| 研究課題/領域番号 |
13750261
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電力工学・電気機器工学
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| 研究機関 | 都城工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
野地 英樹 都城工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (30280340)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2002年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2001年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 酸化物高温超電導体 / 高温超伝導ケーブル / 電気回路モデル / 交流損失 / Bi-2212高温超電導線材 / 高温超電導ケーブル導体 |
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| 研究概要 |
高温超電導ケーブルの交流損失の計算方法を開発し、交流損失が最小になるケーブル導体の設計を行った。交流損失の計算は、ケーブル導体の交流特性を電気回路モデルでモデル化し、それを基にして行った。まず、各層の電気抵抗値をノリスの式の近似式で求めた。次に、自己インダクタンスおよび相互インダクタンスは、発生磁場を周方向磁場と軸方向磁場に分類し、2種類のインダクタンスとした。これより発生電圧方程式を立て、解が収束するまで連立方程式を解く。得られた解より自己磁場損失W_<self>が求まる。このとき、各層に流れる電流も求まるので、この値から各層に印加される周方向磁場と軸方向磁場を求める。各層の通電電流値と印加磁場の値をCarrの式に代入し、周方向磁場損失W_<Bc>と軸方向磁場損失W_<Ba>を求める。これより、ケーブル導体のトータルの交流損失W_<tot>はW_<tot>=W_<self>+W_<Bc>+W_<Ba>、より求まる。この計算結果と、住友電工と東京電力が共同開発している114MVA高温超電導ケーブルの交流損失の実測値はよく一致することが分かった。さらに、W_<tot>は軸方向磁場損失W_<Ba>が支配的であることが明らかになった。114MVA高温超電導ケーブルの各層の電流分布を求めてみると、導体部の各層の電流値は均流化されていることが分かった。それに対して、シールド部では外層ほど電流値が高くなっていた。この均流化は、各層の高温超電導テープの巻きつけピッチを調整することで達成される。均流化により自己磁場損失は最小化されるのだが、このケーブル導体では軸方向磁場損失が支配的なため、均流化により全体の交流損失が最小化されるかは疑問である。そこで、Wtotが最小化する巻きつけピッチの値を求めたところ、1000A通電で0.7W/mの交流損失が0.5W/mまで低減できることが明らかになった。
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