Il presente lavoro illustra la continuazione delle attività di ricerca condotte da RSE per lo sviluppo e l’analisi di dispositivi superconduttori ad alta temperatura critica (SAT) per applicazioni elettriche. L’obiettivo è migliorare la modellazione e la caratterizzazione sperimentale di avvolgimenti superconduttivi, con particolare attenzione ai fenomeni elettrici e termici in corrente alternata (AC).

Il presente rapporto presenta gli sviluppi del modello circuitale CALYPSO, per il calcolo della distribuzione di corrente nei nastri SAT sottoposti a correnti AC. Il modello, validato sperimentalmente, è stato esteso a bobine di tipo pancake, consentendo di analizzare le distribuzioni di corrente e le perdite AC in bobine non isolate, considerando l’influenza della resistenza di contatto tra le spire. Inoltre, in questo documento si analizza il comportamento di bobine SAT elicoidali in condizioni di leggera sovracorrente AC, confrontando due diverse geometrie e configurazioni di isolamento termico.

I test sperimentali evidenziano discrepanze rispetto ai modelli termoelettrici basati su correlazioni convenzionali per lo scambio termico convettivo e la relazione resistenza-temperatura del materiale SAT. Si ipotizza l’influenza combinata di effetti termici ed elettromagnetici, portando allo sviluppo di nuove correlazioni empiriche per il trasferimento di calore e la resistenza equivalente dello strato superconduttore.

I risultati ottenuti rappresentano un passo avanti nella comprensione dei fenomeni che influenzano il comportamento degli avvolgimenti superconduttori e pongono le basi per futuri sviluppi modellistici e sperimentali. Infine, viene presentato un modello matematico per stimare il comportamento termico ed elettrico di un Superconducting Fault Current Limiter (SFCL) resistivo in una rete HVDC (High Voltage DC) con Modular Multi-level converters (MMCs) durante un cortocircuito. Sono descritte le equazioni semplificate per gli MMC durante un guasto, per la rete proposta e per l’SFCL e sono presentati i risultati di alcune analisi parametriche svolte variando alcuni parametri di progetto dell’SFCL.