高温超导YBCO带材的交流传输电流损耗测量

文中对不同频率不同幅值的交变电流下高温超导体YBCO带材的交流传输损耗进行了实验研究。实验在77K下,对Superpower公司生产的SCS4050型号带材采用电测法通过锁相放大器进行了交流损耗值的测量,并将其工作电流为50Hz时的测量结果与Norris矩形模型估算值进行了对比,同时也给出了15Hz到300Hz不同频率下交流损耗测量结果的比较分析。     

YBCO带材交流损耗的数值仿真与分析

在有限元软件COMSOL Multiphysics中构造出了YBCO带材的数值仿真模型,并重点对YBCO带材的交流损耗进了数值模拟.模型中以单根无限长YBCO带材为计算对象,以H-formulation作为求解方法,并将带材的非线性特性(E~J特性)和各向异性特性(B~J特性)作为模型的理论基础加载到模型中.之后利用仿真模型计算出不同幅值的交变电流激励下带材的交流损耗.同时,文章对YBCO带材的交流损耗进行了相同激励条件下的测试实验和基于Norris公式的理论计算,并将三者进行对比,结果显示三组数组基本吻合,证明所构建的仿真模型在计算带材交流损耗方面的可行性.     

高温超导YBCO薄膜中的传输交流损耗

基于Norris方程和Bean临界态模型,考虑薄膜超导体内的磁场和电流密度分布特性,通过解析求解的方法推导出薄膜超导体在传输外加电流时其内部的磁场和电流密度以及传输交流损耗的解析表达式,从定量的角度研究超导体截面几何形状对传输交流损耗的影响.结果表明薄膜超导体边缘处的剧烈变化的磁场和电流的分布以及无场区的电流承载能力是...     

高温超导YBCO线圈交流损耗的频率特性

YBCO线圈的交流损耗直接关系到YBCO设备的运行成本及稳定性。实现对YBCO线圈交流损耗的快速、准确测量,对于开展YBCO涂层导体的应用研究具有重要的意义。文中采用电测量法,在77K、零场和不同频率条件下,对YBCO线圈通以不同运行电流时产生的交流传输损耗进行测量。构建了YBCO线圈交流损耗的数值计算模型,对YBCO线圈交流损耗进行理论研究,最后将实验数据与理论计算结果进行比较,两者结果基本一致。可以发现,YBCO线圈在频率低于75Hz时,交流传输损耗随频率的增大而减小,当频率从75Hz增加到195Hz时,交流传输损耗随频率的增大而增加。     

千匝量级高温超导YBCO磁体交流损耗的仿真分析

高温超导YBCO带材严重的各向异性,使得YBCO磁体的交流损耗特性比BSCCO磁体更加复杂。利用有限元方法研究了匝数多达1000匝的YBCO磁体的交流损耗特性。该方法基于H方程,考虑了YBCO带材与磁场强度和方向相关的临界电流密度以及高温超导体高度非线性的E-J关系。由于磁体匝数众多,采用均质化bulk近似方法简化了磁体建模,加快了计算速度,并以200匝带材组成的双饼为例,对比均质化Bulk模型和考虑超导层实际尺寸的参考模型,验证了该方法的可靠性。此外,还详细分析了不同传输电流上升率、幅值以及带材的n值和临界电流等参数对YBCO磁体交流损耗的影响。     

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。     

高温超导YBCO线圈交流损耗实验研究与分析

交流损耗是高温超导YBCO线圈设计的一个重要参数,直接关系到高温超导装置的运行成本和稳定性。文中利用热测法实现对高温超导YBCO线圈交流损耗的准确测量,并给出了高温超导YBCO线圈的理论数值计算模型,通过理论计算值与实验结果的比较分析,两者结果基本相符。研究结果为开展1MJ高温超导储能-限流磁体的研制具有十分重要的指导意义。     

高温超导带材的交流损耗

介绍了交流损耗的物理机制及其与外场强度、频率等物理量间的关系 ;给出了单芯及多芯超导体中的交流损耗的实验结果及理论描述 ;指出了交流损耗研究中尚存在的某些问题。     

YBCO带材交流损耗电测法实验研究

介绍了交流损耗测量理论,搭建了高温超导带材的电测法测量平台,并分别测量不同频率下AMSC和Super Power两家公司生产的YBCO带材的交流损耗。将测试结果进行了归一化处理,并与计算结果和Norris模型进行比较,从两种带材材料层面分析了测量结果与计算结果存在微小差别的原因。实验结果表明测量结果与计算结果基本一致,并且和Norris模型吻合较好,说明该测量系统可以很好地测量不同频率下YBCO带材的交流损耗。     

YBa2Cu3O7-y超导体的50Hz交流损耗研究

利用瓦特计技术,研究了YBa_2Cu_3O_(7-y)烧结样品和粉末熔化法(PMP)织构样品在77K和50Hz交变磁场下的交流(ac)损耗(?)实验结果表明,ac损耗(?)同外磁场振幅H_m之间遵从幂函数规律:(?)∝H_m~n对于YBa_2Cu_3O_(7-y)的烧结样品:(1)当H_m<40Oe时,这样低的磁场已穿透弱连接的晶粒边界网络,导至晶粒间的损耗,(?)∝H_m~(1.6)(2)当40Oe≤H_m<170Oe时,中等磁场破坏了晶粒间的耦合,并且磁通穿进了晶粒内,引起不完全穿透的晶粒内损耗,(? 关键词：     

