررساناي منيزيم دي بورايد به روش اجزاء محدود با نرم افزار تجاري كامسول، و هم چنين براي محاسبه تلفات ابررسانا از فرمولاسيون-H استفاده شده است.

Throughout the world, challenging electrical facilities are faced with passing through more energy from urban distribution networks to meet the growing demand of consumers. In addition, they should protect consumers from unforeseen shortcomings due to this over-consumption. A revolutionary technology has been developed in the construction of power cables, which claims to be able to overcome both of the above mentioned problems. New cables are made of high temperature superconductors and can transmit electrical energy 150 times the same ordinary copper wire of the same diameter. When a superconductor is used in a cable, it behaves like a conductor very well, provided several conditions are met. The most important condition is that superconductors should be exposed to their critical temperature in order to exhibit their superconducting properties. The alternating current and the magnetic field cause losses and heat in the superconductor. Accordingly, the reduction of intermittent losses has a key role in improving the cost ratio of superconductor material performance and the study of intermittent losses is important. In this paper, simulation of MgB2 superconducting cable simulation with finite element method with commercial utility software, as well as superconducting losses, have been used for formulation-H.