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MATERIAIS ELÉTRICOSANÁLISE NÚMERICA DE NÃO CONFORMIDADES E ANISOTROPIA EM BOBINAS DE SUPERCONDUTORES DE ALTA TEMPERATURA
18/04/2023 07:10:29 AM
Aracaju – Sergipe – Brasil
Integrantes do estudo
• DIEGO GONÇALEZ MARTINEZ
• MARIA RAQUEL SANTOS MOURA
• WENDELL BATISTA DOS SANTOS
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Resumo
• Realização de análise numérica em Bobinas de Supercondutor de Alta Temperatura, considerando a anisotropia e não uniformidade no comprimento e largura.
• Comparando os efeitos causados na corrente critica em corrente continua e a fuga de corrente na AC.
• Software COMSOL MULTIPHYSICS.
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Introdução
• YBCO (OXIDO DE ÍTRIO COBRE BÁRIO)
• Supercondutores de alta temperatura.
• Aplicações do HTS
• Análise da performance do HTS é muito estudada, porém poucos consideram as não uniformidades nas propriedades do material nas características do HTS
• ANISOTROPIA: Não uniformidades na microestrutura do material
• Estudo da Corrente máxima permitida (corrente critica) em DC e perda de Corrente em AC
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MODELAGEM EM ELEMENTOS FINITOS
• MODELAGEM POR ELEMENTOS FINITOS
• COMSOL 4.3
• MODELO ESTUDADO:
BOBINA ESFERICA
Raio Interior: 30 mm
Distância entre voltas: 200 μm
Largura da Fita: 12 mm
Espessura da Fita: 1 μm
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MODELAGEM EM ELEMENTOS FINITOS
• CÁLCULO DA CORRENTE CRITICA
• SENDO: B = Magnitude do campo elétrico, B0 = 4,6 mT;
• u = 2,015.
• θ = ângulo entre o Campo Magnético B e a superfície da fita;
• J0 = Corrente Critica em 77 K
• CONTUDO, J0 não é constante em não conformidades na largura da fita.
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• MODELOS UTILIZADOS
• TESTADOS COM 10, 20 E 50 VOLTAS.
MODELAGEM EM ELEMENTOS FINITOS
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ANÁLISE EM DC
• MOTIVAÇÃO
• CORRENTE CRITÍCA É EQUIVALENTE A MÉDIA DO CAMPO ELÉTRICO, DESCRITO POR:
• Para comparação, é utilizado E0 = 1 μV/cm
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Onde: N é o número de voltas da bobina;R é o raio em cada da bobina em cada volta; eE representa o campo elétrico local
ANÁLISE EM DC
• ANÁLISE EM CADA UM DOS MODELOS COM A COMPARAÇÃO COM O MODELO 1 (APENAS ANISOTROPIA)
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BOBINA 50 VOLTAS
MODELO
CORRENTE CRÍTICA
1 66 A
2a 62 A
2b 54 A
3a 51 A
3b 51 A
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ANÁLISE EM AC
• MOTIVAÇÃO PARA A ANÁLISE
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PROBLEMAS NO SISTEMA DE REFRIGERAÇÃOCOMPLEXIDADE NO PROJETO
EFICIÊNCIA
ANÁLISE EM AC
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Não uniformidades na largura da fita apresenta maior efeito que no comprimento
BOBINAS DE 50 VOLTAS
ANÁLISE EM AC
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Comparando Modelo 1 (anisotropia) com Modelo 2ª e 2b (Não uniformidade ao longo da largura).Quanto maior o número de voltas, maior a perda
ANÁLISE EM AC
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Comparando Modelo 1 (anisotropia) com Modelo 3a e 3b (Não uniformidade ao longo do comprimento).PRATICAMENTE NÃO EXISTE DIFERENÇA, ou seja, não conformidades ao longo do comprimento pouco interfere na perda de corrente!
CONCLUSÃO
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ANÁLISE EM DC ANÁLISE EM AC
• Não uniformidades na largura APRESENTA GRANDE BAIXA NA
CORRENTE CRÍTICA
• Por outro lado, não uniformidades ao longo do comprimento apresenta
grande queda na corrente crítica para pequenas bobinas, mas seu efeito é
menos sensível para bobinas maiores.
• Não uniformidades na largura APRESENTA GRANDE CRESCIMENO
NA PERDA DE CORRENTE
• Não uniformidades ao longo do comprimento, PRATICAMENTE NÃO
JÁ EFEITO NA PERDA DE CORRENTE
Contribuições acadêmicas e para sociedade
• AUXILIO NO PROJETO DE MÁQUINAS QUE UTILIZANDO BOBINAS HTS.
• Terapia De Radiação Com Feixe De Prótons (PBRT- Proton Beam Radiation Therapy) aperfeiçoado pelo MIT com bobinas supercondutoras, tornando o equipamento menor e mais barato
• Fontes: http://news.mit.edu/2015/making-cancer-treatment-more-accessible-0604
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MATERIAIS ELÉTRICOSANÁLISE NÚMERICA DE NÃO CONFORMIDADES E ANISOTROPIA EM BOBINAS DE SUPERCONDUTORES DE ALTA TEMPERATURA
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Aracaju – Sergipe – Brasil
