Bi2223/Ag带HTS双饼磁体实验

用国产Bi2223/Ag带(西北有色金属研究院提供)设计的中心场3.0T,贮能35kJ的传导冷却高温超导磁体正在建造中.磁体由绕组内径150mm,外径272mm的32个双饼磁体组成.磁体在温度T=20K下,设计临界电流Ic=132A,额定运行电流I=100A.在T=20K附近进行四双饼组合磁体实验,得到磁体Ic=140A,中心场Boc=1.14T,相应Bi2223/Ag带上最大轴向场Bzmax=1.91T, Bi2223/Ag带上最大垂直场Brmax=1.14T.四双饼组合磁体的实验结果预示:35kJ HTS贮能磁体的设计目标能够达到.     

Bi2223/Ag带小型高温超导实验磁体设计

Bi2223／Ag带材的强各向异性决定了其临界电流对垂直于带材表面的磁场非常敏感，这是该带材在高温超导磁体等强电应用方面的不利因素。我们从减小磁体最大径向场BRmax对磁体运行电流的影响、充分利用超导材料的原则出发，讨论了高温超导磁体的设计方法。在小型Bi2223／Ag实验磁体的设计中，根据对径向磁场的计算、分析，确定了磁体的工作点。     

100kJ高温超导储能磁体电磁分析及研究

超导磁储能系统(SMES)是超导在电力领域的一个重要应用。文中介绍的100k J SMES磁体由30个Bi2223/Ag带材绕制的双饼线圈组成,设计工作温度20K,工作电流200A。SMES在运行时,磁体不同位置的带材所受到的磁场的大小和方向不同,其临界电流退化程度也不相同。保证一定的临界电流裕度是磁体稳定工作的前提。文中通过有限元法计算了磁体的磁场分布,分析了磁体的临界电流裕度以及磁体在不同温度下的临界电流。结果表明,磁体在设计工况下电流裕度可达57.5%。计算结果可以为SMES磁体的设计和运行提供参考。     

2T高温超导Bi-2223带材磁体

通过带材Ic及其弯曲性能测试,进行磁体设计,采用先处理后绕制(R&W)的工艺,制得中心磁场达2T的高温超导Bi-2223带材饼状线圈磁体.该磁体在液氮(77K)下通电流22.4A,中心磁场达0.25T;在液氦下可通电流170A,中心磁场达2.0T(4.2K),为液氮下的8倍,表明所采用的工艺,对制作中小规模高温超导Bi-2223带材饼状线圈磁体,是合适的.     

科苑快讯

 1.我国高温超导材料及磁体研制获重大进展 《超导通讯》1994年第6期报道: （1）最近西北有色金属研究院在所承担的高温Bi系带材及Y系大块材料研究方面获得重大进展,使我国高Tc超导材料达到一个新水平。到11月初,共制备Bi-2223/Ag轧制长带数百米,单带长度以可达近百米,其中24米长带77K下可通过13.5安培电流,Jc为7×10³A/cm²,达到国际先进水平,用Bi-2223/Ag长带绕制饼状线圈,四个双饼串联组合成的高温超导磁体,在4.2K下通过56A电流,中心磁场达到4500高斯,标志着我国在高温超导Bi系材料应用研究上迈上一个新台阶,在Y系大块材料的研制上,研制成一批直径大于35mm的具有定向生长大晶畴的块材,其磁悬浮力大大提高,最高性能为3.4牛顿/cm²,达到国际先进水平,用这种材料研制成了超导磁浮列车演示装置及高达50000转/分转速的超导轴承,预示着这种材料应用的广泛前景。     

HTS双饼线圈的加工工艺及实验研究

详细介绍了高温超导双饼线圈的加工工艺和流程,针对绕制时带材弯曲形变使临界电流退化的技术难点,重点阐述了其解决方法。在液氮温度、自场环境下对采用该加工工艺制作的YBCO双饼线圈及Bi2223/Ag双饼线圈进行低温实验,测试其V-I特性曲线。实验结果表明:该工艺制作的双饼线圈性能良好,工艺安全可靠,是合适的。同时,实验测量数据也为线圈在磁体中的进一步应用提供了可靠依据。     

