A new method of reconstructing current paths in HTS tapes with defects

Abstract

We propose a new method for calculating current paths in high-temperature superconductive (HTS) tapes with various defects including cracks, non-superconducting inclusions, and superconducting inclusions with lower local critical current density. The calculation method is based on a model of critical state which takes into account the dependence of the critical current on the magnetic field. The method allows us to calculate the spatial distribution of currents flowing through the defective HTS tape for both currents induced by the external magnetic field and transport currents from an external source. For both cases, we performed simulations of the current distributions in these tapes with different types of defects and have shown that the combination of the action of the magnetic field and transport current leads to a more detailed identification of the boundaries and shape of the defects. The proposed method is adapted for calculating modern superconductors in real superconducting devices and may be more useful as compared to the conventional magnetometric diagnostic studies, when the tape is affected by the magnetic field only.

Магнитометрическая Диагностика Дефектов Высокотемпературных Сверхпроводящих Лент В Градиентном Магнитном Поле

“…Вид выражения (8) выбирался так, чтобы численное решение задачи требовало минимальных затрат компьютерного времени. Апробация данного подхода, проведенная в работах [6,7], показала его эффективность.…”

“…Прямая задача (3)−(6), (8)−(12) решается численно, детали численных алгоритмов решения даны в работах [6,7].…”

“…Вследствие такого типа намагничивания данная методика не позволяет определить величину плотности критического тока в центральной части ленты. Одновременное воздействие магнитного поля и транспортного тока может снять эту проблему, поскольку приложение транспортного тока смещает область малых токов от центра к периферии [7]. Однако одновременное намагничивание и пропускание транспортного тока через ленты технически затруднительно, особенно для длинных лент.…”

Прецизионная Магнитометрическая Диагностика Неоднородностей Критического Тока В Высокотемпературных Сверхпроводящих Лентах

“…Первый и третий из перечисленных недостатков могут быть устра-нены намагничиванием ленты пространственно неоднородным полем. Для выбора оптимальной конфигурации ВМП в рамках двухэкспонен-циального приближения (2) нами проведен предварительный расчет распределения плотности токов при однородном и неоднородном намаг-ничивании с использованием модельных подходов [6,7]. Выбранное нами оптимальное неоднородное намагничивание обеспечивалось линейкой постоянных магнитов, поляризация каждого из которых противополож-на поляризации двух ближайших соседей (рис.…”

“…Максимальное значение наведенных токов наблюдается в области стыков соседних магнитов (там, где магнитное поле равно нулю). Экспериментальное воспроизведение неоднородной намагниченности и последующее восстановление токов остаточной на-магниченности полностью подтвердили результаты модельного расчета по методике [6,7]. Экспериментально определенные токовые линии представлены на рис.…”