高温超导带材的临界电流各向异性的实验研究

高温超导带材的临界电流在77K不同磁场大小和方向上相差很大, 表现出强烈的各向异性.我们对此进行了仔细的实验研究,得到了磁场与超导带带面任何夹角情况下临界电流非常简单的解析经验表达式:只要得到在平行场和垂直场下临界电流的变化特性就可以计算出任何磁场与超导带面夹角下的临界电流,计算结果与实验结果吻合得很好,对高温超导带材的应用研究具有重要的实际意义.     

高温超导带材长带Ic均匀性非接触连续测量系统

利用非接触法测量超导带材在去除背场后的剩余磁场是一种测量超导带材沿长度方向临界电流均匀性的行之有效的方法.超导带材的性质沿长度方向是变化的,去除背场后的剩余磁场可以被探测并且正比于超导带材的临界电流的大小.本文还提出一种利用非接触法测量超导带材临界电流均匀性的设备的设计方案,主要用于超导带材临界电流均匀性的快速和自动化测量.     

磁场下高温超导带材临界电流试验研究

高温超导带材在受到外界磁场的影响时,临界电流会发生衰减,衰减程度由外界磁场的方向和强度决定.本文研究了第一代和第二代高温超导带材在不同方向、不同大小的磁场下,临界电流的变化情况.在温度77K、0~0.4T垂直磁场和平行磁场下,分别对比测量了北京英纳超导技术有限公司、日本住友公司、American Superconductor、Superpower、日本藤仓和韩国苏南生产的第一、第二代高温超导带材样品的临界电流.文中详细介绍了试验情况,包括电路搭建、线材固定方法和测量标准.通过比较这些样品的测试结果,为高温超导带材的应用提供有价值的参考.     

Bi-2223/Ag高温超导带材临界电流实验研究

为了研究磁场、温度对Bi-2223/Ag带材超导性能的影响,建立了一套测量带材临界电流的实验装置,该装置能够提供稳定的背景磁场,控温精度最高可达±20m K,在零场、控温(77.3K)条件下样品的临界电流测量值与带材给定参数基本吻合,表明该装置测量精度满足要求;文中将高温超导带材放在特制控温罩中,使用He气冷技术和温控系统调节样品温度(4.2—80K),测量了在0—12T背场下高温超导带材的临界电流,并系统地分析了Bi-2223/Ag带材临界电流对温度和磁场的依赖关系。     

高温超导带材的弯曲通流特性研究

高温超导带材的弯曲通流特性决定了超导线圈的临界电流大小。文中针对典型的铋系和钇系高温超导带材,设计了一套测量其弯曲通流能力的装置,研究了77K、自场下高温超导带材在不同弯曲直径下的临界电流,以及双面弯曲再拉直情况下临界电流的恢复特性,并对实验结果进行了分析。     

高温超导带材临界电流角度依赖性测量分析

第二代高温超导带材与第一代相比,有着载流能力强、交流损耗低、无需贵金属等优点,在超导电力应用中有广阔前景。高温超导带材临界电流在外磁场的影响下会发生衰减,超导带材临界电流的角度依赖性是超导电力装备设计必不可少的参数。实验选取温度50～77 K、磁场0～3.5 T、磁场角度0～360°区间,分别测量了上海超导、苏州新材料等厂家生产的市面主流第二代高温超导带材的临界电流,分析了不同背景磁场大小及角度下超导带材的各向异性。结果表明,各厂家生产的超导带材具有明显的各向异性。     

高温超导磁体临界电流影响因素的研究

临界电流值是描述Bi2223高温超导带材性能的一个基本参数,在一定的温度条件下,Bi2223高温超导带材的临界电流是带材所在位置磁场大小和磁场方向的函数,其短样的临界电流值可以通过四引线法测量,单根超导带材的自场很小,磁场对临界电流的影响可以忽略.高温超导磁体的临界电流被定义成引发该磁体失超的最小电流,高温超导磁体的自场比单根超导带材的自场要大得多,磁体各个位置的磁场大小和方向各不相同,很难用理论的方法准确计算磁体的临界电流.对于高温超导磁体而言,除了磁场的影响因素以外,绕制磁体所用的超导带材自身的均匀性也是影响其临界电流的一个重要因素.本文对这两个因素进行探讨,并着重讨论高温超导带材自身的均匀性对临界电流大小的影响,本文的结论可以为高温超导磁体的设计、磁体绕制时带材的选择、磁体运行时安全工作电流的确定提供帮助.     

