I circuiti equivalenti rappresentano un approccio versatile per la modellazione elettromagnetica di molte applicazioni dei materiali superconduttori, poiché consentono di simulare facilmente dispositivi in scala reale e di indagare la loro mutua interazione con i componenti di reti elettriche anche complesse.

Tuttavia, essi si basano sulla corretta stima dei parametri del circuito equivalente. In particolare, l’induttanza risulta un parametro critico, soprattutto per applicazioni AC o quando sono richiesti transitori veloci. Al giorno d’oggi, la stima dell’auto e della mutua induttanza di componenti elicoidali (come nelle bobine o nei cavi superconduttori) viene eseguita con diverse formule analitiche o metodi numerici.

Verificare l’affidabilità di un determinato approccio non è un compito semplice. Questo lavoro propone, e presenta la validazione, un modello numerico per la stima dell’auto e della mutua induttanza di avvolgimenti elicoidali realizzati con nastri superconduttori ad alta temperatura critica (HTS). Il modello si basa sull’uso combinato di metodi numerici e analitici, consistenti nell’integrare numericamente sull’intero volume del nastro le mutue induttanze parziali tra segmenti rettilinei, calcolate analiticamente. Lo strumento consente di ottenere parametri equivalenti per avvolgimenti composti da nastri singoli o multipli, collegati tra loro in serie e in parallelo.

Il modello è applicato al caso di una bobina HTS, composta da tre avvolgimenti, e alimentata con correnti alternate. Un innovativo porta-campioni consente di progettare e realizzare la bobina alimentando ciascun suo avvolgimento individualmente. Vengono effettuate prove AC sistematiche mettendo in serie i singoli avvolgimenti realizzando combinazioni induttive o anti-induttive.

Lo strumento viene validato confrontando i segnali di tensione acquisiti durante le prove con quelli ottenuti per via numerica, così come le induttanze stimate dalle misure con quelle risultanti dal modello.