There are many kinds of high temperature superconducting (HTS) application using Bi-2223 tape which is the most commercialized HTS material. Also, resistive superconducting fault current limiters (SFCLs) have been developed using many kinds of superconducting material such as YBCO thin film, Bi-2212 bulk and so on. However, SFCL using Bi-2223 tape has never been developed. This paper deals with the feasibility study on SFCL using Bi-2223 wire. The over-current behaviors of Bi-2223 short-length sample were measured. To make the resistive SFCL, two small-scale bifilar winding modules using 7m Bi-2223 wire were fabricated; i.e. solenoid type bifilar coil and pancake type one. The short-circuit tests of the coils were successfully performed up to 16 V$_{rms}$ From these tests, the current limiting capabilities of Bi-2223 bifilar coils were confirmed and current limiting performances between two winding types were compared. In addition, the feasibility of resistive SFCL using another HTS wire, i.e. YBCO coated conductor, was also investigated.
Racetrack coils are used in many areas of superconductivity applications such as generators, motors, maglev, wiggler magnets and so on. The fabrication and characteristics of race-track type High Tc Superconducting (HTS) magnets were carried out. The Magnet is composed of 3 pancake coils wound by 37-filamental Bi-2223/ Ag-alloy tapes. Quench current ($I_q$) of both whole magnet and 3 pancake coils were measured. At 77K under the self-field, $I_q$ of magnet was 12A, while in the case of middle pancake coil, $I_q$ was 15A. The upper pancake coils of racetrack magnet with iron plates, magnet having optimized current distribution and initial magnet are compared with each other through 3D FEA, manufacturing and testing these magnets. The measured performance of the upper pancake coil #3 with iron plates improved by 50% on the basis of initial pancake coil #3. Quench current ($I_q$) of field winding was 12A. In addition, the fabrication processes and the characteristics of HTS magnet are described.
According to the recent design of an HTS (High Temperature Superconducting) power transformer whose capacity is hundreds MVA, the rated current values of the low voltage side are generally over thousands amps. Considering the performance of the recent HTS wires, it is inevitable to use several HTS wires in parallel for large rated current. Lots of stacked HTS wires were fabricated and tested so far, and the results have showed that we have to transpose each wire in order to reduce the AC losses as well as to increase the current capacity. But many development programs about HTS transformers reveal that the transposition of the several wires during the winding process is quite difficult not only in case of the layer windings but also in case of the pancake type ones. So, we need transposed multiple HTS wire which we can handle like single wire or cable for the HTS windings of large capacity power transformer. We fabricated several kinds of samples of multiple HTS wire with transposition to apply it to the HTS windings of power transformer. The electrical characteristics such as critical currents or AC losses are analyzed by experiments in case by case. Finally we present the best design of a multiple HTS wire for power transformer.
Persistent mode HTS pancake coil has been fabricated using a coated conductor by a "wind-and-flip" method. A coated conductor with the length of 1.2 meters was divided at the center along the length. The sliced coated conductor was wound on a pair of bobbins with a diameter of around 4 cm and two pancake coils connected superconductively without a resistive joint were prepared. By flipping one of the pancake coils, the magnetic field generated by each coil is to be aligned to the same direction and generate meaningful magnetic field while the magnetic fields of two spit coils are canceled without flipping. Permanent current was induced by flowing current to the coil immersed in liquid nitrogen pool using a power supply. A magnetic field of 48.8 Gauss was generated when 20 A of current was flowing in the pancake coils. The "Wind and flip" method can be applied for the fabrication of a long solenoid magnet by winding a sliced coated conductor on a cylindrical bobbin. It is also introduced that the construction of multiple sets of pancake (or solenoid) coils is possible by a "wind-and-flip" method using a wide coated conductor.
Jo, Hyun-Chul;Yang, Seong-Eun;Kim, Young-Jae;Hwang, Young-Jin;Yoon, Yong-Soo;Chung, Yoon-Do;Ko, Tae-Kuk
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.11
no.1
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pp.30-34
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2009
This paper deals with charging and persistent-current mode operating characteristics of BSCCO magnet load using high-temperature superconducting (HTS) power supply. The HTS power supply consists of two heater-triggered switches, an iron-core transformer with the primary copper winding and the secondary BSCCO solenoid, and a BSCCO magnet load. The magnet load was fabricated by double pancake winding and its inductance is about 21 mH. A hall sensor was installed at the middle of the magnet load to measure the current in the load. In order to investigate the efficient pumping characteristics, operating tests of heater-triggered switch with respect to dc heater current were carried out, and the electromagnet current was determined by considering saturation characteristics of its iron core. The saturation characteristics of charged current in the magnet load were observed with respect to various pumping periods: 12 s, 14 s, 24 s and 32 s. After charging the magnet load, the persistent current was measured. The operating characteristics of the persistent current mode were mainly determined by joint resistance and magnet load.
