超導(dǎo)應(yīng)用需要精確的大電流、低壓電源來為磁體供電和測試先進(jìn)的高溫超導(dǎo)電纜。Magna-Power的電流饋電式程控直流電源通過提供強(qiáng)大的可擴(kuò)展的解決方案來滿足這些需求，并可以幫助客戶提供靈活的冷卻方式，專用的大電流線材和超精密的測量配件。
超導(dǎo)體導(dǎo)論
超導(dǎo)體是一種材料，當(dāng)冷卻到某個(gè)臨界溫度以下時(shí)，其電阻幾乎為零。這種顯著的特性允許電流流過它們，而不會產(chǎn)生通常與標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)體相關(guān)的能量損失。當(dāng)這些材料被制成電磁體時(shí)，其結(jié)果是高效的電力傳輸和令人難以置信的強(qiáng)大磁場——這兩者對于粒子加速器、磁共振成像（MRI）、量子計(jì)算和聚變等離子體等先進(jìn)應(yīng)用都是不可或缺的。
然而，高溫超導(dǎo)體（HTS）的突破極大地改變了這一限制。高溫超導(dǎo)材料，例如基于含有稀土元素和氧化銅的陶瓷化合物（通常稱為REBCO或YBCO導(dǎo)體）的材料，可以在更高的溫度下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性，通常在液氮溫度（77 K，-196°C）左右。液氮比液氦更經(jīng)濟(jì)、更容易獲得，大大降低了超導(dǎo)系統(tǒng)的資本和運(yùn)營成本。隨著高溫超導(dǎo)技術(shù)的這些發(fā)展，廣泛實(shí)用的超導(dǎo)技術(shù)的前景變得更加明顯。從未來聚變能反應(yīng)堆（托卡馬克）中更緊湊的超導(dǎo)磁體到可能徹底改變配電的超導(dǎo)輸電線路，高溫超導(dǎo)材料在使大規(guī)模超導(dǎo)應(yīng)用既可行又經(jīng)濟(jì)高效方面處于領(lǐng)先地位。
超導(dǎo)體直流電源要求
根據(jù)定義，超導(dǎo)體在臨界溫度以下表現(xiàn)出極低的電阻，甚至可以忽略不計(jì)。在設(shè)計(jì)、測試和為超導(dǎo)磁體供電或測試超導(dǎo)電纜時(shí)，這種超低電阻環(huán)境帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)：該應(yīng)用通常需要在非常低的電壓下產(chǎn)生異常高的電流。
為什么需要低電壓？
最小電阻降：在超導(dǎo)體中，一旦達(dá)到工作溫度，電阻損失可以忽略不計(jì)。這意味著只需要很小的電壓降就可以驅(qū)動大電流通過超導(dǎo)線圈或電纜。
安全性和系統(tǒng)復(fù)雜性：保持低電源電壓可以降低電氣絕緣要求，減少大電流測試設(shè)置中的安全隱患，特別是在多個(gè)電源系統(tǒng)可能并排運(yùn)行的研究或工業(yè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中。
為什么電流很大？
磁場要求：聚變研究中使用的超導(dǎo)磁體，就像托卡馬克反應(yīng)堆中的超導(dǎo)磁體一樣，需要強(qiáng)大的磁場。為了產(chǎn)生這些磁場，工程師們使用了必須承載數(shù)千至數(shù)十萬安培電流的大型線圈。
超導(dǎo)鑒定和測試：開發(fā)高溫超導(dǎo)（HTS）導(dǎo)線的組織需要表征其在實(shí)際工作電流下的性能，需要能夠準(zhǔn)確可靠地輸送高電流。
電流變化和控制的可編程性
平穩(wěn)上升和下降：超導(dǎo)磁體通常對電流的快速變化很敏感，這可能會引起機(jī)械應(yīng)力或?qū)е率Сǔ瑢?dǎo)性的突然喪失）?？删幊讨绷麟娫丛试S精確的電流分析，確保超導(dǎo)系統(tǒng)的受控通電和斷電。
自動化測試協(xié)議：在研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)境中，超導(dǎo)體表征經(jīng)常涉及在各種條件下重復(fù)復(fù)雜的電流分布?？删幊屉娫词构こ處熌軌蜃詣踊@些過程，提高一致性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
Magna-Power大電流程控直流電源
幾十年來，Magna-Power的大電流電源一直是超導(dǎo)測試應(yīng)用不可或缺的一部分。無論是為聚變實(shí)驗(yàn)的托卡馬克勵磁線圈供電，還是在測試和驗(yàn)證期間為超導(dǎo)導(dǎo)線供電，Magna-Power的垂直集成、電流饋電拓?fù)洹㈧`活的冷卻解決方案和深厚的工程專業(yè)知識相結(jié)合，使其能夠提供針對安全性、性能和可靠性進(jìn)行優(yōu)化的高電流解決方案。能夠在內(nèi)部加工原材料和設(shè)計(jì)大電流母線解決方案，這意味著Magna-Power可以快速迭代新設(shè)計(jì)，并集成最新和最強(qiáng)大的功率半導(dǎo)體，以擴(kuò)大其產(chǎn)品線。
多種規(guī)格的千安培級的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，具有可靠的電流饋電功率處理
Magna-Power的標(biāo)準(zhǔn)TS系列電源涵蓋數(shù)百種型號和數(shù)千種配置，能夠提供從幾安培到數(shù)百千安培的電流。例如，低壓大電流型號包括：
