本發(fā)明涉及高溫超導技術領域，尤其涉及一種高溫超導帶材載流能力測試裝置及其使用方法。

背景技術：

超導材料，是指具有在一定的低溫條件下呈現出電阻等于零的性質的材料。超導材料根據組成和轉變溫度的不同可分為高溫超導材料和低溫超導材料，低溫超導材料是能在液氦溫度條件下工作的超導材料，而高溫超導材料是能在液氮溫度條件下工作的超導材料。由于低溫超導材料需要在液氦溫度條件下，極大地限制了其應用，而高溫超導材料的臨界磁場高，具有在液氦以上溫區(qū)強電應用的潛力。

采用高溫超導材料制作的帶材稱為高溫超導帶材。近年來，高溫超導帶材在電力設備中的應用日趨增加。高溫超導帶材與普通的導線相比，有著獨特的載流特性，一般來講，在不同的溫度下，高溫超導帶材的載流能力會有一定的衰減。高溫超導材料在傳輸交流電時，與直流電流相比，會產生更多的交流損耗，導致超導帶材的載流能力降低，因而對傳輸交流電流時高溫超導帶材載流能力的測試尤為重要。

然而，迄今為止，并沒有一種可以直接對高溫超導帶材在不同溫度下進行載流能力測量的測試裝置。

技術實現要素：

為克服相關技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種高溫超導帶材載流能力測試裝置及其使用方法。

根據本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種高溫超導帶材載流能力測試裝置，包括兩個接線柱、絕緣蓋板、外殼以及設置在所述外殼內部的載流平臺和兩個降溫導電部，其中，

所述兩個接線柱垂直貫穿所述絕緣蓋板、且與所述絕緣蓋板固定連接，所述絕緣蓋板與所述外殼可拆卸連接；

所述降溫導電部包括換熱大電流引線組件和超導電流引線組件，所述換熱大電流引線組件包括相互連接的絕緣儲槽、降溫儲槽和大電流引線部，所述大電流引線部貫穿所述降溫儲槽，所述絕緣儲槽的一端與降溫儲槽貫通、另一端與設置于所述外殼上的第一通孔連接；

每個所述降溫導電部的所述大電流引線部的一端各連接一所述接線柱，所述接線柱上設置氣體輸出通道，所述氣體輸出通道的一端與所述降溫儲槽相貫通、另一端與設置在所述外殼上的第二通孔連接；

所述超導電流引線組件包括超導帶材、第一換熱座和第二換熱座，所述第一換熱座與所述大電流引線部的另一端電連接，所述超導帶材的一端與所述第一換熱座電連接、另一端與所述第二換熱座電連接；

所述載流平臺包括用于設置待測高溫超導帶材的絕緣板；所述絕緣板的兩端分別設置第一導電件和第二導電件，所述第一導電件一端和所述第二導電件的一端齊平，所述第一導電件和第二導電件圍成的空腔內設置降溫部，所述降溫部的頂部和底部分別設置絕緣件，設置在所述降溫部頂部的絕緣件與所述第一導電件相抵接，設置在所述降溫部底部的絕緣件與第二導電件相抵接；

所述第一導電件和第二導電件各與一個所述降溫導電部的所述第二換熱座電連接；所述第一導電件和第二導電件用于形成測試所述待測高溫超導帶材的導電通路，所述第一導電件上設置加熱器，所述第二導電件上設置溫度傳感器。

優(yōu)選地，所述超導電流引線組件還包括與所述超導帶材平行設置的基材，所述基材的兩端分別與所述第一換熱座、第二換熱座固定連接，且所述超導帶材附著在所述基材上。

優(yōu)選地，所述基材包括不銹鋼基材。

優(yōu)選地，所述大電流引線部包括翅片狀大電流引線，所述翅片狀大電流引線包括引線中心軸以及固定在所述引線中心軸上的與所述引線中心軸同心的若干翅片，相鄰所述翅片之間存在縫隙。