고온초전도 마그넷은 저온초전도 마그넷과 달리 초전도선의 형태로 인한 이방성 때문에 마그넷의 형상에 따라 특성이 달라진다. 본 연구에서는 팬케이크 권선형 고온초전도 마그넷의 형상을 결정하는 요소 중에서 팬케이크 권선 사이의 공극 변화에 따른 특성을 계산하였다. 계산결과 최대의 중심자장을 발생하는 최적의 공극이 있음을 확인하였으며, 공극을 둠으로써 자장의 균일성도 향상됨을 확인하였다.
A magnetic field calculation method for toroidal type winding which has circular section was developed. At first, the equation for magnetic field by single filament coil was extended using numerical integration to estimate the entire interesting region of solenoid, especially winding region itself. And then, the magnetic field by toroidal arrangement of solenoids was computed with a coordinate transformation of vector fields. The superconducting magnet with toroidal arrangement can be made up of several tens of solenoid type double pancake windings for some applications such as superconducting magnetic energy storage system(SMES). In this system, the field calculation on the high-Tc superconducting(HTS) tape itself is very important because the entire system can be reached to a fault by magnetic stress of conductor or the critical current of superconducting tape can be dramatically reduced under its self field condition. To make matters worse, 3-dimensional analysis is indispensable for this type of magnet and the most of commercial programs with finite element method can be taken too much time for analysis and design. In this paper, a magnetic field calculation method for toroidal type winding with circular section was induced.
The fabrication and characteristics of HTS race-track type field coil for generators was carried out. Field coils are composed of 3 pancake coils wound by 37-filamental Bi-2223/Ag-alloy tapes. The winding machine is horizontal type. The critical currents (I$_c$) of the superconducting tapes were measured with variation of bending strain and external magnetic fields. I$_c$ of both whole field coils and 3 pancake coils were measured as a function of temperature. At 77K under the self-field, I$_c$ of whole field coils was 12A, while in the case of middle pancake coil, I$_c$ was 15A. The distribution of magnetic field B was obtained, using 3-D FEM. Our simulation showed that maximums of B${\bot}$A in x-y plane were locally distributed in both the upper and the lower coils. In addition, the fabrication processes and the characteristics of field coil are described.
Park, Dong-Keun;Bang, Joo-Seok;Yang, Seong-Eun;Ahn, Min-Cheol;Sim, Ki-Deok;Yoon, Yong-Soo;Nam, Kwan-Woo;Seok, Bok-Yeol;Ko, Tae-Kuk
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.9
no.3
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pp.21-25
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2007
Superconducting fault current limiter (SFCL) is attractive apparatus to reduce fault current in power grid. Since it is applied to the alternating current (AC) power line, the SFCL has losses in the normal operation. Recently, coated conductor (CC) is noticeable material employed for resistive bifilar winding type SFCL in many research groups. Bifilar structure is expected to have low AC loss by magnetic field offset as compared with the single tape structure in the same length. This paper reports about characteristic of bifilar pancake type coil for SFCL application in AC loss aspect. The bifilar coil is wound using CC with facing on HTS sides each other. Transport AC loss measurement and characteristic analysis of the bifilar coil using CC have been performed at 77K. The test results are compared with the Norris equations and the test results of non-inductively wound paralleled solenoid type coil which is suggested and tested in this group at present.
The superconducting Homopolar motor is manufactured and tested. Homopolar motor system is simple and solid as the field coil of the motor is fixed near the stator coil without rotating system. In this paper, a 5 kW fully superconducting homopolar motor which has high temperature superconducting armature and field coils is manufactured and tested in liquid nitrogen. The critical current test results of the used 2G superconducting wire, pancake coil for rotor winding and race-track coils for armature winding are reported. Also, the test result of rotating and operating performance is presented. The operating frequency is to be 5 Hz for low-speed rotating. The developed fully superconducting Homopolar motor is the world's first.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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