TSD10-2000（0-10 Vdc，0-2000 Adc，4U）
TSD10-4000（0-10 Vdc，0-4000 Adc，8U）
TSD10-6000（0-10 Vdc，0-6000 Adc，12U）
TSD10-8000（0-10 dc，0-8000 Adc，16U）
多個(gè)TS系列單元可以主從并行配置，以實(shí)現(xiàn)更高的電流水平。
每種型號都利用了該公司的電流饋電功率處理拓?fù)?，確保在電阻性、電容性或高電感性負(fù)載下穩(wěn)定的電流輸出，高容錯性，以及在苛刻負(fù)載條件下可預(yù)測的系統(tǒng)行為。這些標(biāo)準(zhǔn)配置為擴(kuò)展您的電源需求提供了一條直接途徑，同時(shí)簡化了通常與超高電流應(yīng)用相關(guān)的復(fù)雜性。憑借為超導(dǎo)項(xiàng)目供電的深厚傳統(tǒng)，Magna-Power的可編程直流電源系列不斷發(fā)展，以滿足工業(yè)和科學(xué)用戶的嚴(yán)格電力需求。
靈活的冷卻解決方案和集成選項(xiàng)
Magna-Power的機(jī)架式機(jī)箱提供各種靈活的交鑰匙安裝和冷卻解決方案，以滿足特定的安裝要求。這些機(jī)柜可以容納風(fēng)冷或水冷TS系列電源，通常將多個(gè)單元組合成一個(gè)解決方案：
集成冷卻系統(tǒng)：集成在機(jī)架中的風(fēng)冷產(chǎn)品包括頂部安裝的風(fēng)扇，用于吸入冷空氣并排出頂部的熱量。對于水冷機(jī)組，為機(jī)架的公共入口和出口提供歧管，方便與設(shè)施供水的連接。
諧波中和：大型機(jī)架外殼系統(tǒng)可以包括可選的輸入諧波濾波器，確保在并聯(lián)運(yùn)行多個(gè)大電流電源時(shí)具有較低的總諧波失真（THD-I）。
可用配件：Magna-Power提供各種機(jī)架配件，如交流斷路器、普通交流入口母線和配電、緊急停止按鈕、落地式底座等。機(jī)架配置一起定義，并提供唯一標(biāo)識符以供參考。
有了這些全面的集成選項(xiàng)，您的超高電流電源解決方案仍然是模塊化和可管理的，簡化了從采購和設(shè)置到日常操作和維護(hù)的一切。
大電流布線，簡化集成
大電流超導(dǎo)應(yīng)用通常需要能夠承載數(shù)千安培電流而不會產(chǎn)生過多熱量或電壓降的專用連接器和電纜。通常，這些大電流連接需要制造大型定制銅母線，這需要工程資源，而且成本很高。
Magna-Power提供專為與其TS系列母線配對而設(shè)計(jì)的高電流、極其靈活、高股數(shù)和低阻抗布線，其主要功能如下：
高耐久性絕緣套管：電纜由丙烯酸涂層編織玻璃纖維套管保護(hù)，提供高耐磨性（2500次循環(huán)，SAE ARP 1 536）和6000 Vdc絕緣，確保在工業(yè)或研發(fā)環(huán)境中的耐用性和長使用壽命。
高電流容量：每根電纜為1000Adc，具有極低的阻抗（0.020 m?/ft），非常靈活。多條電纜可以并聯(lián)連接，以滿足更高的電流要求。每個(gè)TS系列母線都包括足夠的連接點(diǎn)，以允許電纜承載全部電流。
從1英尺到300英尺的各種長度選項(xiàng)：簡化設(shè)備或測試臺可能位于距離電源不同距離的安裝。
通過將這些專用電纜與TS系列電源相結(jié)合，Magna-Power消除了大電流集成的猜測，確保了安全性和易于安裝。
超精密附加或DIY輸入
對于需要超精確測量和控制的應(yīng)用，無論是微調(diào)超導(dǎo)磁體的場均勻性還是表征高溫超導(dǎo)電纜的細(xì)微行為，Magna Power都提供了DBx模塊。此附加配件提供：
高精度：具有溫度穩(wěn)定控制器的高性能D/A和A/D轉(zhuǎn)換器提供高粒度編程（18位）和讀回（24位）分辨率。
高穩(wěn)定性：超穩(wěn)定磁通門直流電流互感器（DCCT）用于從與電源直流輸出的串聯(lián)連接中進(jìn)行高精度隔離測量，然后用DBx模塊的溫度穩(wěn)定控制器驅(qū)動電源的模擬輸入，提供<50ppm的穩(wěn)定性。
交鑰匙配置：系統(tǒng)直接從工廠發(fā)貨和測試，與電源、DBx模塊、機(jī)架外殼、布線和冷卻完全集成。
對于希望提供自己的高精度參考并執(zhí)行外部糾錯的客戶，Magna-Power為其電源提供模擬輸入，這是我們控制器的直接模擬路徑。
總結(jié)
超導(dǎo)應(yīng)用—從托卡馬克等聚變反應(yīng)堆中必不可少的超強(qiáng)磁體到新型高溫超導(dǎo)（HTS）電纜—需要在低電壓下運(yùn)行的精確大電流電源。在本文中，我們將探討Magna-Power強(qiáng)大的程控直流電源解決方案如何滿足這些具有挑戰(zhàn)性的要求。Magna-Power利用獨(dú)特的電流饋電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供能夠達(dá)到數(shù)百千安的標(biāo)準(zhǔn)電源，提供靈活的冷卻，簡化與專用大電流布線的集成，并通過DBx模塊提供可選的超精密測量。憑借數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)和垂直整合的美國生產(chǎn)制造體系，Magna-Power隨時(shí)準(zhǔn)備為每個(gè)系統(tǒng)量身定制，以滿足超導(dǎo)研究、測試和工業(yè)規(guī)模實(shí)施的特定需求。
