This paper deals with harmonic components of the voltage on high temperature superconducting wire carrying an alternating current. HTS wire is used to manufacture superconducting power applications carrying an alternating current. Typically, international standard, IEC 61788-3 is used for critical current measurement. Thus, it is not ideal that critical current criteria in dc are adapted to superconducting power devices to decide the operating current of the devices. In this paper, we confirmed odd harmonic voltage on HTS wires carrying an AC. The ratio between harmonic components and fundamental component can be significant clues to decide the critical current criteria for HTS wire and its power applications in AC circumstance.
Jeongtae Kim;Insung Park;Gwantae Kim;Taekyu Kim;Hongsoo Ha
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
/
제25권2호
/
pp.14-18
/
2023
Superconducting layers deposited on the metal substrate using the pulsed laser deposition process (PLD) play a crucial role in exploring new applications of superconducting wires and enhancing the performance of superconducting devices. In order to improve the superconducting property and increase the throughput of superconducting wire fabricated by pulsed laser deposition, high temperature heating device is needed that provides high temperature stability and strong durability in high oxygen partial pressure environments while minimizing performance degradation caused by surface contamination. In this study, new heating device have been developed for PLD process that deposit and growth the superconducting material continuously on substrate using reel-to-reel transportation apparatus. New heating device is designed and fabricated using iron-chromium-aluminum wire and alumina tube as a heating element and sheath materials, respectively. Heating temperature of the heater was reached over 850 ℃ under 700 mTorr of oxygen partial pressure and is kept for 5 hours. The experimental results confirm the effectiveness of the developed heating device system in maintaining a stable and consistent temperature in PLD. These research findings make significant contributions to the exploration of new applications for superconducting materials and the enhancement of superconducting device performance.
This paper compares the features of second generation (2G) High Temperature Superconducting (HTS) field coil with those of magnesium diboride ($MgB_2$) field coil for a 10 MW class superconducting generator. Both coils can function effectively in their respective magnetic flux density range: 10-12 T for 2G HTS field coil, 2 T for $MgB_2$ superconducting field coil. Even though some leading researchers have been developing 10 MW class superconducting generator with 2G HTS field coil, other research groups have begun to focus on $MgB_2$ wire, which is more economical and suitable for mass production. However 2G HTS wire is still appealing in functions such as in-field property and critical temperature, it shows higher in-field property and critical temperature than $MgB_2$ wire.
Superconducting racetrack coils are used in areas of generators, motors, wiggler magnets and so on. Especially now a days many advanced nations including U.S., Japan are developing high temperature superconducting(HTS) wire which has better performance than low temperature superconducting(LTS) wire. Most of HTS wires such as Bi-2223 are manufactured with PIT(Power In Tube Method) process, so the shape of the wire looks like tape different from LTS wire of round shape as normal conductors. Generally HTS racetrack coils are composed of a few partial double-pancake colis and then the double-pancakes are jointed each other according to their applications.
One of the possible ways to make a flexible wire of high-Tc superconductiong ceramics is the extrusion of a mixture slurry of superconducting powder with an appropriate polymer binder. The fabrication procedure for $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ superconducting coils with this plastic mass is described. The major factors limiting the formation of extruded wire are the binder content, powder size, and entrapped gas in the mixture slurries. The optimum content of binder for both good flexbility and strength of wire was estimated to be 30wt%. The finer the powder size is, the more homogeneous structure the extruded wire has. The vacuum degassing before extrusion was necessary to remove the entrapped gas in as-extruded wire. The formability of wire depends greatly on the wire radius and binder content. After burning out the binder and the successive sintering, the contacts between the superconducting grains could be made. The resistivity vs. temperature behavior measured in the final wire showed the transition temperature of 90K with narrow transition width. However, the critical current densities of these wires are much lower in comparison to those of conventional bulk specimens.
This paper presents a design methodology of high-temperature superconducting (HTS) magnets. The magnet consists of several double pancake coils with a variety of wire width. This technique, named Multi-Width, is well known to make efficient use of the superconducting wire. It is common for design of high-temperature superconducting magnets to not only reduce wire consumption used, but also consider the homogeneity of the magnetic field. In this paper, we study a design method that efficiently reduces wire usage while considering magnetic field homogeneity. The design is carried out by calculating the critical current and the critical magnetic field according to the configuration of arranging the thickness of the wire to determine the number of windings. The width of wire comprising the magnet was set to 4 - 12 mm, and the number of double pancake coils was set to an even number to consist of top-down symmetry. To verify the validity of the design, we compared the progress of the design code with a complete enumeration survey. As a case study, we designed a magnet that generates a central magnetic field of 3 T or more in a 240 mm bore in diameter. Optimality can be evaluated by weighing wire consumption and field homogeneity according to the magnet's use or user preference.