直流背场下高温超导带材临界电流及n值的分析

本文在77 K温度下,采用四引线法就超导带材,分别在0～100 mT不同的外界磁场强度和0～90°不同的磁场方向下进行测量,分析第二代高温超导带材的临界电流和n值对直流背景磁场的依赖性。结果表明,随着外界磁场强度的增大,超导带材的临界电流逐渐衰减,当磁场由0°平行方向转向90°垂直方向的过程中,临界电流逐渐衰减,且衰减逐渐严重;随着磁场强度的增大,超导带材的n值减小;随着磁场与带材夹角由0°变为90°,超导带材的n值不断减小,但减小的程度逐渐缓慢。     

纳米C和SiC掺杂对MgB2带材超导性能的影响

采用X射线衍射仪,扫描电镜,超导量子干涉仪等仪器对纳米C和SiC掺杂的MgB2带材进行了表征,并采用标准四引线法对样品的临界电流进行了测试. 实验表明,C和SiC掺杂在提高MgB2带材高场下的临界电流密度方面具有显著效果. 在温度为4.2 K、磁场大于9 T条件下,C和SiC掺杂样品的临界电流密度与未掺杂样品相比均提高一个数量级以上. 掺杂样品高磁场下良好的临界电流性能主要归因于C对B的替代所产生的晶格畸变、位错等缺陷和局部成分变化而导致的有效晶内钉扎作用. 实验结果表明,SiC掺杂的MgB2带材之所以具有非常好的高场电流特性,和C掺杂的样品一样, C对B的替代起到十分关键的作用.     

纳米C和SiC掺杂对MgB2带材超导性能的影响

采用X射线衍射仪，扫描电镜，超导量子干涉仪等仪器对纳米C和SiC掺杂的MgB₂带材进行了表征，并采用标准四引线法对样品的临界电流进行了测试. 实验表明，C和SiC掺杂在提高MgB₂带材高场下的临界电流密度方面具有显著效果. 在温度为4.2 K、磁场大于9 T条件下，C和SiC掺杂样品的临界电流密度与未掺杂样品相比均提高一个数量级以上. 掺杂样品高磁场下良好的临界电流性能主要归因于C对B的替代所产生的晶格畸变、位错等缺陷和局部成分变化而导致的有效晶内钉扎作用. 实验结果表明，SiC掺杂的MgB2带材之所以具有非常好的高场电流特性，和C掺杂的样品一样， C对B的替代起到十分关键的作用. 关键词： 2带材')" href="#">MgB₂带材 C掺杂 SiC掺杂 临界电流性能     

YBCO高温超导磁体临界电流密度快速确定方法

基于绘图法基本原理,以及YBCO高温超导带材的临界电流特性,采用有限元电磁场分析软件AnsoftMaxwell建立了空心圆柱磁体模型.根据磁场分布、并考虑到带材的临界电流密度随磁场大小和方向的变化关系,给出了影响磁体工作电流特性的磁场的分布.基于以上工作提出了一种利用Ansoft电磁场分析软件快速确定YB-CO高温超导带材临界电流密度的方法.     

临界电流磁矢量分析法在YBCO线圈上的验证

高温超导磁体临界电流磁矢量分析法准确地预测了BSCCO高温超导磁体的临界电流,为了进一步验证该方法预测YBCO高温超导磁体临界电流的准确性,文中作者用9.3m二代高温超导YBCO带材绕制了一个内径为70mm,外径为100mm,共35匝的单饼,测试了单饼5-15匝,15-25匝,25-35匝和5-35匝在77K下的临界电流,并用磁矢量分析法进行了仿真分析。通过对比发现,仿真分析和实验结果的误差在5%左右,最大误差是6.75%,最小误差是4.77%,验证了磁矢量分析法在预测YBCO高温超导磁体临界电流时的准确性。     

国产MOCVD-YBCO带材高温超导线圈研制与磁场温度特性研究

超导磁体的场强与超导材料的载流能力、磁体口径和低温环境有密切关系.为了在中高温区域实现高磁场强度的超导磁体,采用国产第二代高温超导带材,成功绕制出内直径为100 mm的高温超导线圈.该超导线圈在77,65,55和46 K不同温区下进行了性能测试,其最大运行电流分别为65,147,257和338 A,对应的中心磁场强度分别为0.78,1.77,3.1和4.08 T.所研制的超导线圈的中平面上磁场基本一致.     

