Bi-2223复合导体的传输和磁化损耗分析

设计了一种基于Bi-2223带材的高温超导复合导体,利用有限元方法,分析了该复合导体在励磁过程和交变磁场下的交流损耗。分析结果表明,损耗随传输电流和外磁场增加而增大。为进一步分析导体稳定性提供了理论依据。     

铜骨架高温超导复合缆线的交流损耗计算

高温超导复合缆线的运行温度直接决定其载流性能,超导带材交流损耗计算的准确性对缆线的温升计算至关重要。面向具有铜骨架和双层高温超导带材结构的高温超导复合缆线,通过改进利兹线(Litz-wire)涡流损耗计算模型,将导电层作为利兹线结构中由多股线按一定节距扭转的束级结构的并联,分别计算了49.9 Hz和60 Hz下复合缆线的集肤效应损耗和邻近效应损耗。通过分析高温超导带材的平行磁场分量和垂直磁场分量,计算了复合缆线的磁滞损耗。最后,基于超导样缆交流损耗补偿测量系统,对0.2 m、110 kV/1.5 kA铜骨架高温超导复合缆线的交流损耗进行了测量,得到工频下1 200 A载流时的交流损耗为1.21 W。研究发现,在不同频率下,铜骨架高温超导复合缆线的交流损耗随传输电流的增大而增大。通过对比仿真和实验结果,验证了铜骨架高温超导复合缆线交流损耗计算结果的准确性。     

Bi2223/Ag高温超导带材在脉冲电流下电磁特性分析

对高温超导带材在脉冲电流下的电磁特性进行了实验与仿真研究。实验部分对不同频率过电流下的伏安特性进行了测量,仿真部分运用有限元方法分析了电流和磁场分布特点。结果表明:在超导丝中,电流会因为频率的升高而呈现集肤效应,频率越高电流越向带材边缘集中,但与常规导体所不同的是,由于超导体各向异性的特点,边缘的非平行自场使该区域临界电流下降,导致电流密度最大的地方不是在带材的边缘,而是趋向于分布在磁场较弱的带材中部。     

外场因素对高温超导堆叠带材交流损耗的影响

REBCO高温超导带材在传输电流时会产生交流损耗,从而影响超导设备的稳定运行。基于麦克斯韦方程组,结合超导体的非线性E-J关系,使用H方法推导求解超导体交流损耗的数值计算公式,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立二维轴对称模型并进行计算。结果表明,在通入交变电流后,超导带材由于抗磁性会出现部分零磁通区域,随着传输电流幅值、磁通蠕变系数、频率及环境温度的增大,磁通穿透深度逐渐增大,零磁通区域逐渐减小,传输电流主要分布于带材两端。增大传输电流幅值、磁通蠕变系数以及环境温度中任一变量,交流损耗随之增大,而交流损耗随频率的增大而减小。合理选取超导带材参数可有效降低交流损耗,保障超导设备安全运行。     

直流偏置下YBCO单层导体的交流损耗特性研究

在高压直流输电系统中,高温超导直流电缆具有高功率密度特点被广泛使用。然而,电网中的直流以及开关器件和环境产生的交流纹波,都造成交流损耗。由第二代(2G)带材组成的五边形单层导体在交流和直流作用下,进行了交流损耗特性研究。该次实验从电压引线高度,接触位置和频率等不同角度测量分析了五边形单层导体的交流损耗。结果表明,尽管电压引线的接触位置不同,由于五边形单层导体的对称结构,每根带材的交流损耗几乎相同;当总电流大于临界电流时交流损耗取决于频率。此外,对五边形单层导体进行了仿真计算,与实验结果做了比较分析。结果表明,交流损耗实验测试结果与模型仿真结果基本吻合。     

高温超导大电流导体临界电流特性研究

YBCO带材在高磁场下仍有好的通流性能,可以用多根高温超导带材构成大电流导体用于高场磁体。为减小导体的交流损耗,大电流导体有多种结构形式,缠绕型和扭转堆叠是其中的两种结构形式。临界电流是高温超导大电流导体的重要指标之一。文中采用四引线法对这两种导体结构在液氮、自场环境下的临界电流特性进行了实验测量,分析并总结了其临界电流特性与结构的关系。     

铋系高温超导带材在工频交变磁场下的交流损耗

结合高频超导体的晶粒特性，研究７７Ｋ温度铋系高温超导带材在工频交变磁场下的交流损耗；结果与Ｂｅａｎ模型所预言的损耗结果一致且损耗与频率成正比，说明损耗以磁滞损耗为主，涡流损耗和耦合损耗可以忽略不计。     

高温超导体的交流损耗计算机仿真分析

高温超导体的交流损耗直接关系高温超导器件的运行成本和稳定性.交流损耗的测量与计算,以及交流损耗的降低一直是目前需要解决的问题之一.本文应用有限元软件Comsol Multiphysics基于Maxwell方程和高温超导体的E~J指数特性仿真分析了YBCO超导体在自场和垂直超导体表面的交流背景磁场下的交流损耗,通过与理论值和实验结果比较,验证了该仿真模型的有效性与合理性.     

YBCO-NiW超导电缆中导体层的交流损耗测量研究

为了弄清由YBCO-NiW带材制成的高温超导电缆在导体层的交流损耗特性,该实验使用的是由YBCO-NiW带材制成的5m高温超导电缆作为样品,在导体层表面分别以每90度角焊接一个导体引线,共4个,并对导体层和屏蔽层串联后通入方向相反的电流后进行测试。实验结果表明YBCO-NiW带材的自场损耗主要是磁滞损耗,导体层的交流损耗对频率、通电周期不具有依赖特性,其损耗值的大小也与导体引线的不同接触位置无关。     

不同排列下高温超导带材交流损耗的仿真计算

交流损耗的数值计算对于高温超导带材具有重要的现实意义。应用有限元软件模拟仿真超导体部分计算求出不同排列下的交流损耗,与实验结果以及Norris公式的计算结果相比较,得到的仿真结果符合较好。结果说明圆筒形的排列能够有效地减少交流损耗。