“三测量点”确定NbTi/Cu复合超导线材分流温度

分流温度(Tcs)是指超导磁体在特定的工作磁场与电流下,当温度升高,超导体中的电流开始流向基体材料时的温度.本文测量了在不同磁场,不同温度时多个测量条件下ITER用NbTi/Cu复合超导线材样品临界电流密度的值,Jc=F(B,T);根据线材不同的使用条件,总结出"三测量点"确定NbTi/Cu线材分流温度的简便方法,对比导体短样分流温度的测量结果,进一步验证了"三测量点"测量线材分流温度并预测导体分流温度的可行性.它为线材制造商及时了解工艺改进效果提供了有力依据.     

基于LabVIEW的高温超导材料特性测试实验

高温超导体临界特性的测量是近代物理实验中最为经典的实验之一,本文通过使用GM制冷机,利用Lab-VIEW虚拟仪器软件和高性能采集卡,改进了传统的测量高温超导材料临界特性的实验装置.本测试系统不仅可以测量高温超导体在不同温度下的临界电流,还可以测量其失超传播特性.该实验对于学生了解超导体特性和培养严谨的科学作风十分有益.     

MgB2颗粒超导体临界电流的温度特性研究

通过制备MgB2/MgO超导复合材料,获得了典型的MgB2弱连接颗粒超导体,并测量了该样品在不同温度下的Ⅰ-Ⅴ特性曲线.在Ⅰ-Ⅴ曲线中,我们发现:当电流超过临界电流时,电压随着电流先是缓慢的增长,在电流升到一定值时,电压有一个很陡的突变.我们对这一变化进行了研究,认为这是由于MgO杂质使MgB2的晶界效应增强所引起的.该样品的临界电流和温度的关系满足:jc(T)∝(1-T/Tc)1/3,利用三维Josephson结网络系统的渗流模型进行计算发现,当颗粒超导系统处于非均匀状态时,临界电流和温度满足关系式jc(T)∝(1-T/Tc)4/3,这一结果和我们的实验符合的非常好.     

高温超导导线I_c-B特性的测量

测量了高温超导导线Bi-2223/Ag的临界电流值与外加磁场的依赖性关系.实验结果表明:超导线材的临界电流不仅与磁场大小有关,而且还与外磁场的方向有关.外磁场越大,临界电流值越小;Bi-2223/Ag呈扁带状,临界电流对磁场的依赖性呈现各向异性.该实验与高温超导材料临界温度测量实验结合为高温超导电性能综合测试实验,为学生自主研究提供了拓展空间.     

基于ReBCO涂层导体各向同性超导股线自场下临界电流

本文提出一种基于第二代高温超导涂层导体(ReBCO CC)具有各向同性结构的高温超导股线.股线中的带材按照中心对称的方式进行排列,使用导热导电性能良好的金属材料对带材进行捆扎包覆,采用金属包套工艺提高股线的机械性能和电磁稳定性.为了研究各向同性高温超导股线(IHTSS),本文提出一种根据带材各向异性,通过有限元仿真,计算股线自场下临界电流的方法.制作了一根20cm长的IHTSS短样,在液氮温度下对其自场临界电流进行了测量,实验结果与计算结果基本一致,证明了计算的合理性.此外,实验和仿真表明,IHTSS在液氮温度下已具有较高的临界电流.     

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.     

超导磁体及其应用

自从1911年翁纳斯(Kamerlingh Onnes)发现了超导现象以来,已经过去六十八年了.然而,真正使超导有其重大的应用价值,也只不过是近十几年的事情.原因很简单,虽然一些材料在一定温度下变成了超导体(即电阻消矢,完全抗磁),然而它本身的临界电流和临界磁场H都很低,没有什么实用价值.直到发现了和H都很高的非理想第类超导体并能把它加工成可复绕的线材和带材之后,超导体在实际生活中才获得了广泛的应用.现阶段国内外生产的超导材料,大都用于制造各种不同用途的实用超导磁体. 下面我们就超导磁体的一些问题谈点意见. 一、超导磁体的设计要求 如图…     

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.     

