第二代高温超导体超导股线交直流特性研究

发布时间：2017-06-26 04:00

  本文关键词：第二代高温超导体超导股线交直流特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着超导科学技术的发展,高温超导材料在机械性能和电磁特性上取得了显著的进步。与其他超导材料相比,第二代高温超导导体(REBCO CC)具有较低的损耗和高载流能力的特点。近些年,第二代高温超导导体实现了大规模商业化生产,因此极大地促进了高温超导导体在超导电缆、超导变压器,超导限流器和高场磁体等电力设备的应用。近期,用于电力设备的超导高载流导体被相继提出,例如Roebel Assembled Coated Conductor, twisted stacked-tape cable和compact conductor on round core cables。本文设计研究了一种新型的高温超导导体,由第二代高温超导材料REBCOCC制作而成,呈中心对称结构。高温超导股线主要有超导部分、金属填充部分和金属包套部分。分析了高温超导股线结构的特点,详细介绍了股线各个部分材料的设计和选择,加工制作了高温超导股线,详细介绍了股线的加工流程。利用Ansoft Maxwell软件建立高温超导股线模型,得到了股线自场下的磁场分布,使用插值法根据自场下磁场分布计算出自场下股线临界电流。在自场下临界电流仿真计算方法的基础上,又进一步计算出股线在恒定外场的临界电流,给出了临界电流随磁场强度和磁场角度的变化曲线,分析了其变化规律。在液氮温度下对其自场临界电流和外场下临界电流分别进行了测量,实验结果与仿真结果基本吻合,证明了计算的合理性。交流损耗对于任何一个交流设备的设计都是是一个重要的因素,它从而决定了相应的冷却系统的容量和运行效率。分别从理论上讨论了高温超导股线的磁滞损耗、涡流损耗和耦合损耗。通过有限元法分析和模拟的磁场分布,不同的模型被用来计算股线不同的损耗类型。建立损耗测量平台,股线交流损耗也在77 K下用传统的电法进行测量并与计算结果比较。表明计算正确性,并对损耗进行分析。
【关键词】：高温超导导体 股线 临界电流 交流损耗
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM26
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题的背景及意义9-10
• 1.2 国外大电流超导导体的现状10-15
• 1.2.1 CORC导体10-11
• 1.2.2 Roebel Cable导体11-12
• 1.2.3 TSTC导体12-13
• 1.2.4 HTS High Current Cable13-14
• 1.2.5 100kA HTS Conductor14-15
• 1.3 国内超导导体的研究现状15-16
• 1.3.1 高温超导大电流引线15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 高温超导体超导股线的设计与制作18-24
• 2.1 高温超导股线的设计18-19
• 2.2 高温超导股线的制作19-23
• 2.2.1 股线的制作工程20-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 高温超导股线直流特性的分析研究24-33
• 3.1 高温超导股线的磁场仿真24-26
• 3.1.1 高温超导股线模型24-25
• 3.1.2 高温超导股线仿真25-26
• 3.2 高温超导股线的临界电流计算26-30
• 3.3 外场下股线临界电流的计算30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 股线直流特性试实验研究33-40
• 4.1 自场下股线临界电流33-36
• 4.1.1 临界电流实验33-34
• 4.1.2 实验数据处理34-36
• 4.2 外场下临界电流的实验36-39
• 4.2.1 临界电流实验36-38
• 4.2.2 外场下临界电流实验结果38-39
• 4.3 本章小结39-40
• 第5章 高温超导股线交流损耗的研究40-53
• 5.1 高温超导股线的损耗分析40
• 5.2 高温超导股线的损耗计算40-46
• 5.2.1 磁滞损耗的计算41-43
• 5.2.2 涡流损耗计算43-44
• 5.2.3 耦合损耗的计算44-45
• 5.2.4 高温超导股线交流损耗计算45-46
• 5.3 高温超导股线交流损耗实验46-49
• 5.3.1 交流损耗实验平台46-48
• 5.3.2 实验测量48-49
• 5.4 交流损耗的结果分析49-52
• 5.5 本章小结52-53
• 第6章 总结与展望53-55
• 6.1 总结53-54
• 6.2 展望54-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研工作59-60
• 致谢60

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