刚在研究 LNG 潜液泵,原来潜液泵电机上用的电缆要浸泡在 -165℃ 超低温 LNG 介质中,这远远超出我的认知水平,家里用的电缆温度一低就会脆裂,泡在超低温介质中的电缆是什么样子的呢?
图 1 LNG 潜液泵
LNG潜液泵上用的超低温电缆,超低温电缆要浸泡在-162℃的LNG液体中,对导线及保护层的材质要求很高。

图 2 超低温电缆实物图


图 3 LNG 潜液泵超低温电缆

图 4 LNG 潜液泵 罐外电气接线端子
超低温电缆产品描述:
CryoCable™ is a robust, 4-wire cable for use in cryogenic environments to room temperature. The cable is designed around 32 AWG (203 µm) diameter superconductive wires consisting of a NbTi core (128 µm diameter) and a Cu-10% Ni jacket.
- 4 32 AWG wires: Nb-48wt%Ti core with Cu-10wt%Ni jacket, CuNi to NbTi cross sectional area ratio = 1.5:1
- Each wire overcoated with Teflon® (PFA) insulation 0.003 in (75 µm) thick; wires cabled with approx. 25 mm twist pitch
- Clear Teflon® (PFA) extruded over the four-wire cable to an overall diameter of approx. 1.2 mm (0.048 in)
- Cable overbraided with 304 stainless steel wire
- Clear Teflon® (PFA) extruded over the entire cable; finished cable has an overall diameter of 2.4 mm ±0.2 mm (0.095 in ±0.008 in)
下图是国外某公司超低温电缆内购构造图及产品说明,这是一种超导多芯复合电缆的截面结构图,其设计兼顾了超导性能、电气绝缘与机械防护:
导电线芯:采用 NbTi 超导合金作为核心导电材料,外层 CuNi 护套既提供稳定的支撑,也在超导失超时起到分流保护作用。
绝缘与成缆:每根导线均采用 PFA(高性能氟塑料)绝缘,并通过绞合工艺提升缆线的柔韧性。
防护结构:304 不锈钢编织层为缆线提供了优异的抗拉伸和抗磨损能力,外层 PFA 护套则进一步强化了绝缘和耐化学腐蚀性能。
尺寸控制:成品缆线外径被精确控制在 2.4mm 左右,适合对空间和重量有严格要求的低温超导应用场景。
图 5 超低温电缆内部构造及组成(点击上图看大图)
超低温电缆特性:
Robust: the NbTi wire cores are strong and fatigue-resistant, and the cable overbraid of 304 stainless steel adds significant strength and is crush-resistant.
- Low heat leak due to all-metal alloy and Teflon® construction
- Solderable: the CuNi wire surface is easy to solder with conventional rosin fluxes
- Cryo-compatible: all Teflon® (PFA) insulation is heat-strippable for ease of preparation
下图是国外某品牌超低温电缆内部结构、零部件组成和性能参数。兼具高机械强度、低热泄漏、可焊接性和低温兼容性,在 4.2 K(液氦温区)下进入超导态,电阻为零。适用于低温物理实验、超导磁体、核磁共振(NMR)等对低电阻和高可靠性有严格要求的领域。
图 6 超低温电缆特性(点击上图看大图)
性能参数:
- Minimum bend radius: 15 mm (0.6 in)
- Critical temperature: 9.8 K
- Critical field: 10 T
表 1 温度特性表
| Temperature(K) | |||
| 295 | 77 | 4.2 | |
| Wire resistance - per wire (Ω/m) | 9.2 | 8.4 | 010 |
| Overbraid resistance (Ω/m) | 0.90 | 0.64 | 0.62 |
| Thermal conductivity -entire cable assembly (Ω/(m·K)) | 7.6 | 2.8 | 0.17 |
| 10: Superconductingassembly (Ω/(m·K)) | |||
超低温电缆的电阻随着温度的降低而降低,在4K温度条件时已经是超导体了。
参考文献:https://www.lakeshore.com/products/categories/overview/temperature-products/cryogenic-accessories/cryogenic-cable
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文章作者: 尚延伟 原文链接:https://www.cad2d3d.com/post-2320.html




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