在金属基带上用激光脉冲沉积法制备帽子层CeO_2的研究

利用脉冲激光沉积法在带有Y2O3、YSZ隔离层的金属基带上制备了CeO2帽子层。主要讨论了温度、激光脉冲频率对CeO2隔离层的影响,用X射线θ~2θ扫描、Φ扫描对薄膜的取向和织构进行表征。结果表明在温度为610℃、激光频率为10Hz、1Pa氧压下制备的CeO2隔离层能有效地继承衬底的织构,平均平面内Φ扫描半高宽度为6.9°。扫描电镜可以观察到薄膜表面致密且无裂纹,原子力显微镜观测表面平均粗糙度在10nm以下。     

Degradation characteristics of YBCO coated conductors due to fault-current in power cable applications

In high temperature superconductor applications used in electric power devices, YBCO coated conductors may be subjected to short-circuit fault-currents that are 10–30 times the normal operating current. These over-currents cause heat generation, resulting in I_c degradation of the YBCO coated conductor. Therefore, it is necessary to fully investigate the degradation characteristics of YBCO coated conductors. We previously conducted preliminary experiments on the degradation of YBCO sample tapes resulting from the over-current pulse drive.     

晶格常数与掺杂YBCO体系超导电性的关系

依据现有的YBCO掺杂实验,对掺杂YBCO体系超导电性与其晶格常数进行了研究,发现它们之间具有较好的规律性。因此提出用晶格常数作为掺杂YBCO超导电性的一个判断标准,这对探索超导机制及对今后实验工作掺杂元素和掺杂比例的选取有很好的指导意义。     

Reel-to-reel fabrication of meter-long YBCO coated conductor

YBa₂Cu₃O_7?δ (YBCO) superconductors were coated on the CeO₂/YSZ/Y₂O₃ buffered Ni-5at%W tapes by a reel-to-reel pulsed laser deposition (PLD). The process of a multi-layer deposition of YBCO film was explored. X-ray diffraction texture measurements showed good both in-plane and out of plane crystalline orientations in YBCO films. The average values calculated at a full width at half maximum (FWHM) of the peaks from phi-scans (φ) and omega (ω) scans for one meter-long YBCO tape were 7.49° and 4.71°, respectively. The critical current (I_c) was over 200 A/cm-width at 77 K and under self-field for meter-long YBCO tape. The critical transition temperature of the YBCO tape was typically as 90.1 K with 0.5 K transition widths.     

YBCO线圈交流损耗的有限元分析与实验验证

随着高温超导YBCO带材载流能力的不断提高和成本的逐渐降低,YBCO线圈及磁体的应用将日益广泛。文中利用有限元方法研究了YBCO线圈的交流损耗特性,计算了50Hz下线圈的瞬时交流损耗,分析了每匝带材中的电流和磁场分布。仿真结果表明,线圈内侧承受的磁场最大,但线圈中部每周期的交流损耗最大,且线圈中始终存在未被磁场穿透的区域。除此之外,文中实验测量了YBCO线圈的临界电流和交流损耗,实验结果良好地验证了仿真方法的正确性。     

高温超导带材YBCO涂层导体的失超传播特性研究

在液氮(77K)环境下对YBCO涂层导体的交、直流失超传播特性进行了研究。测量了交、直流情况下的失超传播速度以及最小失超能量;分析了超导带材的失超传播速度与传输电流的关系;推导了一维模型下的失超传播速度计算公式。结果表明,当带材的传输电流交流(有效值)与直流相同时,交、直流失超传播速度基本一致,交流的最小失超能略小,且随着传输电流的增大最小失超能间的差距加大。     

Development of YBCO power devices in Japan

A new Japanese national project, called M-PACC, to develop high temperature superconducting electric power devices started in June last year (FY2008–FY2012). This project aims to develop three different types of electric power devices that are expected to provide stable power supplies with large capacity and small size by using YBCO coated conductors. The first program is the development of a 2 GJ class superconducting magnetic energy storage system to control stable electric power systems. It is planned to develop several sets of element coils for a 20 MJ class system as a technological feasibility study for a 2 GJ class coil. The second program is the development of two different types of power cables with higher performance than existing power cables; one is a three-core 66 kV–5 kA class large current cable and the other is a single-phase 275 kV–3 kA class high voltage cable. These cable were required several technological developments, namely, large current and low AC loss, high voltage insulation and low dielectric loss, and power and heat balance for both cables. The third program is the development of a 20 MVA class power transformer with 66 kV/6.9 kV as a distribution transformer. In this project, power transformer systematization technology including 2 kA class large current coil technology, anti short-circuit wire winding technology, AC loss reduction technology, and winding technology will be developed.