准各向同性高温超导股线交流损耗的实验研究

高温超导体的交流损耗直接影响超导电力装置的运行成本和稳定性,是判断超导电力设备设计是否合理的重要特性之一.在阐述准各向同性高温超导股线结构特点的基础上,首先对准各向同性高温超导股线的交流损耗和磁滞损耗进行仿真研究,利用有限元软件Comsol Multiphysics分析了交流背景磁场下的损耗,然后在对光纤布拉格光栅(optical fiber Bragg grating,简称FBG)波长与损耗关系标定的基础上,使用光纤布拉格光栅测量交流背景磁场下的交流损耗.理论计算与实验结果相吻合,表明在工频和液氮温度下股线的交流损耗以磁滞损耗为主.     

不同排布和通流下高温超导电缆交流损耗研究

运用实验的方法,系统研究了在堆叠与并列两种排布方式下YBCO和Bi2223两种高温超导电缆关于电流方向的交流损耗特性,并进行了分析比较。研究表明,在堆叠的情况下,反向电流的交流损耗大于同向电流的交流损耗,两者保持一定的比列;并列的情况下,同向电流的交流损耗大于反向电流的交流损耗,且随着电流的增大,两者的差异在逐渐减小。在堆叠的情况下,YBCO同向电流的交流损耗和反向电流交流损耗的差异远大于Bi2223。     

端部松动对高温超导电缆导体交流损耗影响的定性分析（英文）

高温超导电缆由于其较低的交流损耗和高传输电流密度的特点,随着地下电缆容量的不断提升在人口密集城区具有潜在的应用前景.交流损耗是是高温超导电缆的一个重要参数,对其运行稳定性和运行成本具有重要影响.为了研究高温超导电缆的交流损耗,用YBCO涂层导体绕制了一根长1.5米的冷绝缘电缆导体,此电缆导体包括一层导体层,绝缘层,和一层屏蔽层.基于Bean临界态模型对电缆导体的交流损耗进行了分析并在工频77K条件下用电测法对交流损耗进行了测量.结果在计算值与试验结果之间有难以置信的差异.本文基于电缆导体两端的几何与机械结构对产生这种现象的原因进行了定性分析.     

10 kV紧凑型三相同轴高温超导电缆交流损耗研究

根据10 kV紧凑型三相同轴高温超导电缆参数,在COMSOL Multiphysics有限元软件中建立电缆的二维仿真模型,基于H方程求解了电缆在额定工况稳态运行时以及不同传输电流下的磁场分布和交流损耗;在此基础上,分析了绕制半径、相间距离以及相间相对角度对交流损耗的影响.仿真结果表明,各相超导层绕制半径越小,相间距离越小,各相产生的交流损耗越小;三相的交流损耗有随着超导层结构周期性变化的特点,且当相间相对角度为0°时,各相产生的交流损耗最大.     

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...     

110 kV高温超导电缆屏蔽层交流损耗特性研究

基于H方程求解了110 kV/3 kA高温超导电缆在不同工况下运行时的磁场分布和交流损耗,在此基础上分析屏蔽层感应电流的变化情况,并探究导电层和屏蔽层采用组合超导带材的可行性。结果表明,随着传输电流的增大,屏蔽层感应电流发生了畸变,电缆总体的交流损耗显著增加。当导电层采用77 K下临界电流为210 A的超导带材时,电缆可显著降低大约48%的交流损耗。     

外场下机械振动对高温超导带材交流损耗的影响

高温超导带材在磁场中传输交变电流时,将受到电磁力的作用而产生机械振动,振动对带材的交流损耗将产生影响.本文讨论了振动情况下交流损耗的测量方法,在平行于带面的直流磁场下,测量了Bi-2223/Ag高温超导带材在不同振动情况下的交流损耗.结果显示:当传输电流频率偏离样品的共振频率时,振动对带材的交流损耗影响不大;只有当电流频率在共振频率附近时,样品产生剧烈振动,交流损耗才有明显的增加;另外,带材振动时的交流损耗随频率变化曲线的斜率比不振动时略有增加.     

高温超导线圈交流损耗测试研究

超导线圈交流损耗的测量,能为研究超导线圈交流损耗提供重要方法,并对应用中超导线圈的优化提供重要依据。通过测量电流电压得到功率、再对时间积分的方法,来计算交流损耗,实验中可采用电容补偿降低电源功率负荷,电感补偿降低采集信号噪音,调整采样周期进一步提高采集效率和信噪比等方法来进行。将超导单带在88 Hz及小线圈在90 Hz的实验结果,与理论公式、经典锁相放大器测试结果对比,实验结果中交流损耗从小电流到大电流的差别为17%～1%,证明用该方法测量超导线圈交流损耗,准确、合理。     

并绕铜带对高温超导绕组交流损耗影响实验研究

在许多超导电力设备的应用中,超导绕组的机械性能和电流过载能力是关乎设备运行安全性和可靠性的重要现实问题。利用铜线(或铜带)与高温超导带材平行绕制的方法是解决这一问题的可行方案之一。但这种方案有可能带来额外的交流损耗。为了研究这一问题,制作了两个尺寸相同的超导绕组,绕组内径70mm,外径90mm,高45mm,其中一个绕组由超导带与铜带并绕而成,另一个则由超导带材单独绕制而成。两个样品使用的超导带材均为一代Bi-2223/Ag高温超导带,宽4.6mm,厚0.22mm;铜加强带宽5mm,厚0.1mm。采用了卡路里法对比研究了两个样品的交流损耗。实验结果显示加入铜带没有明显增加超导绕组的交流损耗。因此,超导绕组中并绕铜带不失为一种有效提高超导绕组机械性能和过载能力的方法,在超导电力设备中有一定的应用价值。     