高温超导磁体系统发热仿真及实验研究

本论文对高温超导磁体在传输直流电流时产生的损耗进行了理论分析和实验验证．本文考虑了高温超导带材非线性模型磁场方向对带材临界电流和n值的影响，用Bi2223超导带材绕制了（一个由20个双饼组成的高温超导磁体，用数值仿真和实验方法研究了此磁体传输直流电流时的指数损耗．并对每个双饼以及每匝线圈的损耗进行了分析．在液氮温度下对一个双饼线圈进行了指数损耗的测量，测量结果与数值仿真结果相当吻合．利用高温超导体临界电流此非线性模型，本文对此磁体快速励磁情况下的交流损耗的特点进行了数值模拟．     

基于Ansoft的Bi系高温超导磁体临界电流的仿真计算

本文基于Bi2223/Ag超导带材的临界电流特性,探讨了高温超导磁体临界电流的计算方法,使用有限元电磁仿真软件Ansoft Maxwell建立了双饼线圈和小型超导磁体的模型,给出了磁场按方向分解后各分量的分布情况和找出各分量磁场的最大值的方法,利用各分量磁场最大值确定超导磁体的励磁直线,再依据超导磁体的励磁线和临界电流与各磁场分量的关系曲线确定其临界电流,并以实际双饼线圈和小型超导磁体对计算结果进行了验证,较小的误差证明了该计算方法的可行性.     

高温超导二极磁体样机设计与测试

高温超导二极磁体是强流重离子加速装置(HIAF)的重要组成部分,能够为离子偏转提供均匀、快速变化的磁场。文中介绍了高温超导二极磁体样机的电磁设计、结构设计、加工与装配。磁体主体由Bi系跑道线圈、E型铁芯组成,线圈通流30A时气隙中心磁感应强度达到1T。通过线圈和磁体直流测试,得到了线圈的临界电流、气隙中心磁场随电流的变化曲线、磁体的最大工作电流;通过磁体交流测试,验证了高温超导磁体18.2T/s的快速变场速率。     

高温超导斜螺线管缆线磁体样机设计与开发

为研究Gantry磁体的关键技术,设计了一台由螺旋型超导集束缆线绕制的小型斜螺线管二极磁体样机。根据电磁设计,该样机的孔径82 mm,额定工作电流为3.25 kA,预计在4.2 K下达到0.50 T的中心二极场。在均匀电流假设下,Φ54 mm孔径内的磁场均匀度可达到1.47×10^-3。未来将完成超导缆线绕制,在77 K和4.2 K下进行电流和场均匀性测试。     

HTS磁体性能实验研究

系统介绍 HTS实验磁体的液氮、液氦实验和固氮浸渍实验 ,获得 78.6～ 4 .2 K不同温度下磁体的伏～安特性曲线和 Ic～ T曲线 ,在很宽的范围内研究了 HTS实验磁体性能。     

Bi2223/Ag高温超导带的侧向弯曲率对载流能力的影响

Bi2 2 2 3银包套超导带材是研制高温超导磁体和高温超导强电应用的基础。文中就对高温超导磁体最大运行电流有重要影响的 Bi2 2 2 3银包套带材侧向弯曲形变进行了初步探讨 ,就不同的侧向弯曲率对超导带载流能力的影响进行了实验测试 ,并提出了提高 HTS磁体最大运行电流的方法。     

准绝热环境下Bi-2223/Ag带材在工频过电流冲击下的失超及恢复特性实验研究

本文对工频过电流冲击下准绝热环境中的Bi-2223/Ag不锈钢加强多芯带的失超及恢复特性进行了实验研究.通过实验测量了在液氮温度(77K)、自场下Bi-2223/Ag超导带在幅值为100 A至1 015 A,时间为300 ms的工频电流冲击下,超导带材两端的电压,电流及带材表面温度的变化,得到冲击期间各参量的变化规律.另外,还比较了冲击电流相同、正常载流不同时,带材的温升及失超恢复时间,结果表明正常载流大时,则带材温升较高,失超恢复时间长.正常载流为60A＜0.5Ic时,带材失超恢复时间为冲击时间的21倍.     

