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Critical state solution and alternating current loss computation of polygonally arranged thin superconducting tapes

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Critical state solution and alternating current loss computation of polygonally arranged thin superconducting tapes

In questo articolo viene sviluppato un metodo per il calcolo della densità di corrente e della distribuzione di campo in nastri superconduttori sottili disposti in modo poligonale e percorsi da correnti alternate sotto l’ipotesi del modello di stato critico. Partendo dalla legge di Biot-Savart per una geometria poligonale generale, si ricava una equazione integrale per il calcolo della densità di corrente e del campo magnetico in ogni nastro. Il modello fornisce buoni risultati per ogni corrente di trasporto sotto Ic e questa caratteristica lo rende interessante per studiare casi di interesse pratico, in particolare la dipendenza delle perdite AC da parametri quali il numero di nastri, la loro distanza dal centro, e la loro distanza di separazione.

The current density and field distributions in polygonally arranged thin superconducting tapes carrying AC current are derived under the assumption of the critical state model. We take into account the penetration of the transverse magnetic field at the rims of the tapes (where the current density assumes the saturation value Jc) and derive an appropriate integral equation whose solution, for any penetration depth, gives the corresponding current density, and, by the Biot-Savart law, the penetrated magnetic field. From the latter the AC losses can be evaluated without the exceedingly restrictive assumption of a low value of the transport current. The model works for any transport current below Ic, which makes it attractive for studying cases of practical interest, particularly the dependence of AC losses on parameters such as the number of tapes, their distance from the center, and their separation.

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