一种新型YBCO高温超导带材临界电流特性测试方法

针对YBCO高温超导带材临界电流特性,文中基于四引线法,构造了一个集成有背景磁场发生装置的减压降温的低温测量装置。该装置包括一个提供背景磁场的双"E"形铁心线圈磁体;一个可以旋转0—360°的超导带材样本架以及一套可实现减压降温功能的低温测试系统。通过对低温杜瓦内温度、YBCO带材所处背景磁场大小、背景磁场与YBCO带材表面夹角的控制,实现了YBCO超导带材在不同温区、不同磁场及磁场方向下的临界电流特性的测量。这种新颖的测量方法和装置,综合考虑了环境温度、背景磁场和磁场方向变化的具体影响,能够获得较全面的YBCO高温超导带材临界电流性能参数。     

熔融织构YBCO块材和Bi-2223/Ag带材磁光图像研究的评述

熔融织构YBCO块材表面的磁感应强度在空间的分布和随时间的变化可以用磁光图像观测.熔融织构YBCO块材的l临界电流密度成功地由饱和抗磁场确定.局域电流密度随时间变化的反常行为从不同磁通动力学模型随空间的时间的转换理解.Bi-2223/Ag带材超导芯中的片晶中的电流密度在67K可达1.5×105A/cm2.由剩余磁感应强度的分布和超声振荡后的碎片证实的超导芯中的网状弱超导区是限制Bi-2223/Ag带材临界电流密度的主要原因.     

Indirect measurement of AC current distributions in HTS tapes by a pickup coil method

It is necessary to develop HTS conductors with a large current capacity and low AC loss characteristics for practical use of HTS power devices. For large capacity power applications, HTS tapes such as Bi-2223 tapes and YBCO coated conductors are assembled. So, it is important to evaluate the characteristics of current distributions in such assembled HTS tapes. However, an adequate measurement method has not been established. In this study, we have tried the development of an indirect measurement method to evaluate the current distributions in stacked HTS tapes. In this method, the current distributions are indirectly found from the results of the field distributions measured by a pickup coil located around the surface of the sample tapes. To confirm the accuracy and the sensitivity of this method, current distributions in a test conductor made of copper tapes are measured. Numerical and measured current distributions are compared. Using this method, the current distributions in stacked Bi-2223 tapes are measured at room temperature and 77 K. On the basis of the obtained results, the characteristics of the AC current distributions in the HTS tapes are discussed.     

窄丝化工艺对第二代高温超导带材临界电流特性的影响

超导带材应用于超导电力设备时,其临界电流特性受外界交变磁场大小和方向的影响,展现出明显的各向异性.为了减小外场对超导带材的影响,本文通过窄丝化工艺将4 mm宽的高温超导带材分切成2 mm宽的高温超导细丝.本文通过冷热循环疲劳测试实验和带材显微观察两个角度相互验证,对2 mm超导细丝临界电流性能做了具体评估.创新性地提出"在窄丝化工艺中引入电镀铜工艺作为过渡来改善超导细丝临界电流特性",通过实验以及显微观察证实"电镀铜工艺能够在超导细丝表面生成铜保护层,有效降低超导细丝临界电流的衰减".本文也为后续超导细丝在复合结构的应用中提供了重要参考.     

微型SMES用超导储能磁体试验研究

超导储能磁体是超导储能系统(SMES)的关键部件,因此有必要在SMES系统运行前对超导储能磁体进行系统试验研究.本文以第二代高温超导(YBCO)线材设计制作的超导储能磁体为试验对象,通过降温试验、临界电流测试、储能量测试和对地绝缘测试等试验测试并分析了超导储能磁体的电气和低温绝缘性能.试验结果表明:超导储能磁体基本性能...     

Magnetic levitation of YBa2Cu3Oy single crystals

By using an ordinary electric balance, we are able to measure the magnetic levitation forces acting on a superconducting YBa₂Cu₃O_y (YBCO) single crystal. It is found that when the external magnetic field is parallel to the c-axis of the single crystal, the hysteretic levitation curve is similar to that of a melt-processed YBCO superconducting sample. However, when the external magnetic field is perpendicular to the c-axis of the YBCO single crystal, the levitation forces are too small to be measured by our equipment. Also, we have introduced a simple model with the Bean's approximations to explain the levitation forces. The critical current density derived from this model by fitting with experimental data is quite close to the value obtained from magnetization measurements.     

AC losses in multifilamentary HTS-composite tapes based on BiPbSrCaCuO

Some results of AC loss measurements are presented for 19, 61, 127-filamentary Bi-2223/Ag tapes prepared by the ‘powder-in-tube' method. All measurements have been made at T=77 K under sinusoidal transport current with frequency in the range of 30–600 Hz and the current amplitude up to 30 A. The measurements have been carried out both in self field conditions and at the external magnetic field applied to the tape at the different angles. The dependencies of the AC losses on current amplitude and frequency have been obtained. It is found that for all tapes the current amplitude dependencies of the AC losses show good agreement with the Norris prediction for an elliptical or strip geometry. The AC loss dependencies on frequency were linear. The measurements of AC losses in external magnetic field show that the change of AC losses is only through the change of the critical current. So the transport AC losses in the tapes are the ‘saturation losses' that is they are different from classic hysteresis losses.