優(yōu)選地，所述換熱大電流引線組件和超導電流引線組件的中心軸在同一條直線上。

優(yōu)選地，所述絕緣板包括凸形絕緣板。

優(yōu)選地，所述第一導電件包括Z形導電件，所述第二導電件包括相互連接的U形導電件和Z形導電件。

優(yōu)選地，所述外殼包括隔熱外殼。

根據本發(fā)明實施例的第二方面，提供一種高溫超導帶材載流能力測試裝置的使用方法，包括：

將待測高溫超導帶材固定到絕緣板上，并將所述待測高溫超導帶材的一端連接第一導電件、另一端連接第二導電件；

蓋上外殼，通過第一通孔向絕緣儲槽通液態(tài)氮氣；

調節(jié)所述待測高溫超導帶材的溫度，將預設電流的外部交流電加到兩個接線柱上，對所述待測高溫超導帶材的載流能力進行測試。

本發(fā)明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

本發(fā)明實施例提供的一種高溫超導待測載流能力測試裝置，通過兩個接線柱給所述測試裝置通電，換熱大電流引線組件中的降溫儲槽內部可充液氮等低溫液態(tài)氣體，用于給大電流引線部降溫，使其保持低溫狀態(tài)；絕緣儲槽一端與降溫儲槽貫通，給降溫儲槽提供低溫液態(tài)氣體，另一端外接液態(tài)氣體管道，用于將外接的液態(tài)氣體管道與降溫儲槽絕緣；電流經過低溫的大電流引線部流經超導電流引線組件流入載流平臺，超導電流引線組件采用超導帶材，超導帶材零電阻、導電時產生熱量少，同時還能防止大電流引線部的熱量傳導給載流平臺影響測試結果；電流流入載流平臺后通過第一導電件和第二導電件加到設置在絕緣板上的待測高溫超導帶材上，同時設置在第一導電件和第二導電件圍成空腔的降溫部用于給待測高溫超導待測降溫，通過加熱器溫度傳感器精確控制待測高溫超導帶材的溫度，使該測試裝置可測定不同溫度下待測高溫超導帶材的載流能力，而且測試結果精確。使用本裝置，能夠直接對待測高溫超導帶材在不同溫度下的載流能力進行測量，方便實用，測試結果精確。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種高溫超導帶材載流能力測試裝置的剖面結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種換熱大電流引線組件和接線柱的剖面結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種翅片狀大電流引線的截面結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種超導電流引線組件的剖面結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種載流平臺的剖面結構示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的一種隔熱外殼的剖面結構示意圖；

圖1-6中，符號表示：1-換熱大電流引線組件，11-大電流引線部，111-翅片狀大電流引線，1110-縫隙，1111-翅片，1112-引線中心軸，12-降溫儲槽，13-絕緣儲槽，2-超導電流引線組件，21-超導帶材，22-基材，23-第一換熱座，24-第二換熱座，3-載流平臺，31-待測高溫超導帶材，32-加熱器，33-絕緣板，34-降溫部，35-第一導電件，36-第二導電件，37-溫度傳感器，38-絕緣件，4-接線柱，41-氣體輸出通道,5-外殼，51-第一通孔，52-第二通孔，53-外壁，54-內壁，55-空腔，6-絕緣蓋板。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種高溫超導帶材載流能力測試裝置的剖面結構示意圖，如圖1所示，包括兩個接線柱4、載流平臺3和兩個降溫導電部，其中，

所述兩個接線柱4可連接外部交流電的兩個輸出端，用于給所述測試裝置通電，在具體實施過程中，所述接線柱4包括銅接線柱。

所述兩個接線柱4分別連接一個降溫導電部，參見圖2。如圖2所示，所述降溫導電部包括換熱大電流引線組件1，所述換熱大電流引線組件1包括大電流引線部11，每個所述降溫導電部的大電流引線部11的一端各連接一所述接線柱4。

大電流引線部11在通電時會產生大量熱量，為了防止這些熱量影響試驗結果，需要給所述大電流引線部11降溫，使其保持在低溫狀態(tài)。為了給大電流引線部11降溫，所述換熱大電流引線組件1還設置了降溫儲槽12，所述大電流引線部11設置在降溫儲槽12內部，并貫穿所述降溫儲槽12。當給降溫儲槽12通諸如液態(tài)氮氣等的低溫液態(tài)氣體時，低溫液態(tài)氣體直接給所述大電流引線部11降溫，使其處于低溫狀態(tài)。在本發(fā)明實施例中，所述降溫儲槽12包括不銹鋼儲槽。