高温超导线材临界温度测量

本文介绍采用实用高温超导线材为样品的高温超导实验 ,该实验采用四点法和互感法两种方法同时测量样品临界温度 ,这样既有超导体零电阻特性又有超导体完全抗磁性的实验结果 ,样品架上安装两个测温传感器 ;铂电阻和Si二极管 ,这可使学生了解导体、半导体P N结、超导体的电阻温度特性 .实验对于学生了解超导体特性、低温物理实验的技术特点和培养严谨的科学作风十分有益     

致密TlBaCaCuO超导体临界电流性质研究

对用改进的烧结法制备的多晶 TlBaCaCuO 超导样品进行了低温和强磁场中的临界电流测量.结果表明,在温度低于28K、磁场小于8T 时临界电流大于6A(测量装置的极限值).在55K 以上温度,临界电流随磁场开始明显下降,表现出弱连接性质,支持我们由磁测量和显微结构观察所得的结果.根据实验结果,讨论了 T1系超导体的弱连接,钉扎中心.载流潜力及消除弱连接的可能性等问题.     

致密TlBaCaCuO超导体临界电流性质研究

对用改进的烧结法制备的多晶 TlBaCaCuO 超导样品进行了低温和强磁场中的临界电流测量.结果表明,在温度低于28K、磁场小于8T 时临界电流大于6A(测量装置的极限值).在55K 以上温度,临界电流随磁场开始明显下降,表现出弱连接性质,支持我们由磁测量和显微结构观察所得的结果.根据实验结果,讨论了 T1系超导体的弱连接,钉扎中心.载流潜力及消除弱连接的可能性等问题.     

准各向同性高温超导股线的弯曲特性研究

主要研究了各向同性高温超导股线在77K、自场下的弯曲特性。首先阐述了各向同性高温超导股线的结构特点,分析了在弯曲状态下股线内部超导体不同区域的弯曲情况并建立了单根带材侧向弯曲的几何模型。在此基础上,对单根带材样品进行侧向弯曲实验,测量其在不同弯曲半径下的临界电流并分析其衰减情况,得到带材的临界弯曲半径。然后对各向同性高温超导股线样品进行弯曲特性实验,确定了超导股线的最小弯曲半径,该超导股线在电力传输及大型超导磁体方面具有潜在应用价值。     

高安全ITER高温超导电流引线的分流器材料选择

当高温超导失超后其电流由分流器承载,分流器材料的选择将影响电流引线冷端热负荷和运行费用.本文通过不同金属材料物性的对比计算,寻找最佳的分流器材料,使得ITER巨型超导磁体的高温超导电流引线运行可靠和费用最低.分流器横截面积确定基于分流器与Bi-2223基体AgAu的电阻率对失超后电流分配比,这样保证超导体转入电阻态后分流器分流大部分电流,同时由于分流器具有很好热沉作用,抑制超导体温度迅速上升,从而避免超导材料烧毁或过热.     

金属封装内冷型高温复合超导体电磁特性的有限元分析

基于工程化高温超导带材的内冷型复合超导体电磁特性受磁场各向异性影响较大,采用有限元方法分析了内冷型复合超导体的电磁特性。利用COMSOL Multiphysics建立了基于商品化高温超导带材的金属封装内冷型高温复合导体的有限元计算模型,并对其进行电磁仿真分析,得到了内冷型复合超导体的磁场分布,应用高温超导材料在磁场下的Jc-B曲线关系,获得内冷型复合导体在77K液氮温区下临界电流受磁场影响的变化规律。采用电场强度与电流密度进行面积分的方法,计算得到了不同频率、不同通流下内冷型复合导体的交流损耗情况,计算表明,相同频率下交流损耗随激励电流的增大而增大,相同激励电流条件下交流损耗与通流频率成正比关系。     

