一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，所述裝置包括屏蔽箱和補(bǔ)償部件，補(bǔ)償部件包括：上端板、下端板、固定支架、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌固定背板、橫向?qū)U、直線電機(jī)、直線電機(jī)連接件、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；補(bǔ)償部件均放置在所述屏蔽箱內(nèi)；初級(jí)線圈置于下端板的環(huán)氧底座上，通過(guò)兩個(gè)接線端口與外電路連接；次級(jí)線圈通過(guò)橫向?qū)U固定在直線電機(jī)連接件上；采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制直線電機(jī)連接件沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)次級(jí)線圈在初級(jí)線圈的中心垂直上下移動(dòng)。該裝置通過(guò)在電路中串聯(lián)能承載上千安培的初級(jí)線圈，并通過(guò)調(diào)節(jié)次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的互感產(chǎn)生的反向感應(yīng)電壓去抵消超導(dǎo)電纜上的感性電壓分量，從而測(cè)量超導(dǎo)電纜阻性電壓分量，獲得交流損耗。
【專利說(shuō)明】
一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體涉及一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來(lái)，隨著高溫超導(dǎo)材料制備技術(shù)的不斷進(jìn)步，一系列性能優(yōu)異的超導(dǎo)材料被制造出來(lái)，為應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。然而，當(dāng)超導(dǎo)體傳輸交流電流或處于交變磁場(chǎng)中時(shí)，超導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生交流損耗，從而增加了制冷系統(tǒng)的功率消耗，在某些情況下更會(huì)抵消超導(dǎo)技術(shù)在節(jié)能降耗方面的優(yōu)勢(shì)，影響了超導(dǎo)材料的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展。因此對(duì)于高溫超導(dǎo)交流損耗的研究工作就變的至關(guān)重要了。而在交流損耗的實(shí)際測(cè)試研究中，如何設(shè)計(jì)實(shí)用高精度的測(cè)量系統(tǒng)，準(zhǔn)確給出交流損耗值就成了一個(gè)很重要的課題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，超導(dǎo)電纜交流損耗測(cè)量方法通常包括電測(cè)法和熱測(cè)法兩種，比較常用的是電測(cè)法。其中，電測(cè)法的原理是通過(guò)測(cè)量傳輸電流及高溫超導(dǎo)電纜兩電壓引線接點(diǎn)與傳輸電流同相位的基頻電壓分量來(lái)計(jì)算傳輸交流損耗。
[0004]傳統(tǒng)的電測(cè)量裝置一般通過(guò)鎖相放大器得到超導(dǎo)電纜上的電壓和電流的相位差，然后算出超導(dǎo)電纜的交流損耗。此裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，但由于在大電流工作情況下，鎖相放大器參考信號(hào)的穩(wěn)定性較差，從而不易得到一個(gè)準(zhǔn)確的相位差，造成測(cè)量結(jié)果的精確度下降。
[0005]因此，需要提供一種能夠在大電流工作狀態(tài)下，測(cè)量超導(dǎo)電纜阻性電壓分量及交流損耗的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種新型的超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量
目.ο
[0007]實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為:
[0008]—種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，所述裝置包括屏蔽箱和補(bǔ)償部件，所述補(bǔ)償部件包括:上端板、下端板、環(huán)氧底座、固定支架、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌固定背板、橫向?qū)U、直線電機(jī)、直線電機(jī)連接件、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；所述補(bǔ)償部件均放置在所述屏蔽箱內(nèi)；
[0009]所述上端板和所述下端板通過(guò)四根所述固定支架固定；一側(cè)相鄰的兩根所述固定支架間放置有垂直于所述上端板和所述下端板的所述導(dǎo)軌固定背板；所述導(dǎo)軌固定背板上放置安裝有所述直線電機(jī)連接件的所述導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌垂直穿過(guò)所述上端板，且與所述導(dǎo)軌固定背板平行；所述直線電機(jī)安裝于所述導(dǎo)軌頂部，所述直線電機(jī)連接件垂直連接所述橫向?qū)U；
[0010]所述初級(jí)線圈置于所述下端板的環(huán)氧底座上，通過(guò)兩個(gè)接線端口與外電路的超導(dǎo)電纜連接；所述次級(jí)線圈通過(guò)所述橫向?qū)U固定在所述直線電機(jī)連接件上，位于所述初級(jí)線圈的中心。[0011 ] 優(yōu)選地，所述補(bǔ)償部件安裝于具有良好磁導(dǎo)率的雙層屏蔽箱內(nèi)，使環(huán)境磁場(chǎng)能夠在屏蔽箱中閉合，隔絕環(huán)境磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量信號(hào)的干擾。
