Analisi della trasmissione di potenza senza fili attraverso bobine superconduttive

Questo lavoro di tesi si svolge nell’ambito di una collaborazione di ricerca con il laboratorio di superconduttività applicata della Penn State University. La ricerca consiste nell’analisi dell’accoppiamento induttivo e del trasferimento di potenza elettrica di un sistema wireless ibrido composto da una bobina avvolta con nastri superconduttori ad alta temperatura critica come trasmittente e una bobina di rame come ricevente. Gli obiettivi del lavoro di tesi si possono articolare più in dettaglio nel modo seguente: - Progettazione e realizzazione di un sistema di potenza wireless comprendente una bobina superconduttiva ad alta temperatura critica in YBCO; - Misurazione di segnali di tensione e corrente dipendenti dal tempo; - Determinazione sperimentale del rendimento di trasmissione di potenza del sistema, anche al variare della distanza tra le bobine stesse; - Confronto del rendimento del sistema superconduttivo con quello caratteristico di bobine resistive convenzionali accoppiate magneticamente in risonanza. Per fare questo paragone, le stesse due bobine (quella trasmittente di YBCO e quella ricevente di rame) sono state alimentate nella gamma di frequenze 2 – 12 kHz in due condizioni diversi: a temperatura ambiente e in azoto liquido. Nel primo caso la corrente nella bobina trasmittente fluisce nel substrato di rame (rendendo l’accoppiamento tra trasmittente e ricevente di tipo rame – rame); nel secondo caso in cui la bobina viene raffreddata dall’azoto liquido, la corrente fluisce invece nello strato superconduttivo della bobina trasmittente (rendendo l’accoppiamento superconduttivo – rame). In questo modo il confronto tra i due casi è molto omogeneo, in quanto viene impiegato lo stesso sistema. I risultati mostrano che, nel presente caso di studio, l’efficienza del trasferimento di potenza è 10 volte superiore nella configurazione che include la bobina superconduttiva.