為了使給所述大電流引線部11降溫后的低溫液態(tài)流出所述換熱大電流引線組件1，在所述接線柱4上設置氣體輸出通道41，參見圖1，所述氣體輸出通道41的一端與所述降溫儲槽12相貫通，流經大電流引線部11的低溫液態(tài)氣體帶走大電流引線部11熱量后，從所述氣體輸出通道41的流出。在具體實施過程中，所述氣體輸出通41與所述接線柱4絕緣。

由于大電流引線部11在試驗時會有大電流通過，不銹鋼儲槽也會帶電，在具體實施過程中，所述換熱大電流引線組件1還設置了絕緣儲槽13，所述絕緣儲槽13兩端均開口，一端與所述降溫儲槽12貫通，另一端用于接收低溫液態(tài)氣體。在具體實施過程中，所述絕緣儲槽13包括圓柱形陶瓷儲槽。

為了使大電流引線部11產生的熱量更多的被低溫液態(tài)氣體帶走，在具體實施過程中，所述大電流引線部11包括翅片狀大電流引線111，參見圖3，所述翅片狀大電流引線111設置一引線中心軸1112和若干翅片1111，其中所述若干翅片1111固定在所述引線中心軸1112上、且與所述引線中心軸1112同心設置，相鄰所述翅片1111之間存在縫隙1110，使大電流引線部11與低溫液態(tài)氣體充分接觸，從而帶走更多的熱量，避免對試驗造成影響。

為了防止大電流引線部11在通電時產生的熱量對測試結果的影響，所述降溫導電部還設置了超導電流引線組件2，參見圖4，所述超導電流引線組件2包括超導帶材21。流經大電流引線部11的大電流通過超導帶材21流入載流平臺3，所述超導帶材21零電阻，在通電時不會產生大量熱量，實現電流零電阻運行的同時還不會對試驗結果產生影響。在具體實施過程中，所述換熱大電流引線組件1和超導電流引線組件2的中心軸可設置在同一條直線上。

所述超導電流引線組件2還設置了第一換熱座23和第二換熱座24，所述第一換熱座23與所述大電流引線部11的另一端電連接，所述超導帶材21的一端與所述第一換熱座23電連接、另一端與第二換熱座24電連接。在本發(fā)明實施例中，所述第一換熱座23和所述第二換熱座24均包括金屬換熱座，金屬換熱座不僅可以導電，而且散熱快。

在具體實施過程中，所述第一換熱座23與所述大電流引線部11的另一端可通過焊接等方式固定連接，相互固定的同時，還能流通大電流。另外，超導電流引線組件2在通電時產生的熱量經所述第一換熱座23通過所述大電流引線部11傳走，使所述超導電流引線組件2也處于低溫狀態(tài)。

在本發(fā)明實施例中，為了固定所述超導帶材21，所述超導電流引線組件2還設置了與所述超導帶材21平行的基材22，所述基材22的兩端分別與所述第一換熱座23、第二換熱座24固定連接，且所述超導帶材21附著在所述基材22上。

具體實施過程中，所述基材22包括不銹鋼基材，超導帶材21和不銹鋼基材構成復合超導電流引線，該復合超導電流引線為零電阻引線，采用復合結構能實現電流的低電阻循環(huán)運行。

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種載流平臺的剖面結構示意圖，如圖5所示，所述載流平臺3設置了第一導電件35和第二導電件36，所述第一導電件35的一端和第二導電件36的一端各與一個所述降溫導電部的所述第二換熱座24電連接；所述第一導電件35和第二導電件36用于形成測試待測高溫超導帶材的導電通路。

在測量待測高溫超導帶材31的載流能力時，需要將所述待測高溫超導帶材31固定在所述載流平臺3上，因此，所述載流平臺3設置了用于固定待測高溫超導帶材31的絕緣板33。

