高温超导无绝缘线圈励磁电压特性研究

本文通过实验研究了焊锡浸渍、励磁电流PI控制、励磁速率以及励磁幅值对高温超导无绝缘线圈励磁电压特性的影响。实验结果表明:高温超导无绝缘线圈励磁电压具有时延特性,焊锡浸渍、励磁电流PI控制分别会增大和减小时延特性,而励磁速率和励磁幅值不会影响时延特性;励磁电压幅值随励磁速率增大而增大;焊锡浸渍可降低励磁电压幅值,而励磁电流控制对励磁电压幅值影响不明显。     

无绝缘高温超导线圈横向电阻率提高的方法研究

与传统高温超导绝缘线圈相比,无绝缘线圈在绕制过程中使用不锈钢带与超导带并绕,不锈钢带提高了线圈的机械强度并对线圈有保护作用,这样绕制的无绝缘线圈具有稳定性高、失超自我保护能力强、失超恢复快等优点。然而,由于其线圈匝间横向电阻率过低,在励磁过程中无绝缘线圈会出现不稳定、不均匀磁场。为此,提出一种无绝缘线圈中不锈钢带横向电阻率提高的方法,来增强线圈的稳定性和降低屏蔽电流。为提高横向电阻率,对不锈钢带进行热处理和化学处理。通过实验验证,结果表明:该处理工艺能有效提高无绝缘线圈的横向电阻率,对增强无绝缘高温超导线圈的稳定性具有重要实用价值。     

无绝缘高温超导跑道型磁体设计

环向场磁体是ITER托卡马克装置中的核心部分,采用无绝缘高温超导磁体技术能使其产生更高的稳态场。文中介绍了无绝缘高温超导磁体技术的原理和特点,并以跑道型磁体为着手点,使用不同的超导带材,利用有限元法设计无绝缘高温超导磁体,总结了线圈个数与布局对磁体临界电流和中心磁场的影响。该磁体在20K下可产生的稳态磁场约为3.59T。     

无绝缘高温超导线圈焊锡浸渍的可行性研究

无绝缘线圈在各种场合中被广泛地应用和研究。为让超导线圈能够应用于高机械强度负载的场合,超导线圈必须有稳定的机械特性。环氧树脂浸渍是保护超导线圈不受机械扰动的一种常用的增强机械稳定性的方法,但传统的环氧树脂是电绝缘的材料,这可能导致无绝缘线圈的匝间电阻(turn-to-turn contact resistance)变大。因此本文提出了一种新型的浸渍方法,利用导电材料焊锡来浸渍,研究了无绝缘(No-insulation)高温超导线圈焊锡浸渍的可行性。本实验制备了两个线圈来进行对比研究,一个是未浸渍的无绝缘线圈,另一个是用焊锡浸渍后的无绝缘线圈。充放电实验和突然放电实验都在77K的液氮下完成;最后基于集中等效电路,分析了焊锡浸渍对无绝缘线圈的特性电阻及时间延时的影响。     

金属匝间高温超导无绝缘线圈充电特性研究

为了减少高温超导无绝缘线圈的充电延迟,采用金属材料作为线圈的匝间添加层。同时,利用有限元仿真软件COMSOL分别建立了普通无绝缘线圈和金属匝间无绝缘线圈的二维轴对称模型,对充电过程进行了仿真研究。仿真结果对比分析表明,具有金属匝间层的无绝缘线圈的充电延迟现象得到了明显改善,延迟时间由15 s缩短到了2 s。金属匝间层的引入,提高了无绝缘线圈的匝间接触电阻率,减少了充电时间的延迟,在需要快速响应的情形中,具有金属匝间层的无绝缘线圈或许会表现出更好的性能。     

基于有限元的REBCO无绝缘线圈三维全模型及瞬态特性仿真

无绝缘(NI)线圈因具有高电流密度、高热稳定性和高失超恢复能力,是一种极具应用前景的高温超导线圈绕制技术.在本文中,我们通过在AC/DC模块中耦合了电路模块和热模块,建立了一个完整的三维(3D)有限元模型(FEM).新耦合的电路模块能够对NI线圈整体进行励磁,从而保证其环向和径向保真度.通过该模型,我们分析了NI线圈的以下两个关键问题:充放电过程中,环向和径向电磁传输行为;过载流情况下不同接触电阻大小以及不同金属绝缘材料对线圈热稳定性的影响.我们比较了有限元仿真结果与分析电路模型的结果,两者达成了很好的一致性.我们所构建的3D模型可以进一步应用于观察NI线圈内部的电场和磁场分布,同时更为准确地描述超导材料的非线性特性,从而为NI线圈的设计和保护提供更为合理的物理参数.