超伝導導体の交流電磁現象の解析

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東京電力株式会社 本庄 昇一

概要

電力をはじめとするエネルギー分野で超電導を利用する研究開発は、日米欧を中心に全世界で精力的に進められている。電力ケーブル、変圧器、限流器などの応用では、超電導線、あるいは、超電導導体に交流電流を通電することとなり、いわゆる交流損失が発生する。交流損失を低減することが研究開発の重要な柱であり、システムが成立するかどうかの決め手となる。一般に、実用超電導線は、特に交流用途の導体に見られるように、細いフィラメントが多数ツイストされた形で鋼など白金属の中に埋め込まれた複雑な構造を持ち、その交流電磁現象は大変複雑で、解析的な取り扱いや交流損失の計算は不可能である。
通常、問題の本質的な部分のみに焦点をあてて簡略化したモデルを構成し、諸計算を行うこととなる[l〕。
このような実状を考えると、問題を第1原理に則って取り扱う有限要素法は強力なツールになり得る。計算機の能力などの現実的な問題を別にすれば、原理的に万能な方法だからである。我々は、超電導電磁現象を取り扱うための機能を新たに開発してJMAGに登載し、その有効性を確認するとともに、現在、高温超電導ケーブルの開発との関連で興味が持たれている偏流現象と交流損失の問題に試験適用したので、概要を報告する。

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