新型高温超导扭绞缆线的临界电流评估方法及其特性研究

高温超导缆线是研究各种大电流高温超导应用的基础.将超导材料通过不同方式组合成复合导体,不仅可以让缆线的载流量得到提升,更可以在机械强度和电磁特性等方面得到改善.在国内外众多研究缆线的团队中,上海交通大学超导团队提出了一种基于YBCO高温超导带材的新型高温超导扭绞缆线结构.这种结构在理论上不仅实现了载流量和机械强度的平衡,还通过扭绞改善了电磁特性[4-5].但是目前对于这种缆线的研究还处于起步阶段,特别是对其临界电流特性的研究.因此为了研究新型高温超导扭绞缆线的临界电流特性,本文从新型高温超导扭绞缆线的结构出发,通过仿真和实验两个角度对新型高温超导扭绞缆线的临界电流特性进行研究.在仿真方面,用H方程法计算缆线的临界电流,并探究扭绞节距是否会对临界电流的衰减产生影响.在实验方面,研究出了一种最适合于该缆线结构的临界电流评估方法“SVWE-copperwire-TU”.并用该方法测量了新型高温超导扭绞缆线的临界电流特性.本研究的结论对于后续制作更大电流的新型高温超导扭绞缆线具有重要意义.     

低温/高温复合超导体中的电流分布的研究

低温/高温复合超导体是将高温超导体部分取代复合实用低温超导体中的金属稳定材料或两者直接复合成一体,这种复合超导体具有稳定性高,工程电流密度大等优点.本文对NbTi/Bi2223高温复合超导体中的电流分布进行了理论研究,并得出液氦温度下,如果复合超导导体中,低温超导体和高温超导体具有相同的临界电流,超导体正常运行时低温超导体中的电流大于高温超导体中的电流,两者之比随运行电流的升高而降低.     

不同高压热处理的Bi-2212性能研究

高温超导材料Bi-2212在4.2 K具有优异的磁场载流性能。是目前高场下(20 T)最具应用前景的高温超导材料之一。高压热处理工艺是决定Bi-2212超导线材性能的重要因素。通过分析不同压力强度(主要为3 MPa和5 MPa)下Bi-2212超导线材的线径、临界电流以及n值特性,研究了不同压强对热处理炉恒温区以及压强对超导材料性能的影响规律。结果表明,3 MPa压力下与5 MPa压力下热处理后对Bi-2212线材性能的影响相近,3 MPa的压强更容易实现,对设备要求更低。     

高温超导约瑟夫森效应演示仪

<正>设备组成:测量仪+样品+测量杆;测量仪:高温超导约瑟夫森效应演示仪微波源:固态微波发生器;频段:10GHz;最大输出功率:80mW;衰减器:最大衰减20dB;样品:高温超导晶界约瑟夫森结尺寸:10mm×10mm×1mm;工作温度:77K(液氮沸点温度)测量杆:采用快速真空接头的漏热式恒温器;工作温度:300K至77K;性能指标:能测量、显示高温超导约瑟夫森结和超导体的临界转变温度Tc和交直流约瑟夫森效应(约瑟夫森结的Ⅰ-Ⅴ曲线)。配置一些其它部件还可显示约瑟夫森电流随磁场的     

高速动车组用高温超导变压器的绕组结构优化设计和线圈批量绕制

从高速动车组用6 .6 MVA 高温超导变压器样机的总体设计和电磁方案出发, 根据国产高温超导线材的性能和结构特点, 开发并掌握了满足变压器样机耐压要求的高温超导线材绝缘包覆工艺, 确定了样机高压和牵引绕组用高温超导线材的截面规格. 在此基础上, 考虑工程化需要, 优化设计了构成绕组的串、 并联饼式线圈, 提出了线圈骨架结构和组装、 串联焊接、 并联线材交叉换位等方案. 之后, 成批试制了实验线圈, 得到了满意的临界电流测量结果, 验证了线圈设计和工程化方案的可行性.     

双根并联高温超导方形线的电流分布研究

高温超导方形线(Soldered-Stacked-Square HTS wire)作为新型二代高温超导带材,凭借优越的电磁及机械特性,在电力领域具有可期应用前景。为进一步提升线材的通流能力,通常会将多根超导方形线并联使用。而临界电流与电流分布是影响并联结构性能的重要因素,因此本文通过实验测量比较了双根超导方形线接触并联与非接触并联时的临界电流,并利用有限元仿真模型与Simulink仿真模型对并联结构临界电流进行计算,详细分析了方形线间的电流分布及其影响因素。结果表明,超导方形线并联使用时接头接触电阻会引起并联结构中电流分布不均匀,若方形线间直接接触则面间接触电阻会造成并联结构电压整体抬升,此时1μV/cm的失超判据不再适用,可通过超导-正常态转换判据来确定临界电流。