[0012]優(yōu)選地，所述上端板和下端板采用絕緣材料構(gòu)造。
[0013]優(yōu)選地，所述初級(jí)線圈為一個(gè)采用紫銅材料的非閉合圓環(huán)；
[0014]所述初級(jí)線圈通過(guò)上千安培的電流，產(chǎn)生對(duì)稱的軸向磁場(chǎng)。
[0015]優(yōu)選地，所述次級(jí)線圈為一個(gè)采用紫銅導(dǎo)線密繞的線圈，其匝數(shù)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)
-K-
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[0016]優(yōu)選地，所述初級(jí)線圈的兩個(gè)所述接線端口通過(guò)連接兩個(gè)銅柱引出到所述屏蔽箱外，所述銅柱的另一端連接所述超導(dǎo)電纜。
[0017]優(yōu)選地，所述銅柱選用紫銅材質(zhì)。
[0018]優(yōu)選地，所述直線電機(jī)控制所述直線電機(jī)連接件在所述導(dǎo)軌上垂直上下運(yùn)行，所述直線電機(jī)連接件控制所述橫向?qū)U帶動(dòng)所述次級(jí)線圈垂直上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所述次級(jí)線圈的定位；通過(guò)改變所述次級(jí)線圈與所述初級(jí)線圈的軸向相對(duì)位置，從而改變互感和調(diào)節(jié)感應(yīng)電壓。
[0019]優(yōu)選地，通過(guò)LABVIEW軟件控制所述直線電機(jī)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)次級(jí)線圈的位置，使所述次級(jí)線圈在所述初級(jí)線圈中心垂直上下運(yùn)動(dòng)，并采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所述次級(jí)線圈的端電壓信息和電流信息，根據(jù)所述電壓信息和電流信息判定所述次級(jí)線圈的位置，產(chǎn)生所需的補(bǔ)償電壓。
[0020]與現(xiàn)有的鎖相法測(cè)量技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
[0021]1、本發(fā)明提供的新型測(cè)量裝置利用電壓補(bǔ)償原理，通過(guò)在電路中串聯(lián)一個(gè)能夠承載上千安培的初級(jí)線圈，然后利用次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的互感作用產(chǎn)生的反向感應(yīng)電壓去抵消超導(dǎo)電纜上的感性電壓分量，從而達(dá)到測(cè)量超導(dǎo)電纜阻性電壓分量，獲得交流損耗的目的。
[0022]2、本發(fā)明提供的初級(jí)線圈能通過(guò)幾百至幾千安培的電流，特別適用于超導(dǎo)電纜交流損耗的電測(cè)量，并且在測(cè)量過(guò)程中不影響超導(dǎo)電纜的正常工作。
[0023]3、本發(fā)明的次級(jí)線圈采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制位置的方式來(lái)精確定位，能夠精確、有效地調(diào)整次級(jí)線圈補(bǔ)償電壓的大小，而且基于NI公司的運(yùn)動(dòng)控制卡和數(shù)據(jù)采集卡，將運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理通過(guò)LABVIEW軟件集成在一起，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)次級(jí)線圈位置實(shí)現(xiàn)感性電壓補(bǔ)償?shù)哪康模蟠筇岣吡藴y(cè)量效率和精度。
[0024]4、本發(fā)明提供的測(cè)量裝置采用屏蔽箱設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步提高測(cè)量精度和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本實(shí)施例中超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2為本實(shí)施例中屏蔽箱及初級(jí)線圈接線〗而子結(jié)構(gòu)圖；
[0027]附圖標(biāo)記:1_直線電機(jī)；2_導(dǎo)軌；3_次級(jí)線圈；4_初級(jí)線圈；5_接線端口 ；6-環(huán)氧底座；7-端板；8_直線電機(jī)連接件；9_橫向?qū)U；10_支架；11_導(dǎo)軌固定背板；12_屏蔽箱；13-環(huán)氧樹脂(絕緣墊)；14_銅板；15-接線端；16-銅柱。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]圖1為本實(shí)施例中超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0030]本實(shí)施例中，超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置包括屏蔽箱和補(bǔ)償部件，所述補(bǔ)償部件包括:端板、固定支架、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌固定背板、橫向?qū)U、直線電機(jī)、直線電機(jī)連接件、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，所述端板包括上端板和下端板；所述部件均放置在所述屏蔽箱內(nèi)；所述上端板和下端板采用絕緣材料構(gòu)造。
