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Simulazione agli elementi finiti del comportamento elettrico e meccanico di conduttori e avvolgimenti SAT

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Simulazione agli elementi finiti del comportamento elettrico e meccanico di conduttori e avvolgimenti SAT

Per favorire il futuro impiego di conduttori innovativi a base di materiali Superconduttori ad Alta Temperatura (SAT) è necessario poterne descrivere le principali caratteristiche elettriche, termiche e meccaniche nelle varie possibili condizioni di impiego.

La modalità “multiphysics” presente nel codice agli elementi finiti FEMLAB permette la risoluzione simultanea delle equazioni elettriche, termiche e meccaniche che descrivono l’evoluzione temporale delle grandezze fisiche caratteristiche di apparecchiature elettriche prototipali contenenti parti realizzate con nastri SAT. Il prodotto consiste in modelli 2D che utilizzando il metodo FEM consentono di calcolare la distribuzione della densità di corrente, il campo magnetico, le perdite AC e le forze elettrodinamiche presenti in avvolgimenti a più strati di bobine superconduttrici SAT. Con la modalità multiphysics le perdite AC possono essere utilizzate per calcolare il riscaldamento del nastro SAT nel caso di sovracorrenti e quindi delle conseguenti dilatazioni e sforzi termomeccanici interni agli avvolgimenti SAT.I modelli sono costruiti importando la geometria reale dei nastri SAT, comprensiva delle eventuali strutture di supporto meccanico, attribuendogli i parametri fisici che li caratterizzano (conduttività elettrica e termica, calori specifici, moduli di elasticità etc. dei vari materiali presenti). Il modello così costruito è analizzato con il metodo degli elementi finiti imponendo le condizioni al contorno e le correnti effettivamente applicate durante i cicli di prova (alternate o transitorie). I risultati delle simulazioni e quindi l’evoluzione temporale delle grandezze di maggiore interesse possono essere direttamente visualizzate o esportate ad altri programmi per ulteriori fasi di analisi o verifica.

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