CICC导体交流损耗数字模拟研究

C ICC超导体是大型低温超导磁体的首选导体,它运行在大电流和磁场快速变化的环境中,磁通进出超导体以及外界磁场的变化会产生交流损耗,而交流损耗对C ICC超导体稳定性运行有很大的影响,这样开展C ICC超导体交流损耗的研究就显得非常重要。因此,文中针对C ICC导体运行条件和几何结构,提出交流损耗数字模拟的想法,并将数字模拟结果与工程计算值进行了比较和分析,二者基本吻合。     

分磁环对高温SMES磁体交流损耗的影响研究

高温SMES磁体的交流损耗是制约其投入实际应用的因素之一,交流损耗的大小与超导导线所承受的磁场位型关系紧密,加装分磁环是改变超导磁体磁场位型的手段之一,因此对交流损耗的抑制也有实际意义.文中对高温SMES螺线管磁体进行了有限元建模,阐述了分磁环对减小超导磁体交流损耗的原理,分别计算了超导磁体在加装分磁环与未装分磁环下交流损耗的大小、分布,分析了分磁环的降损率参数r随磁体电流的变化规律,并对提高分磁环降损率的关键问题进行了探讨.     

交变磁场下超导薄圆筒的交流损耗研究

通过数值模拟方法研究了超导薄圆筒在交变磁场下的交流损耗特性.这种超导体的几何模型为一个通有与外加磁场同相位的交流电且厚度可忽略的圆筒.基于Bean临界态模型,通过数值方法得到了交流损耗Q,与实验结果符合得很好.此值模拟方法仅适用于超导薄圆筒,对涂层超导体具有一定的应用价值.     

AC transport current loss of assembled conductor of HTS tapes

We study experimentally and theoretically the AC transport current loss characteristics of a tape in multiple tapes assembled in single layer and subject to external field produced by transport currents of adjacent tapes. We measured the AC transport current losses of a Bi2223 silver-sheathed tape in a single layer arrangement of three tapes using our newly developed potential leads arrangement to avoid spurious loss components caused by the magnetization in the adjacent tapes. In the paper, the influence of the external AC field produced by adjacent tapes on the loss characteristics is studied based on the experimental results and theoretical analysis.     

Evaluation of geometrical effect on magnetization loss in GdBCO coated conductor

The magnetization loss density in stacked GdBa₂Cu₃O_7−δ coated conductor was measured using a SQUID magnetometer in a magnetic field normal to the tape surface to investigate the effect of stack on the magnetization loss. The AC loss characteristics are successfully collapsed to a single curve by the normalization at all the measurement temperatures. The losses are similar at high magnetic fields regardless the number of tapes. In addition, the AC loss decreases with increasing the number of tapes in stack at low magnetic fields.     

高温超导YBCO带材的交流损耗的FEM仿真分析

对高温超导带材YBCO的交流损耗进行了仿真分析。运用有限元FEM方法,基于Maxwell方程组的数值建模,引入了基于实验数据的power-law对交流损耗进行计算。首先对自场下的交流损耗值进行了仿真计算并分析了带材的电流密度与磁场分布情况,并通过与实验测量数据做比较验证仿真方法的有效性。其次分别对不同幅值下的平行场与垂直场下的交流损耗进行了计算,将自场、平行场以及垂直场下的电流密度与磁场强度的分布以及交流损耗值进行了对比分析。     

Spatially-resolved measurement on time-dependent electromagnetic behavior in alternating current carrying coated conductor

Establishment of processing technology for multifilamentary coated conductors (CCs) is a key issue for superconducting electric power applications from the viewpoint of AC loss reduction. On the other hand, CCs sometimes have local inhomogeneity in the superconducting layers, and that will cause a current blocking in a filament or inhomogeneity of critical current among filaments in a multifilamentary CC. Therefore, we need an assessment method for local electromagnetic behavior on AC loss properties of CCs. In this study, we developed a method for visualizing time-dependent AC loss distribution in CCs by using scanning Hall probe microscopy. We succeeded in visualizing local current density, electric field and loss density simultaneously with a spatial resolution of a few hundred micrometers. The measurement system has possible scanning area of 150 × 50 mm² and current capacity of 500 A. This enables us to discuss the local electromagnetic behavior on a practical scale of CCs. We believe that this visualization method will be a very powerful tool to estimate the feasibility of processing technology for multifilamentary CCs.     

一种铁基超导带材交流损耗的测量

近年来铁基超导材料的发现掀起了又一轮新型超导材料研究的热潮,各种配方的铁基超导材料不断被制备出来,转变温度也不断提高,中国科学家在该领域取得了十分突出的成果,制备出了多种铁基超导材料,但对其交流损耗特性研究鲜有报道,而实际应用中交流损耗的特性又十分重要,因此搭建了一套采用探测线圈法的交流损耗测量平台,测试了一种中国科学院电工研究所采用PIT工艺制作的单芯铁基超导带材的交流损耗。该文介绍了采用探测线圈法测量超导材料交流损耗的一种测量平台的搭建与标定,以及采用标定过的测量平台在液氦温度下测量的一种采用PIT工艺制作的单芯铁基超导带材的交流损耗;并与计算得到的铁基带材超导芯的磁滞损耗和包套的涡流损耗进行了比较分析,得出了其交流损耗与背景磁场频率成正比,其涡流损耗可以忽略的结论。     

高温超导带材交流损耗的数值计算与分析

高温超导带材在许多领域得到越来越广泛的应用。交流损耗计算对于高温超导带材具有重要意义。该文介绍了两种交流损耗的数值计算模型,并以其中一种模型为例,对带材的交流损耗进行计算,与Norris公式计算结果作了比较,证明结果有效。最后提出了交流损耗数值计算中存在的问题。