超导直流装置低漏热珀尔帖电流引线研究

发布时间：2022-01-22 19:34

　　超导体本身具有零电阻和高电流密度传输特性,在电力装置中具有重要的应用。超导装置需要运行在低温环境中,连接电源和超导装置的电流引线,其经过从室温到低温（液氮或液氮）的温区,是低温系统的主要漏热源之。在传统铜引线的室温端插入热电材料碲化铋形成的珀尔帖电流引线（Peltier current lead）可·以有效地减小由电流引线导致的漏热,与传统铜引线相比较,可以将漏热减小30%。基于国内外珀尔帖电流引线的研究成果,提出西安级珀尔帖电流引线的优化方法,并研制出千安级珀尔贴电流引线。利用数值法和准确解析法,对珀尔帖电流引线中各部分参数的长截比（L/A）进行计算,并为COMSOL有限元仿真计算的模型搭建提供初始范围。采用多物理场有限元仿真分析软件COMSOL中的固体传热物理场,考虑珀尔帖电流引线中各部分材料的温度特性建立二维轴对称模型。模型建立后以珀尔帖电流引线最小漏热为目标对珀尔电流引线进行优化,确定珀尔电流引线中各部分的长截比（L/A）。由于珀尔帖电引线中的热电材料和铜的电阻率和热导率随温度的变化而变化,为了更进一步减小珀尔帖电流引线的漏热,分析了在改变珀尔帖电流引线中热电材料和铜引线的横截... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 超导装置电流引线分类
    1.3 珀尔帖电流引线
        1.3.1 珀尔帖电流引线的结构
        1.3.2 珀尔帖电流引线的工作原理
        1.3.3 珀尔帖电流引线的热流图
    1.4 珀尔帖电流引线国内外研究进展
        1.4.1 国外研究现状
        1.4.2 国内研究现状
    1.5 本文的研究内容
        1.5.1 本文的研究日的
        1.5.2 本文的研究内容
第2章 珀尔帖电流引线优化
    2.1 电流引线传热分析
    2.2 珀尔帖电流引线数值计算
    2.3 珀尔帖电流引线准确解析法计算
        2.3.1 热电元件的优化过程
        2.3.2 金属引线的优化过程
        2.3.3 热电元件与金属引线界面温度T_1的优化
    2.4 珀尔帖电流引线有限元仿真分析
        2.4.1 珀尔帖电流引线中材料的温度特性
        2.4.2 珀尔帖电流引线的仿真分析模型
        2.4.3 珀尔帖电流引线仿真分析结果
    2.5 本章小结
第3章 珀尔帖电流引线的特性分析
    3.1 珀尔帖电流引线特性分析
        3.1.1 不同电流值时电流引线温度分布以及漏热值
        3.1.2 珀尔帖电流引线的温度性
        3.1.3 焊接材料对珀尔帖电流引线漏热的影响
    3.2 热电元件部分分析
        3.2.1 热电元件两端的温度值
        3.2.2 热电元件的串联结构
        3.2.3 热电元件的最佳工作温区
    3.3 珀尔帖电流引线中铜引线的变截面结构
        3.3.1 保持室温端横截面面积不变
        3.3.2 保持平均横截面面积不变
    3.4 热电元件部分变截面分析
        3.4.1 变截面珀尔帖电流引线特性分析
        3.4.2 热电元件部分分析
    3.5 本章小结
第4章 珀尔帖电流引线漏热实验及分析
    4.1 百安级常规截面和变截面珀尔帖电流引线样品制作
        4.1.1 常规截面和变截面珀尔帖电流引线样品尺寸
        4.1.2 常规截面和变截面珀尔帖电流引线样品制作
    4.2 百安级常规截面和变截面珀尔帖电流引线漏热实验及分析
        4.2.1 实验电路图
        4.2.2 实验步骤
        4.2.3 实验结果及分析
    4.3 千安级珀尔帖电流引线
        4.3.1 千安级珀尔帖电流引线样品尺寸
        4.3.2 千安级珀尔帖电流引线样品制作
    4.4 千安级珀尔帖电流引线漏热实验与分析
        4.4.1 实验电路及步骤
        4.4.2 实验步骤
        4.4.3 实验结果及分析
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
    (一) 发表的学术论文
    (二) 参与的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]YBCO超导体的电工学应用研究进展[J]. 肖立业,古宏伟,王秋良,张国民,刘建华,邱清泉,张志丰,郭文勇,张京业,张东,赵勇,丘明,焦玉磊.  物理. 2017(08)
[2]超导电力装置电流引线迫流冷却传热分析[J]. 刘瑞芳,马菁.  电工技术学报. 2014(01)
[3]半导体制冷技术及应用[J]. 卢菡涵,刘志奇,徐昌贵,侯云辉,刘振俊.  机械工程与自动化. 2013(04)
[4]半导体制冷技术的发展与应用[J]. 谢玲,汤广发.  洁净与空调技术. 2008(01)
[5]半导体制冷技术原理与应用[J]. 李洪斌,杨先.  现代物理知识. 2007(05)
[6]超导应用Peltier电流引线界面热（电）阻特性研究[J]. 赵琰,王惠龄,谢江波,吴钢,石零.  低温与超导. 2006(03)
[7]半导体制冷技术的应用和发展[J]. 马乔矢.  沈阳建筑工程学院学报. 1999(01)
[8]半导体致冷技术[J]. 何宝鹏,陈俊衡,贾兆平.  大学物理. 1994(01)

博士论文
[1]超导装置电流引线的研制及装置级试验检测方法研究[D]. 任丽.华中科技大学 2008

硕士论文
[1]超导直流装置的珀尔贴电流引线[D]. 陈桂新.华北电力大学(北京) 2016
[2]超导布线系统中电流引线漏热及损耗研究[D]. 金翀.北京交通大学 2011
[3]超导储能系统迫流气冷电流引线的设计与传热问题研究[D]. 马菁.北京交通大学 2010
[4]超导储能系统用电流引线的优化设计[D]. 田军涛.华北电力大学（北京） 2009



本文编号：3602778