高温超导磁体的电磁热分析方法

发布时间：2017-08-24 04:33

  本文关键词：高温超导磁体的电磁热分析方法

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【摘要】：超导磁体的电磁热稳定性直接影响超导装置以及含超导装置电磁系统(如电力系统)的运行特性。高温超导体的电磁特性与温度、电流、磁场矢量相关并表现出明显的非线性,因此,高温超导磁体的稳定性分析极其复杂,必须综合考虑电流、磁场、温度以及磁体内部热量、冷却条件等多种因素。本文研究了影响高温超导磁体电磁、热稳定性的交流损耗分析方法,高温超导磁体电感与电流、磁场、温度的相关关系,探讨了减小高温超导磁体内部热量的电流引线漏热优化设计方法、超导导线接头电阻焊接技术等关键问题,并进行了实验验证。具体内容如下:(1)建立了不同带材特性下的交流损耗计算模型,使用该模型分析了不同交流幅值下高温超导双饼中的损耗大小;构建了有限元方法电磁热分析直接耦合模型,并使用该模型计算并分析了不同制冷条件下磁体的温度分布,为评估高温超导磁体的电磁热稳定性奠定了基础。(2)研究了提高高温超导磁体电磁热稳定性的相关技术,提出了使用分磁环减小储能磁体交流损耗的方法,该方法考虑了磁储能系统运行时的电流形态,能够有效抑制磁体损耗;改进了电流引线的优化设计方法,制作了额定电流为250A的二元电流引线;开发了可保证工程实践中低电阻导线接头焊接一致性的超导带材压力焊接机;探讨了无绝缘高温超导磁体的基础特性,无绝缘磁体可能提升直流高温超导磁体热稳定性。(3)采用电磁热耦合模型,并考虑磁场在高温超导导线中的穿透特性,分析了在不同温度、不同载流条件下高温超导磁体的电感变化特性,其研究成果对高温超导磁体电感的设计具有指导意义。
【关键词】：高温超导磁体 电磁热分析 热稳定 交流损耗 分磁环 电感变化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM26
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究概况11-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-15
• 2 基础理论和分析技术15-23
• 2.1 超导体的基本性质15-16
• 2.2 高温超导带材16-21
• 2.3 有限元软件21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 高温超导磁体的电磁热分析的方法23-47
• 3.1 磁场计算23-27
• 3.2 交流损耗计算27-39
• 3.3 传热计算39-41
• 3.4 电磁热耦合计算41-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 提高磁体热稳定性的手段47-63
• 4.1 减小引线漏热47-51
• 4.2 降低交流损耗51-57
• 4.3 减小接头电阻57-60
• 4.4 采用无绝缘磁体60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 磁体电磁热分析63-86
• 5.1 高温超导磁体电感和温度的关系63-68
• 5.2 高温超导环形磁体68-79
• 5.3 高温超导无绝缘背景场磁体79-85
• 5.4 本章小结85-86
• 6 总结与展望86-88
• 6.1 全文总结86-87
• 6.2 下一步的工作87-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-96
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文96-98
• 附录2 攻读硕士学位期间参与申请的专利98-99
• 附录3 攻读硕士学位期间参与的项目99

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本文编号：729220