Simulazioni numeriche dettagliate possono aiutare nella progettazione e nell’analisi delle bobine superconduttrici. Negli ultimi anni l’avvento della tecnologia delle bobine superconduttrici ad alta temperatura senza isolamento (NI-HTS) ha aumentato la necessità di nuovi strumenti di simulazione per prevedere con precisione la loro risposta in condizioni operative tipiche.

Una conoscenza dettagliata della distribuzione di corrente nelle bobine NI-HTS è essenziale per calcolare il profilo del campo magnetico generato dalla bobina, indagare lo stress meccanico dovuto alle forze di Lorentz e le perdite nei transitori elettrodinamici.

Molti modelli circuitali proposti in letteratura possono descrivere la corrente che scorre nella direzione radiale di una bobina NI-HTS, ma pochissimi possono descrivere il comportamento sia delle correnti di schermatura nel nastro che delle correnti radiali. Questo lavoro mira a creare un modello circuitale a parametri concentrati adatto per un’analisi approfondita della distribuzione di corrente all’interno di una bobina NI-HTS.

Il modello circuitale a parametri concentrati proposto in questo lavoro può calcolare la distribuzione di corrente in entrambe le direzioni radiale e azimutale all’interno della bobina, nonché le correnti di magnetizzazione che si verificano all’interno dei nastri REBCO. Per calcolare la distribuzione delle correnti di schermatura e il loro impatto sulle perdite AC, il nastro che compone ciascuna spira viene discretizzato lungo la sua larghezza con un numero di sotto-elementi, ciascuno rappresentato attraverso un diverso componente circuitale.

Il modello è stato confrontato con una simulazione FEM 2D e una formula analitica per validarne l’efficacia nel calcolo delle correnti di schermatura nel caso di un singolo nastro. Sebbene questo lavoro sia finalizzato allo studio di bobine NI-HTS a strati, il modello descritto può essere applicato allo studio di nastri, pile di nastri o bobine a pancake semplicemente modificando la topologia della rete.