[0031]所述上端板和所述下端板通過(guò)四根所述固定支架固定；一側(cè)相鄰的兩根所述固定支架間放置有垂直于所述上端板和所述下端板的所述導(dǎo)軌固定背板；所述導(dǎo)軌固定背板上放置安裝有所述直線電機(jī)連接件的所述導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌垂直穿過(guò)所述上端板，且與所述導(dǎo)軌固定背板平行；所述直線電機(jī)安裝于所述導(dǎo)軌頂部，所述直線電機(jī)連接件垂直連接所述橫向?qū)U；
[0032]所述下端板上設(shè)置有環(huán)氧底座，所述初級(jí)線圈置于所述環(huán)氧底座上，通過(guò)兩個(gè)接線端口與外電路連接；所述次級(jí)線圈通過(guò)所述橫向?qū)U固定在所述直線電機(jī)連接件上，位于所述初級(jí)線圈的中心。
[0033]所述直線電機(jī)控制所述直線電機(jī)連接件在所述導(dǎo)軌上垂直上下運(yùn)行，所述直線電機(jī)連接件通過(guò)橫向?qū)U帶動(dòng)所述次級(jí)線圈垂直上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述次級(jí)線圈的精確定位，通過(guò)改變所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈之間的軸向相對(duì)位置來(lái)改變互感和調(diào)節(jié)感應(yīng)電壓。
[0034]測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)LABVIEW軟件控制所述直線電機(jī)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)次級(jí)線圈的位置，使所述次級(jí)線圈垂直上下運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，LABVIEW軟件采集所述次級(jí)線圈產(chǎn)生的電壓信息和產(chǎn)生的電流信息，根據(jù)所述電壓信息、電流信息實(shí)時(shí)判斷電壓信息和電流信息是否滿足系統(tǒng)要求，直至滿足要求，確定此時(shí)次級(jí)線圈的運(yùn)動(dòng)位置信息，從而使該次級(jí)線圈產(chǎn)生所需的補(bǔ)償電壓。
[0035]對(duì)于初級(jí)線圈，由于其連接在超導(dǎo)電纜主回路中，需通過(guò)幾百至幾千安培的電流，其橫截面需足夠大，常規(guī)的纏繞線圈不能勝任。但也因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)大電流，并以高頻率變化，因此無(wú)需很多匝即可產(chǎn)生較大的磁通變化，所以，僅需合理設(shè)計(jì)次級(jí)線圈的匝數(shù)即可得到滿足要求的補(bǔ)償電壓。
[0036]本實(shí)施例中，初級(jí)線圈設(shè)計(jì)為一匝，為保障磁場(chǎng)的軸對(duì)稱性，初級(jí)線圈做成一個(gè)圓形的結(jié)構(gòu)，同時(shí)將圓環(huán)設(shè)計(jì)有一條切口縫，切口寬度為3_。該線圈采用紫銅材質(zhì)。為使圓環(huán)中的電流盡可能分布均勻，接頭采用上下端布置方案，圓環(huán)即可看做一個(gè)大的單匝線圈。為了保證良好的絕緣性，下端板底座采用絕緣材料制成，并用一個(gè)圓形的絕緣固定板將初級(jí)線圈固定在下端板上。對(duì)于次級(jí)線圈，由于需要補(bǔ)償?shù)某瑢?dǎo)電纜上的感性電壓值是未知的，因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要通過(guò)調(diào)節(jié)次級(jí)線圈上的感應(yīng)(補(bǔ)償)電壓來(lái)達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0037]本實(shí)施例中，次級(jí)線圈為一個(gè)采用紫銅導(dǎo)線密繞的線圈，通過(guò)選擇合理的次級(jí)線圈匝數(shù)，從而提供一個(gè)足夠補(bǔ)償超導(dǎo)電纜感性電壓的互感電壓量程。
[0038]次級(jí)線圈通過(guò)橫向?qū)U固定在直線電機(jī)連接件上，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制直線電機(jī)連接件沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)次級(jí)線圈上下移動(dòng)，通過(guò)從而改變初級(jí)線圈、次級(jí)線圈之間的軸向相對(duì)位置來(lái)達(dá)到改變互感，從而調(diào)節(jié)感應(yīng)電壓的目的。采用該方法可調(diào)電壓整裕度大，操作方便，精度高。
[0039]由于超導(dǎo)電纜的電感值很小，一般在幾微亨左右，因此其在工頻下的感性電壓也很小，通常在毫伏級(jí)，這也正是次級(jí)線圈需要提供的補(bǔ)償電壓大小。對(duì)于這種微小的電壓信號(hào)，必須采取一定的抗電磁干擾措施。在次級(jí)線圈引線出頭處即開始采用8字形繞線方式接入測(cè)量系統(tǒng)，同時(shí)引線接頭處采用焊錫焊接，保證線路的優(yōu)良導(dǎo)電性，從而最大限度地減少干擾磁場(chǎng)和接觸電阻對(duì)次級(jí)線圈補(bǔ)償電壓的影響。同時(shí)，各個(gè)補(bǔ)償部件需裝于具有良好磁導(dǎo)率的雙層屏蔽箱內(nèi)，使環(huán)境磁場(chǎng)能夠在屏蔽箱中閉合，隔絕環(huán)境磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量信號(hào)的干擾。
[0040]圖2為本實(shí)施例中屏蔽箱及初級(jí)線圈接線?而子結(jié)構(gòu)圖。
