Pertes en champ propre et longitudinal dans les conducteurs supraconducteurs 50Hz

Losses in 50Hz superconductors in self and longitudinal field conditions

• Auteur / Autrice : Sandrine Le Naour
• Direction : Jean-Marie Kauffmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Franche-comté. UFR des Sciences, Techniques et Gestion de l'Industrie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conducteurs électriques

Supraconducteurs

Résumé

Depuis quelques années, l'intérêt croissant pour des applications de type limiteur, nous a incité à étudier le comportement des conducteurs à filaments supraconducteurs ultrafins dans des conditions de champ propre. L'étude est étendue aux conducteurs soumis à un champ magnétique longitudinal variant en phase avec le courant de transport. Cette configuration de champ étant rencontrée dans le cas des conducteurs assemblés. La connaissance des distributions de courant, des champs électriques et magnétiques dans le composite multifilamentaire sont nécessaires pour une description adéquate de leurs propriétés dans les conditions de régime variable. C'est pourquoi un modèle de calcul des distributions de courant a été développé et permet d'en déduire les pertes. Ce modèle proposé tient compte à la fois des caractéristiques intrinsèques (courbe courant-tension, variation du courant critique en présence d'un champ magnétique) et des caractéristiques géométriques (pas de torsade ). Afin de valider ce modèle théorique, nous avons étudié et mis au point une méthode de mesure locales de pertes (méthode thermométrique). La station de mesure installée permet de mesurer des densités de pertes linéiques à partir de 2 mW/m avec une précision de 10%. Cette méthode de mesure de pertes, rapide et simple de manipulation, est envisageable pour une caractérisation systématique des conducteurs en fin de fabrication (contrôle qualité). En champ propre, les densités de pertes calculées par le modèle numérique montrent un très bon accord avec les résultats expérimentaux. De plus, l'étude des pertes et de la stabilité des conducteurs démontre que des brins à filaments ultrafins ne seraient pas nécessaires pour des applications en champ propre. Enfi l'application d'une induction longitudinale modifie les densités de pertes et la stabilité des conducteurs. Les expériences menées montrent une instabilité d'origine électromagnétique plutôt que thermique ou mécanique.

For a few years, the increasing interest in the applications of the limiters type has incited us to study the behaviour of conductors with ultra-fine superducting filaments in self field conditions. The study is extended to conductors subject to a longitudinal magnetic field varying in phase with the transport current. This field configuration is encountered in the case of assembled conductors. The knowledge of current distributions of electric and magnetic fieds in the multi-filamentary composite is necessary for an appropriate description of their properties in the variable operation conditions. That is why a model for the calculation of current distributions was developed, which allows the losses to be deduced. The model proposed considers both intrinsinc characteristics (current-voltage curve, critical current variation in the presence of a magnetic field) and the geometrical characteristics (twist pitch, etc). In order to validate this theoretical model, we have studied and developed a local loss measurement method (thermometric method). The measurement station installed allows linear loss densities to be measured from 2mW/m with a 10% accuracy. This loss measurement method, rapid and easy to be implemented, can be envisaged for a systematic characterization of the conductors at the end of manufacture (quality control). In self field, the loss densities calculated by the numerical model are in good accordance with the experimental results. In addition, the study of losses and of conductor stability shows that strands with ultra-fine filaments would not be necessary for applications in self field. Finally, the application of a longitudinal induction modifies the loss densities and the conductor stability. The experiences made reveal that the origin of the instability is rather electromagnetic than thermal or mechanical.