在本發(fā)明實施例中，所述絕緣板33包括凸形絕緣板，將所述待測高溫超導帶材31設置在所述凸形絕緣板的凸臺上，所述第一導電件35的另一端和所述第二導電件36可固定于所述凸形絕緣板的兩側，并與所述待測高溫超導帶材31電連接。在具體實施過程中，所述絕緣板33包括表面涂覆絕緣材料的金屬板。

在測試待測高溫超導帶材在不同溫度下的載流能力時，通常要將所述待測高溫超導帶材31降溫至20K-77K，因此，所述載流平臺3還設置降溫部34。在本發(fā)明實施例中，為了方便給待測高溫超導帶材降溫，設置所述第一導電件35一端和所述第二導電件36的一端齊平，所述第一導電件35和第二導電件36圍成的空腔內設置降溫部34；為了實現所述降溫部34與所述第一導電件35和第二導電件36絕緣，所述降溫部34的頂部和底部分別設置絕緣件38，設置在降溫部34頂部的絕緣件38與所述第一導電件35相抵接，設置在降溫部34底部的絕緣件38與第二導電件36相抵接。

在具體實施過程中，所述降溫部34包括不銹鋼液氦儲槽，不銹鋼液氦儲槽內的液體氦氣通過第一導電件35和第二導電件36對所述待測高溫超導帶材31降溫，使所述待測高溫超導帶材可以降溫至20K-77K或者更低的溫度，以滿足試驗的要求。

在本發(fā)明實施例中，所述第一導電件35包括Z形導電件，所述第二導電件36包括相互連接的U形導電件和Z形導電件，所述降溫部34的形狀與所述第一導電件35和第二導電件36所圍成的空腔的形狀相匹配。當然，在具體實施過程中，所述第一導電件35和第二導電件36可設置成其他任意形狀，相應的，所述降溫部34可設置成與所述第一導電件35和第二導電件36所圍成的空腔相匹配的任意形狀，在此不做具體限定。

為了精確控制所述待測高溫超導帶材31的溫度，所述第一導電件35上設置加熱器32，所述第二導電件36上設置溫度傳感器37。

由于測試時所述載流平臺3和兩個降溫導電部始終處于低溫狀態(tài)，為了避免外部環(huán)境對試驗的影響，所述測試裝置還設置了外殼5和絕緣蓋板6，其中，所述載流平臺3和兩個降溫導電部設置在所述外殼5的內部，所述兩個接線柱4垂直貫穿所述絕緣蓋板6、且與所述絕緣蓋板6固定連接。為了方便拆裝待測高溫超導帶材，所述外殼5與所述絕緣蓋板6可拆卸連接。

所述外殼5與所述絕緣蓋板6將載流平臺3和兩個降溫導電部與外部隔絕，防止載流平臺3和兩個降溫導電部與外界空氣熱量交換。

所述絕緣外殼5上設置兩個第一通孔51和兩個第二通孔52，參見圖1，所述第一通孔51各與一個降溫導電部的絕緣儲槽13的另一端連接，所述第二通孔52各與一個接線柱4上的氣體輸出通道41的另一端連接。在具體實施過程中，為了避免大電流流至外殼5使外殼5帶電，所述第一通孔51與絕緣儲槽13之間的連接、所述第二通孔52與氣體輸出通道41之間的連接均采用絕緣連接。

在具體實施過程中，所述外殼5包括隔熱外殼。本發(fā)明實施例提供一種隔熱外殼，參見圖6，所述隔熱外殼包括相互連接的內壁54和外壁53，所述內壁54和外壁53之間設置有空腔55，在本發(fā)明實施例中，為了更好的隔絕外部的熱量，所述空腔55內部采用真空設置，所述內壁54和外壁53均可采用金屬材質。當然，在具體實施過程中所述內壁54和外壁53也可采用其他任意材料，在此不作具體限定。

