机械应变及并联下的高温超导带材临界电流研究

发布时间：2017-10-15 14:30

  本文关键词：机械应变及并联下的高温超导带材临界电流研究

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【摘要】：随着高温超导技术的快速发展,高温超导技术已经被广泛应用于各个领域。但超导技术的应用归根结底取决于超导带材的性能,我们利用超导带材主要就是利用其电输运能力强的优势。与普通导线不同,高温超导带材的临界电流会受到很多因素的影响,轻则导致输运能力下降,重则失去超导性能,损坏设备。因此研究超导带材在不同情况下的临界电流非常重要。本文通过实验和仿真对高温超导带材的临界电流特性进行了分析。本文先简单介绍了超导带材的一些特性和基本理论,然后根据这些理论分别搭建了四引线法和剩磁法临界电流测量系统。先使用四引线法进行了短样品高温超导带材临界电流的测量,然后使用高温超导带材临界电流自动化连续测量系统对YBCO长带进行了临界电流测试,并进行了缺陷检测。两种方法各有优缺点,在以后超导带材的应用研究中要选取合适的方法。然后通过实验测量研究了机械特性对高温超导带材临界电流的影响。首先,引入等效弯曲曲率半径,通过物理建模方法计算得到了超导带材扭转弯曲下不同扭曲半径和扭距的等效弯曲曲率半径,并使用四引线法测量了超导带材扭转弯曲下的临界电流。将实验数据结果进行拟合得到了YBCO超导带材的临界电流与等效弯曲曲率半径的解析关系式,提供了一种分析扭转弯曲下高温超导带材临界电流的方法。然后又测量了不同拉力下YBCO超导带材的临界电流,得到了YBCO超导带材的临界张力。两种机械应变下的实验结果都可以作为以后超导设备设计的参考依据。最后通过ANSYS有限元软件对高温超导带材的电输运特性进行了仿真分析。通过自负载特性曲线和短样B-Ic曲线可以得到近似的临界电流。分析了宽厚比对带材临界电流的影响、增加不同排布的导磁材料对电输运能力的影响,并通过仿真计算分析了超导带材在不同并联堆叠方式下的电输运能力。
【关键词】：高温超导 输运能力 临界电流 扭转弯曲 并联堆叠
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM26
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 高温超导带材的发展及应用介绍12-13
• 1.3 高温超导带材直流电输运特性研究现状13-15
• 1.4 本文主要研究内容15-16
• 第二章 高温超导带材临界电流特性及理论16-26
• 2.1 超导体的基本性质16-17
• 2.2 高温超导带材的直流临界电流特性17-18
• 2.3 高温超导带材临界态模型简介18-21
• 2.4 高温超导带材的临界电流影响因素21-23
• 2.5 高温超导带材的各向异性23-26
• 2.5.1 第一代高温超导带材(Bi2223)临界电流各向异性23-24
• 2.5.2 第二代高温超导带材(YBCO)临界电流各向异性24-26
• 第三章 临界电流测量方法研究及实验测试26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 高温超导带材临界电流测量方法介绍26-27
• 3.3 四引线法测量高温超导带材临界电流27-30
• 3.3.1 四引线法介绍27
• 3.3.2 四引线法实验测量27-30
• 3.4 非接触法测量原理及实验系统搭建30-32
• 3.4.1 剩余磁场法测量原理30-31
• 3.4.2 非接触法实验系统介绍31-32
• 3.5 非接触法测量高温超导带材临界电流32-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 机械应变对高温超导带材临界电流的影响36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 扭转弯曲形变下YBCO高温超导带材临界电流特性研究36-41
• 4.2.1 带材扭转弯曲时的弯曲形变36-38
• 4.2.2 带材扭转弯曲实验38-39
• 4.2.3 带材扭转弯曲实验结果及分析39-40
• 4.2.4 实验结果与讨论40-41
• 4.3 拉力作用下高温超导带材临界电流特性研究41-45
• 4.3.1 实验装置的设计41-43
• 4.3.2 不同拉伸应力下YBCO带材的临界电流测试43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 高温超导带材临界电流的仿真分析46-60
• 5.1 临界电流的ANSYS仿真方法介绍46
• 5.2 单根带材的临界电流仿真分析46-50
• 5.2.1 YBCO超导带材建模仿真47-48
• 5.2.2 不同宽厚比的YBCO带材临界电流仿真48-50
• 5.3 增加铁磁材料后的仿真分析50-53
• 5.4 不同排布情况的多根带材并联仿真53-58
• 5.4.1 多根带材并联的应用现状53-54
• 5.4.2 超导带材并联仿真54-58
• 5.5 本章小结58-60
• 总结与展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文69

【参考文献】

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本文编号：1037638