In order to improve the properties of high-temperature superconducting wire for superconducting cable system, we optimized the electro-polishing (EP), ion-beam assisted deposition (IBAD), superconducting (SC) layer, and baking (heat) treatment. The buffer layer was deposited on electro-polished substrate with RMS roughness ($R_{RMS}$) less than 5 nm. The IBAD process was carried out at $V_{beam}$: 1100 V and $V_{accel}$: 850 V that resulted in highly crystalline film of $LaMnO_3$. Chemical composition of SC layer is key to higher critical current, and we found that composition can be determined by surface color of SC layer. We adopt a proprietary contorl system based on RGB analysis of the surface and achieved critical current of 150 A/4 mm-width. The proposed baking treatment resulted in decreasing of about 10% of fraction defects.
Superconducting field coils using a high-temperature superconducting (HTS) wires with high current density generate high magnetic field of 2 to 5 [T] and electromagnetic force (Lorentz force) acting on the superconducting field coils also become a very strong from the point of view of a mechanical characteristics. Because mechanical stress caused by these powerful electromagnetic force is one of the factors which worsens the critical current performance and structural characteristics of HTS wire, the mechanical stress analysis should be performed when designing the superconducting field coils. In this paper, as part of structural design of superconducting field coils for 17 MW class superconducting ship propulsion motor, mechanical stress acting on the superconducting field coils was analyzed and structural safety was also determined by the coupling analysis system that is consists of commercial electromagnetic field analysis program and structural analysis program.
Racetrack coils are used in many areas of superconductivity applications such as generators, motors, maglev, wiggler magnets and so on. Especially now a days a few advanced nations including U.S., Japan are developing high temperature superconducting(HTS) wire which has better performance than low temperature superconducting(LTS) wire. Most of HTS wires such as BSCCO-2223 are manufactured with PIT(Power In Tube) process, so the shape of the wire looks like tape different from LTS wire with round cross-sectional appearance like normal conductors. Generally HTS racetrack coils are composed of a few partial double-pancake colis and then the double-pancakes are jointed each other according to their applications.
Dongjin Seo;Yunjo Jung;Hong-Gun Kim;Hyung-Seop Shin;Young-Soon Kim
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
/
제25권4호
/
pp.19-23
/
2023
The Second-generation high-temperature superconducting (HTS) Rare-Earth Barium Copper Oxide (REBCO) wire is a composite laminate having a multi-layer structure (8 or more layers). HTS wires will undergo multiple loads including the bending-tension loads during winding, high current density, and high magnetic fields. In particular, the wires are subjected to bending stress and magnetic field stress because HTS wires are wound around a circular bobbin when making a high-field magnetic. Each of the different laminated wires inevitably exhibits damage and fracture behavior of wire due to stress deformation, mismatches in thermal, physical, electrical, and magnetic properties. Therefore, when manufacturing high-field magnets and other applications, it is necessary to calculate the stress-strain experienced by high-temperature superconducting wire to present stable operating conditions in the product's use environment. In this study, the finite element model (FEM) was used to simulate the strain-stress characteristics of the HTS wire under high current density and magnetic field, and bending loads. In addition, the result of obtaining the neutral axis of the wire and the simulation result was compared with the theoretical calculation value and reviewed. As a result of the simulation using COMSOL Multiphysics, when a current of 100 A was applied to the wire, the current value showed the difference of 10-9. The stress received by the wire was 501.9 MPa, which showed a theoretically calculated value of 500 MPa and difference of 0.38% between simulation and theoretical method. In addition, the displacement resulted is 30.0012 ㎛, which is very similar to the theoretically calculated value of 30 ㎛. Later, the amount of bending stress by the circular mandrel was received for each layer and the difference with the theoretically obtained the neutral axis result was compared and reviewed. This result will be used as basic data for manufacturing high-field magnets because it can be expanded and analyzed even in the case of wire with magnetic flux pinning.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.