本發(fā)明實施例提供的一種高溫超導帶材載流能力測試裝置，包括兩個接線柱、絕緣蓋板、外殼以及設置在所述外殼內部的載流平臺和兩個降溫導電部，其中，所述兩個接線柱垂直貫穿所述絕緣蓋板、且與所述絕緣蓋板固定連接，所述絕緣蓋板與所述外殼可拆卸連接；所述降溫導電部包括換熱大電流引線組件和超導電流引線組件，所述換熱大電流引線組件包括相互連接的絕緣儲槽、降溫儲槽和大電流引線部，所述大電流引線部貫穿所述降溫儲槽，所述絕緣儲槽的一端與降溫儲槽貫通、另一端與設置于所述外殼上的第一通孔連接；每個所述降溫導電部的大電流引線部的一端各連接一所述接線柱，所述接線柱上設置氣體輸出通道，所述氣體輸出通道的一端與所述降溫儲槽相貫通、另一端與設置在所述外殼上的第二通孔連接；所述超導電流引線組件包括超導帶材、第一換熱座和第二換熱座，所述第一換熱座與所述大電流引線部的另一端電連接，所述超導帶材的一端與所述第一換熱座電連接、另一端與第二換熱座電連接；所述載流平臺包括用于設置待測高溫超導帶材的絕緣板；所述絕緣板的兩端分別設置第一導電件和第二導電件，所述第一導電件一端和所述第二導電件的一端齊平，所述第一導電件和第二導電件圍成的空腔內設置降溫部，所述降溫部的頂部和底部分別設置絕緣件，設置在降溫部頂部的絕緣件與所述第一導電件相抵接，設置在降溫部底部的絕緣件與第二導電件相抵接；所述第一導電件和第二導電件各與一個所述降溫導電部的所述第二換熱座電連接；所述第一導電件和第二導電件用于形成測試所述待測高溫超導帶材的導電通路，所述第一導電件上設置加熱器，所述第二導電件上設置溫度傳感器。本發(fā)明實施例提供的高溫超導帶材載流能力測試裝置，通過兩個接線柱給所述測試裝置通電，換熱大電流引線組件中的降溫儲槽內部可充液氮等低溫液態(tài)氣體，用于給大電流引線部降溫，使其保持低溫狀態(tài)；絕緣儲槽一端與降溫儲槽貫通，給降溫儲槽提供低溫液態(tài)氣體，另一端外接液態(tài)氣體管道，用于將外接的液態(tài)氣體管道與降溫儲槽絕緣；電流經過低溫的大電流引線部流經超導電流引線組件流入載流平臺，超導電流引線組件采用超導帶材，超導帶材零電阻、導電時產生熱量少，同時還能防止大電流引線部的熱量傳導給載流平臺影響測試結果；電流流入載流平臺后通過第一導電件和第二導電件加到設置在絕緣板上的待測高溫超導帶材上，同時設置在第一導電件和第二導電件圍成空腔的降溫部用于給待測高溫超導待測降溫，通過加熱器溫度傳感器精確控制待測高溫超導帶材的溫度，使該測試裝置可測定不同溫度下待測高溫超導帶材的載流能力，而且測試結果精確。使用本裝置，能夠直接對待測高溫超導帶材在不同溫度下的載流能力進行測量，方便實用，測試結果精確。

為了便于本領域的技術人員更好地理解本技術方案，以下結合高溫超導帶材載流能力測試裝置的使用方法進行進一步說明。

打開外殼5，將待測高溫超導帶材31固定到絕緣板33上，并將所述待測高溫超導帶材31的一端連接第一導電件35、另一端連接第二導電件36，使所述第一導電件35、待測高溫超導帶材31和第二導電件36形成一導電通路。待測高溫超導帶材31固定后，降溫部34通過第一導電件35和第二導電件36給所述待測高溫超導帶材31降溫。

蓋上外殼5，通過第一通孔51向絕緣儲槽13通液態(tài)氮氣，使兩個降溫導電部降至低溫狀態(tài)。

通過加熱器32和溫度傳感器37調節(jié)所述待測高溫超導帶材31的溫度，給兩個接線柱4通電，從而對所述待測高溫超導帶材的載流能力進行測試。通過加熱器32和溫度傳感器37對所述待測高溫超導帶材31進行精確控溫，將所述待測高溫超導帶材31設定到不同的溫度，即可測量待測高溫超導帶材31在不同溫度下的載流能力。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里發(fā)明的公開后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權利要求來限制。