超導應用需要精確的大電流、低壓電源來為磁體供電和測試先進的高溫超導電纜。Magna-Power的電流饋電式程控直流電源通過提供強大的可擴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。
超導體導論
超導體是一種材料，當冷卻到某個臨界溫度以下時，其電阻幾乎為零。這種顯著的特性允許電流流過它們，而不會產生通常與標準導體相關的能量損失。當這些材料被制成電磁體時，其結果是高效的電力傳輸和令人難以置信的強大磁場——這兩者對于粒子加速器、磁共振成像（MRI）、量子計算和聚變等離子體等先進應用都是不可或缺的。
然而，高溫超導體（HTS）的突破極大地改變了這一限制。高溫超導材料，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導體）的材料，可以在更高的溫度下實現(xiàn)超導性，通常在液氮溫度（77 K，-196°C）左右。液氮比液氦更經濟、更容易獲得，大大降低了超導系統(tǒng)的資本和運營成本。隨著高溫超導技術的這些發(fā)展，廣泛實用的超導技術的前景變得更加明顯。從未來聚變能反應堆（托卡馬克）中更緊湊的超導磁體到可能徹底改變配電的超導輸電線路，高溫超導材料在使大規(guī)模超導應用既可行又經濟高效方面處于領先地位。
超導體直流電源要求
根據定義，超導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。在設計、測試和為超導磁體供電或測試超導電纜時，這種超低電阻環(huán)境帶來了獨特的挑戰(zhàn)：該應用通常需要在非常低的電壓下產生異常高的電流。
為什么需要低電壓？
最小電阻降：在超導體中，一旦達到工作溫度，電阻損失可以忽略不計。這意味著只需要很小的電壓降就可以驅動大電流通過超導線圈或電纜。
安全性和系統(tǒng)復雜性：保持低電源電壓可以降低電氣絕緣要求，減少大電流測試設置中的安全隱患，特別是在多個電源系統(tǒng)可能并排運行的研究或工業(yè)實驗室環(huán)境中。
為什么電流很大？
磁場要求：聚變研究中使用的超導磁體，就像托卡馬克反應堆中的超導磁體一樣，需要強大的磁場。為了產生這些磁場，工程師們使用了必須承載數千至數十萬安培電流的大型線圈。
超導鑒定和測試：開發(fā)高溫超導（HTS）導線的組織需要表征其在實際工作電流下的性能，需要能夠準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：超導磁體通常對電流的快速變化很敏感，這可能會引起機械應力或導致失超（超導性的突然喪失）?？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)和生產環(huán)境中，超導體表征經常涉及在各種條件下重復復雜的電流分布?？删幊屉娫词构こ處熌軌蜃詣踊@些過程，提高一致性和數據準確性。
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測試應用不可或缺的一部分。無論是為聚變實驗的托卡馬克勵磁線圈供電，還是在測試和驗證期間為超導導線供電，Magna-Power的垂直集成、電流饋電拓撲、靈活的冷卻解決方案和深厚的工程專業(yè)知識相結合，使其能夠提供針對安全性、性能和可靠性進行優(yōu)化的高電流解決方案。能夠在內部加工原材料和設計大電流母線解決方案，這意味著Magna-Power可以快速迭代新設計，并集成最新和最強大的功率半導體，以擴大其產品線。
多種規(guī)格的千安培級的標準化產品，具有可靠的電流饋電功率處理
Magna-Power的標準TS系列電源涵蓋數百種型號和數千種配置，能夠提供從幾安培到數百千安培的電流。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TS系列單元可以主從并行配置，以實現(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撲，確保在電阻性、電容性或高電感性負載下穩(wěn)定的電流輸出，高容錯性，以及在苛刻負載條件下可預測的系統(tǒng)行為。這些標準配置為擴展您的電源需求提供了一條直接途徑，同時簡化了通常與超高電流應用相關的復雜性。憑借為超導項目供電的深厚傳統(tǒng)，Magna-Power的可編程直流電源系列不斷發(fā)展，以滿足工業(yè)和科學用戶的嚴格電力需求。
靈活的冷卻解決方案和集成選項
Magna-Power的機架式機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。這些機柜可以容納風冷或水冷TS系列電源，通常將多個單元組合成一個解決方案：
集成冷卻系統(tǒng)：集成在機架中的風冷產品包括頂部安裝的風扇，用于吸入冷空氣并排出頂部的熱量。對于水冷機組，為機架的公共入口和出口提供歧管，方便與設施供水的連接。
諧波中和：大型機架外殼系統(tǒng)可以包括可選的輸入諧波濾波器，確保在并聯(lián)運行多個大電流電源時具有較低的總諧波失真（THD-I）。
可用配件：Magna-Power提供各種機架配件，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。機架配置一起定義，并提供唯一標識符以供參考。
有了這些全面的集成選項，您的超高電流電源解決方案仍然是模塊化和可管理的，簡化了從采購和設置到日常操作和維護的一切。
大電流布線，簡化集成
大電流超導應用通常需要能夠承載數千安培電流而不會產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系列母線配對而設計的高電流、極其靈活、高股數和低阻抗布線，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，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TS系列母線都包括足夠的連接點，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：簡化設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用，無論是微調超導磁體的場均勻性還是表征高溫超導電纜的細微行為，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)連接中進行高精度隔離測量，然后用DBx模塊的溫度穩(wěn)定控制器驅動電源的模擬輸入，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
超導應用—從托卡馬克等聚變反應堆中必不可少的超強磁體到新型高溫超導（HTS）電纜—需要在低電壓下運行的精確大電流電源。在本文中，我們將探討Magna-Power強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利用獨特的電流饋電拓撲結構，提供能夠達到數百千安的標準電源，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。憑借數十年的經驗和垂直整合的美國生產制造體系，Magna-Power隨時準備為每個系統(tǒng)量身定制，以滿足超導研究、測試和工業(yè)規(guī)模實施的特定需求。
