准各向同性高工程电流密度高温超导导体及其性能研究

发布时间：2020-08-21 04:12

【摘要】：随着超导技术的不断发展,第二代高温超导带材在性能和制备工艺上取得了巨大的进步,并实现了大规模的商业化生产。第二代高温超导带材具有高载流能力,低损耗和很强的机械特性的特点。尽管如此,单根超导带材载流有限,多根并联使用不可避免。基于第二代高温超导带材,国际上提出了多种超导导体结构,如CORC(Conductor On Round Core)导体、TSTC(Twisted Stacked-Tapes Cable)导体和准各向同性导体等。本文提出了一种准各向同性高工程电流密度高温超导导体。该导体由内部扭绞的准各向同性导体和外部电力常规超导电缆层两部分构成,即用扭绞的准各向同性导体替换电力电缆的基体而构成的导体。该导体能通过选择合适的准各向同性导体的扭距和电力电缆的螺距使其临界工程电流密度大大提高。所提出的导体具有准各向同性的临界电流、高的工程电流密度以及易于弯曲的优点。本文还阐述了导体的制作流程,重点叙述了内部准各向同性导体的扭绞方法和导体铜端子的制作流程。利用数值计算方法计算了导体临界工程电流密度与内部扭绞的准各向同性导体的扭距、外部电力电缆螺距以及电力电缆层数间的关系。提出了一种计算扭绞的准各向同性导体磁场分布的模型,利用该模型能快速准确的计算出扭绞的准各向同性导体的磁场分布情况。利用实验方法研究了导体临界工程电流密度与准各向同性导体扭距和电力电缆螺距间的关系,验证了数值计算的准确性,并得出限制导体临界工程电流密度增大的主要因素。实验测量了导体的电流转移长度。利用电路模拟电流在超导带材各层中的转移过程,提出了一种在考虑多基体层的情况下计算单根超导带材电流转移长度的方法,并利用实验验证了该方法的准确性。
【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】：2019
【分类号】：TM26
【图文】：

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图１－１邋ＣＯＲＣ导体结构示意图ｈｓｉ逡逑Ｄ．邋Ｃ．邋ｖａｎ邋ｄｅｒ邋Ｌａａｎ等人又在２０１３年提出采用了邋ＲＥＢＣＯ涂层导体制作的逡逑ＣＯＲＣ导体，其结构如图１－２所示。这种ＣＯＲＣ导体可以应用于２０邋Ｔ的高场下，逡逑该导体结构在温度为４．２邋Ｋ，磁场为１９邋Ｔ的测量条件下临界电流为５０２１邋Ａ，电逡逑流密度非常高，可达到１Ｍ邋Ａ／ｍｎ０１９】。逡逑图１－２采用ＣＯＲＣ导体制作的高场磁体线圈ｙ逡逑２、ＴＳＴＣ导体逡逑ＴＳＴＣ邋（Ｔｗｉｓｔｅｄ邋Ｓｔａｃｋｅｄ－Ｔａｐｅｓ邋Ｃａｂｌｅ）导体是由麻省理工学院（ＭＩＴ）的邋Ｍ．逡逑Ｔａｋａｙａｓｕ和Ｌ．邋Ｃｈｉｎｅｓａ等人提出的一种新型超导导体结构。这种导体是将带材逡逑平行并列堆叠形成矩形截面，并进行一定的扭绞，外加绝缘或金属包套所形成逡逑的高温超导导体１其样品如图１－３所示，其结构简化不意图如图１－４所示。逡逑图１－３邋３２根ＹＢＣＯ超导带制作的ＴＳＴＣ样品逡逑图１－４邋ＴＳＴＣ导体结构简化示意图逡逑ＴＳＴＣ导体优点是具有极高的临界电流和良好的弯曲特性。由３２根宽度为逡逑４．０邋ｍｍ，厚度为０．０９８邋ｍｍ的高温超导带材堆叠而成的ＴＳＴＣ导体，在液氮７７邋Ｋ逡逑

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示意图,导体,弯曲特性,结构简化

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