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YBCO高温超导体的交流损耗仿真计算研究

发布时间:2019-05-09 21:09
【摘要】:高温超导体具有体积小、损耗低和载流能力强的优势,作为载流导体应用于大容量、低损耗输电有着广泛的前景。但其交流损耗阻碍着高温超导体的商用化进程,因为交流损耗直接关系整个设备制冷系统的价格及运行的费用,只有把交流损耗降低到一定程度,高温超导体的优越性才能很好地体现出来。因此精确地计算和测量高温超导体的交流损耗有着很重要的意义。 本文对高温超导体交流损耗计算的研究现状进行了分析,,确定了本文以YBCO高温超导体作为主要研究对象。应用电测法主要对YBCO高温超导体以及单层导体样品进行了交流损耗的测量实验,并且和BSCCO及YBCO-NiW这两种超导体也做了比较分析。结果表明YBCO带材的交流损耗和BSCCO一样与Norris模型的计算结果相一致,但YBCO-NiW由于磁性体基带的原因,测量方法及仿真方法有所差异,其计算结果也和Norris模型不一致。 应用COMSOL Multiphysics有限元软件对不同排列不同类型的高温超导体建立了二维有限元计算模型,基于有限元的数值模型对高温超导体的交流损耗进行了仿真计算,并且与实验测量和理论结果做了比较。结果表明,圆筒形排列的交流损耗最少。BSCCO,YBCO,YBCO-NiW的自场损耗与数值结果相同。高温超导体的非磁化材料对交流损耗没有影响,而且证明了不论是几何结构还是磁场分布,YBCO-NiW导体都是非均匀的。特别是YN导体测得的交流损耗在电压信号线排列上是独立的。包含1m厚度的超导层的YBCO和YBCO-NiW导体的交流损耗不同于仿真计算值。最后计算得到四种超导体的交流损耗是相同的,损耗值与不同的基带和超导体的厚度是无关的。
[Abstract]:High-temperature superconductor (HTSC) has the advantages of small volume, low loss and strong current-carrying capacity. It has a wide range of prospects as a current-carrying conductor for large capacity, low-loss transmission. However, the AC loss hinders the commercial process of high temperature superconductors, because the AC loss is directly related to the price and operation cost of the whole equipment refrigeration system, and only reduces the AC loss to a certain extent. The advantages of high temperature superconductors can be well reflected. Therefore, it is of great significance to calculate and measure the AC loss of high temperature superconductors accurately. In this paper, the research status of AC loss calculation of high-temperature superconductor is analyzed, and the main research object of this paper is YBCO high-temperature superconductor. The AC loss measurements of YBCO high temperature superconductor and single layer conductor samples have been carried out by electrometric method, and compared with those of BSCCO and YBCO-NiW superconductors. The results show that the AC loss of YBCO strip is the same as that of Norris model, but the measurement method and simulation method of YBCO-NiW are different due to the reason of magnetic base band, and the calculation results are not consistent with the Norris model. A two-dimensional finite element model for different types of high temperature superconductors is established by using COMSOL Multiphysics finite element software, and the AC loss of high temperature superconductors is simulated based on the finite element numerical model. The results are compared with the experimental measurements and theoretical results. The results show that the alternating current loss of cylindrical arrangement is the least, and the self-field loss of BSCCO and YBCO,YBCO-NiW is the same as the numerical results. The non-magnetized material of high temperature superconductor has no effect on AC loss, and it is proved that the YBCO-NiW conductor is non-uniform both in geometric structure and magnetic field distribution. In particular, the AC loss measured by YN conductors is independent in the arrangement of voltage signal lines. The AC losses of YBCO and YBCO-NiW conductors containing 1 m thickness superconductor are different from those calculated by simulation. The results show that the AC losses of the four superconductors are the same and the loss values are independent of the thickness of the base band and the superconductor.
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM26

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本文编号:2473091

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