Nel contesto dello sviluppo di approcci innovativi per l’analisi teorica e sperimentale del comportamento elettromagnetico e termico di nuovi tipi di nastri Superconduttori ad Alta Temperatura (SAT o HTS dall’inglese High Temperature Superconductor) basati su ReBCO (o 2G), BSCCO (o 1G) e MgB2, nonché di avvolgimenti con configurazioni innovative per prototipi di dispositivi destinati alla rete elettrica, l’attività di ricerca attuale si focalizza principalmente su due direzioni chiave. La prima riguarda lo sviluppo di analisi teoriche e sperimentali relative a potenziali modalità innovative di avvolgimento per nastri SAT destinati alle applicazioni nella rete elettrica.

La seconda si concentra sulla creazione di modelli numerici per il comportamento di bobine realizzate con avvolgimenti a strati o a pancake, sia nella modalità non isolata che con isolamenti elettrici innovativi. Questo rapporto, allineato alle esperienze consolidate da RSE nella progettazione, sviluppo, caratterizzazione e test di avvolgimenti SAT per limitatori di corrente superconduttivi (SFCL), affronta specifiche sfide legate alla fase di progettazione di dispositivi realizzati con avvolgimenti superconduttori. In particolare, è riportata la trattazione matematica per lo sviluppo di un modello numerico basato su un circuito equivalente a parametri concentrati per la stima dell’andamento delle perdite AC e delle correnti tra le spire e all’interno dello stesso nastro durante regimi transitori di alimentazione di avvolgimenti ad elica realizzati con nastri HTS.

Il modello è validato con altri modelli numerici e analitici per il caso semplificato di un nastro rettilineo. Vengono poi riportati i risultati di una campagna sperimentale ottenuta alimentando due bobine a strati realizzate con nastri HTS 2G: una con isolamento elettrico tra le spire e una in cui tale isolamento è assente. Le bobine sono avvolte su un supporto innovativo che consente di variare il collegamento tra gli strati; le diverse combinazioni di alimentazione sono testate variando sistematicamente la corrente AC a 50 Hz in azoto liquido, ricavando conclusioni sui rispettivi andamenti delle perdite AC.

Infine, è presentato uno studio numerico-sperimentale riguardo l’impatto delle caratteristiche superficiali dei nastri, nonché della temperatura di funzionamento, sulla resistenza trasversale in bobine a pancake non isolate realizzate con nastri SAT. Il modello semplificato, che può essere facilmente applicato su altri avvolgimenti, è stato testato su una bobina di prova alimentata con rampe di corrente a temperature comprese tra 10 K e 80 K. Si prevede di proseguire le attività validando i modelli numerici (per le bobine a strati e per le bobine a pancake) proposti con altri presenti in letteratura o descritti in passato in altri rapporti e con i risultati degli attuali e di nuovi  esperimenti.