On some consequences of an external magnetic field applied to HTS coils

A computational model which enables to evaluate the distribution of the critical currents, electric fields and the voltage in the winding of a solenoidal high temperature superconducting (HTS) magnets subjected to an external magnetic field parallel with the magnet axis, was developed. The model comes out from the well-known power law between the electric field and the transport current of the HTS tape short sample. It allows to predict the voltage–current V(I) characteristics of both the pancake coils and the complete magnet. The model was applied to the magnet system consisting of 22 pancake coils made of multifilamentary Bi(2223)/Ag tape at 20 K, which is subjected to an external uniform magnetic field parallel with the coil axis. A rather unexpected behavior of the magnet at different operating conditions (operating current and external magnetic field strength) is predicted, analyzed and reported together with a theoretical explanation. On one hand, the external uniform magnetic field parallel with the coil axis increases the resulting magnetic field strength, however, on the other hand it simultaneously decreases the angle between the resulting magnetic field and the tape surface. Thus, the effect of higher magnetic loading caused by the presence of an external magnetic field strength which is acting on individual turns located close to the coil’s flanges is compensated by more favorable orientation of the tape with respect to the resulting magnetic field. As a result, increase in the critical currents of these turns is expected. Further, the results indicate, that in case of the high field HTS insert coils the anisotropy in the I_c(B) characteristic does not play a substantial role. As a consequence, the technology of the production of the tapes for high field insert HTS coils should concentrate rather on the tapes having the current carrying capacity as high as possible, than on the attempt how to decrease the anisotropy in the I_c(B) by changing the architecture of the filaments in the tape.     

跑道型Bi系高温超导双饼线圈I～E特性计算与实验研究

本文使用Ansys有限元分析软件,建立三维跑道线圈模型,考虑超导线截面电流密度的非均匀分布特性,计算Bi系高温超导双饼线圈中各区域磁场分布、临界电流分布、电流密度分布和电场分布,从而计算线圈的I～E关系曲线,为超导线圈提供一个更为准确的检验标准,对照线圈的测试结果,用此程序计算的线圈I～E关系曲线与测试曲线吻合的较好.     

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.     

Bi(2223)/Ag带超导电流的特性

介绍了关于Bi(2223)/Ag带超导电流的特性,包括本征钉扎,Ic与Lorentz力大小的关系,Ic的磁滞。也就是说,Ic的大小不仅与磁场的历史有关,而且与样品在磁场中取向的历史也有关。提出了Ic磁滞的物理解释。评述了Bi(2223)/Ag带中导电的各种模型,包括砖墙模型、铁路道岔模型和自由流通模型。最后指出提高超导电流密度的可能途径。     

传输交流的Bi2223/Ag高温超导带在不同取向交流外场下的交流损耗

在高温超导的电力应用中，如超导电机、变压器等，多数情况下，高温超导带材在通以交流传输电流的同时还处于交变磁场中。此时，超导体的交流损耗不仅依赖于磁场的大小，还与磁场相对于超导带面的取向有关。本文在77K及工频50Hz情况下，实验研究了单根多芯Bi2223/Ag高温超导带及两带并联时的交流损耗随着外磁场与带面夹角的变化情况；以及交流磁场对临界电流的影响情况；并对单根带及两带并联的实验结果进行了比较与分析。     

Bi—2223带材在拉伸应力下的临界电流

研究了不锈钢加强的Bi-2223/Ag高温超导带材在不同的拉伸应力下临界电流的变化情况。采用改造后的拉伸设备,在温度77K下对超导带材施加拉伸应力的同时,利用四引线法测量带材的临界电流,得到了超导带材的应力—应变曲线以及临界电流—应变曲线。利用理论公式计算了应力对超导带材临界电流的影响,与实验结果进行对比,并对两者的差别进行了分析。