[0041]本實(shí)施例中，初級(jí)線圈的兩個(gè)接線端口通過(guò)連接兩個(gè)銅柱引出到所述屏蔽箱外，所述銅柱的另一端連接所述超導(dǎo)電纜。由于銅柱在通過(guò)屏蔽箱時(shí)不能與箱體相接觸，屏蔽箱上開孔尺寸必須略大于銅柱的直徑。為了使銅柱固定，將其焊接在一塊銅板上，銅板固定在一個(gè)絕緣板上，最后再把絕緣板固定在屏蔽箱上，從而滿足銅柱的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與箱體的絕緣要求。
[0042]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本申請(qǐng)的技術(shù)方案而非對(duì)其保護(hù)范圍的限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請(qǐng)后依然可對(duì)申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行種種變更、修改或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，其特征在于:所述裝置包括屏蔽箱和補(bǔ)償部件，所述補(bǔ)償部件包括:上端板、下端板、環(huán)氧底座、固定支架、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌固定背板、橫向?qū)U、直線電機(jī)、直線電機(jī)連接件、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；所述補(bǔ)償部件均放置在所述屏蔽箱內(nèi)； 所述上端板和所述下端板通過(guò)四根所述固定支架固定；一側(cè)相鄰的兩根所述固定支架間放置有垂直于所述上端板和所述下端板的所述導(dǎo)軌固定背板；所述導(dǎo)軌固定背板上放置安裝有所述直線電機(jī)連接件的所述導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌垂直穿過(guò)所述上端板，且與所述導(dǎo)軌固定背板平行；所述直線電機(jī)安裝于所述導(dǎo)軌頂部，所述直線電機(jī)連接件垂直連接所述橫向?qū)U； 所述初級(jí)線圈置于所述下端板的環(huán)氧底座上，通過(guò)兩個(gè)接線端口與外電路的超導(dǎo)電纜連接；所述次級(jí)線圈通過(guò)所述橫向?qū)U固定在所述直線電機(jī)連接件上，位于所述初級(jí)線圈的中心。2.如權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，其特征在于:所述補(bǔ)償部件安裝于具有良好磁導(dǎo)率的雙層屏蔽箱內(nèi)，使環(huán)境磁場(chǎng)能夠在屏蔽箱中閉合，隔絕環(huán)境磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量信號(hào)的干擾。3.如權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，其特征在于:所述上端板和下端板采用絕緣材料構(gòu)造。4.如權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，其特征在于:所述初級(jí)線圈為一個(gè)采用紫銅材料的非閉合圓環(huán)； 所述初級(jí)線圈通過(guò)上千安培的電流，產(chǎn)生對(duì)稱的軸向磁場(chǎng)。5.如權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，其特征在于:所述次級(jí)線圈為一個(gè)采用紫銅導(dǎo)線密繞的線圈，其匝數(shù)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。6.如權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，其特征在于:所述初級(jí)線圈的兩個(gè)所述接線端口通過(guò)連接兩個(gè)銅柱引出到所述屏蔽箱外，所述銅柱的另一端連接所述超導(dǎo)電纜。7.如權(quán)利要求6所述的一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，其特征在于:所述銅柱選用紫銅材質(zhì)。8.如權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，其特征在于:所述直線電機(jī)控制所述直線電機(jī)連接件在所述導(dǎo)軌上垂直上下運(yùn)行，所述直線電機(jī)連接件控制所述橫向?qū)U帶動(dòng)所述次級(jí)線圈垂直上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所述次級(jí)線圈的定位； 通過(guò)改變所述次級(jí)線圈與所述初級(jí)線圈的軸向相對(duì)位置，從而改變互感和調(diào)節(jié)感應(yīng)電壓。9.如權(quán)利要求8所述的一種超導(dǎo)電纜交流損耗補(bǔ)償測(cè)量裝置，其特征在于:通過(guò)LABVIEff軟件控制所述直線電機(jī)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)次級(jí)線圈的位置，使所述次級(jí)線圈在所述初級(jí)線圈中心垂直上下運(yùn)動(dòng)，并采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所述次級(jí)線圈的端電壓信息和電流信息，根據(jù)所述電壓信息和電流信息判定所述次級(jí)線圈的位置，產(chǎn)生所需的補(bǔ)償電壓。
【文檔編號(hào)】G01R27/26GK105823934SQ201510011982
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日
【發(fā)明人】諸嘉慧, 丘明, 李振明, 陳盼盼, 劉偉
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)北京市電力公司