无铁磁基带高温超导电缆模型交流损耗测量与分析

发布时间：2017-04-18 08:11

  本文关键词：无铁磁基带高温超导电缆模型交流损耗测量与分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着材料科学、制冷技术等多方面的快速发展,超导技术尤其是高温超导应用前景越来越广阔。超导电力应用包括超导限流器、超导输电电缆、超导电机等多种新型电力设备,其相较于传统电力设备具有独特的优势。由于单根超导带材临界电流限制,在应用过程中通常是多根超导带材共同使用,以提高载流、传输功率能力,高温超导电缆就是其中之一。然而超导电缆在传输电能过程中产生交流损耗,这将极大地影响其工作过程中的稳定性和经济性,如何准确测量超导电缆的交流损耗、确定配套制冷系统的容量以及研究电缆中超导带材间磁场的影响,减小整体交流损耗是超导电缆实际应用和运行的必要条件。本课题将从实验测量和仿真分析两个角度共同研究超导电缆交流损耗。文章首先制作五边形单层超导电缆模型,测量其每周期交流损耗,测量值与单根损耗比较,分析损耗变化情况。与此同时,利用有限元仿真软件,搭建仿真模型,数值计算交流损耗,与实验值相比较,验证可行性。在此基础上,课题测量并仿真在有直流偏置下的超导电缆的交流损耗,分析直流偏置对电缆交流损耗影响。之后,完成五边形双层超导电缆模型,研究层间磁场对整体交流损耗的影响以及损耗变化趋势。同时,对双层超导电缆在传输含有直流偏置电流的损耗变化规律进行研究。课题还将对双层十边形的超导电缆交流损耗进行研究,分析层间电流分布、电缆带材间距及层间距离对电缆损耗的影响。实验测量及数值计算结果表明,课题搭建的数值仿真模型与测量结果相一致,能够准确有效地指导实验模型的结构设计以达到减小交流损耗的目的:对于五边形单层电缆而言,其交流损耗较单根带材交流损耗有所减少;对于多层结构电缆,减小同一层带材间隙以及增大层间距离可以有效减小整体损耗。本课题的结论将为超导电缆的设计提供重要依据,以实现性能和成本的最优化。
【关键词】：高温超导电缆 交流损耗 直流偏置 有限元仿真
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM249.7
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 超导技术简介12-17
• 1.1.1 超导体电磁特性12-15
• 1.1.2 第一类和第二类超导体15-16
• 1.1.3 高温超导体16-17
• 1.2 超导交流损耗基本特性17-19
• 1.2.1 超导交流损耗分类及特性17-18
• 1.2.2 交流损耗理论研究公式18-19
• 1.3 高温超导电缆19-24
• 1.3.1 高温超导电缆简介19-22
• 1.3.2 高温超导电缆发展及现状22-24
• 1.4 论文的主要内容与章节安排24-26
• 第二章 高温超导交流损耗仿真及实验方法26-40
• 2.1 超导宏观模型26-29
• 2.1.1 Bean模型26-27
• 2.1.2 Kim模型27-29
• 2.1.3 E-J指数模型29
• 2.2 基于有限元方法仿真超导模型29-33
• 2.2.1 仿真软件介绍30
• 2.2.2 超导模型仿真H方程式30-31
• 2.2.3 超导交流损耗计算基础仿真模型建立31-33
• 2.3 超导交流损耗测量系统33-38
• 2.3.1 测量方法介绍33-34
• 2.3.2 交流损耗测量系统34-38
• 2.4 本章小结38-40
• 第三章 YBCO高温超导电缆模型交流损耗40-58
• 3.1 五边形单层超导电缆模型交流损耗40-47
• 3.1.1 实验测量交流损耗41-44
• 3.1.2 仿真模型搭建44-45
• 3.1.3 实验值与仿真值比较及结果讨论45-47
• 3.2 五边形双层超导电缆模型交流损耗47-53
• 3.2.1 实验测量交流损耗48-51
• 3.2.2 实验测量值与仿真值比较及结果讨论51-53
• 3.3 直流偏置下的单、双层电缆损耗53-57
• 3.3.1 直流偏置下的单、双层电缆损耗测量53-55
• 3.3.2 仿真模型及结果对比55-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第四章 BSCCO高温超导电缆模型交流损耗58-69
• 4.1 十边形双层电缆仿真模型搭建58-62
• 4.2 不同层间电流分布实验与仿真结果对比62-64
• 4.3 双层超导电缆交流损耗影响因素64-68
• 4.3.1 层间距离64-65
• 4.3.2 带材间距65-66
• 4.3.3 层间电流分布66-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 主要工作与创新点69-70
• 5.2 后续研究工作70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文77-80
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书80

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