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3相同一軸高温超電導ケーブルの開発研究

三相同轴高温超导电缆的研发

基本信息

批准号：
09F09281
负责人：
濱島高太郎
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

超電導ケーブルは損失が少なく,かつ,コンパクトで大容量の電力を輸送できるので,人口稠密な大都市圏の地下ケーブルの容量増大に適しており,開発が世界で精力的に進められている。開発されている超電導ケーブルの中でも,最もコンパクトで漏洩磁界の少ない構成を有する3相同一軸超電導ケーブルは極めて有望である。その実現化のためには,交流損失の低減化が重要である。本研究では,3相が同一軸に構成されるので,各相の電流の位相と印加される磁界の位相が異なるため,超電導体に臨界状態モデルを適用して両者の位相が異なる磁界中での交流損失を解析的に初めて導出した。一方,3相同一軸ケーブルでは,各相の半径が異なり,各相の電流分布が不平衡になるため,導体を長手方向に2分割で構成する方法を新しく提案し,電流の平衡分布が得られることを理論的にも実験的にも証明した。これらの解析方法を組み合わせて,3相同一軸超電導ケーブルに適用して,種々の運転モードにおける交流損失を求めることに成功した。各相が平衡電流分布の場合の交流損失を解析し,損失を最小化できるピッチとの関係を明らかにした。解析の妥当性を実証するために,超電導導体の電流と異なる位相の磁界による交流損失の測定を実施した。実験では,超電導体に一様な磁界を印加できるレーストラック型コイル,通電損失を測定するためのスパイラルコイルや,試験体の磁化を測定するためのサーチコイルを設計・製作した。また,異なる位相の電流を発生できる可変周波数電源,試験体の電圧を測定する端子,ロックインアンプ測定装置などを用いて測定した。実験では,単体の通電損失,単体の磁化損失,電流と位相の異なる磁界を印加した磁化損失を個別に測定して評価した。通電損失と磁化損失は予想した理論値と良く一致した。また,前年度までに構築した位相の異なる磁界印加の交流損失解析値と実験値を比較した結果,位相特性の傾向や大きさが一致したことが分かった。

Super conductive ケーブルは loss less がなく, かつ, コンパクトで high-capacity の sends electricity をできるので, densely populated metropolitan な sha-lu の underground ケーブルの capacity raised large に optimum しており, open 発がで world energy に into められている. Open 発されている super conductive ケーブルの in でも, most もコンパクトで leakage magnetic boundary less のない form を have する 3 same axis of super conductive ケーブルは extremely めて could である. Youdaoplaceholder0 である materialization ためにために, and reduction of ac loss <s:1> が is important である. This study では, 3 phase が the same axle にされるので, each phase current のの phase と Inca される magnetic boundary の phase が different なるため, super electric conductor に criticality モデルを applicable して struck is の phase が different なる magnetic industry in での early ac losses を analytic にめて export した. Side, 3 the same axis ケーブルでは, radius of each phase のが different なり, each phase の current distribution unbalanced がになるため, conductor を long hand direction に 2 split で constitute する methods をしく proposal し, current のが must balance distribution られることを theory にも be 験 of にも prove した. これらの parsing methods を group み close わせて, 3 the same axis ultra conductance ケーブルに applicable して, kind of 々の transport planning モードにおけをる ac loss o めることに successful した. Each phase が balanced current distribution の ac loss を analytic しの situations, minimize loss をできるピッチとの masato を and Ming らかにした. Analysis of the feasibility を practical proof するために, superconducting conductor <s:1> current と different なる phase <s:1> magnetic boundary による ac loss <e:1> determination を practical application た. Be 験では, super electric conductor に a others な magnetic boundary を Inca できるレーストラック type コイル, electricity loss determination of をするためのスパイラルコイルや, determination of test body の magnetized をするためのサーチコイルを design, production of した. また, different なる phase の current を発 raw できる - cycle for power supply, the test body の electric 圧を determination する terminals, ロックインアンプ measurement device などを with いて determination した. Be 験では単 body の electricity losses, 単の magnetization losses, the phase current との different なる magnetic boundary を Inca した magnetization losses を determination of individual にして review 価した. The current loss と magnetization loss is approximately と in good く agreement with the た theoretical values and <s:1> た. また, former annual までに build した phase の different なる magnetic boundary Inca の ac losses on analytical numerical と be 験 numerical を compare した as a result, the phase characteristics of の tendency や big きさが consistent したことが points かった.