检索结果-南通市图书馆

作者：华俊威北京交通大学

学位级别：硕士

高温超导材料在电力技术中的应用不仅可以满足承载较大的传输电流的目标,还能极大的减小能量的损耗、提高了运行的高效性、缓解了供电压力。但是高温超导体在大容量超导电力设备的应用远远超出单根超导带材的承载能力,同时高温超导体在... 详细信息

高温超导材料在电力技术中的应用不仅可以满足承载较大的传输电流的目标,还能极大的减小能量的损耗、提高了运行的高效性、缓解了供电压力。但是高温超导体在大容量超导电力设备的应用远远超出单根超导带材的承载能力,同时高温超导体在交变电流或磁场下产生的交流损耗会带来较大的热量,影响超导设备的运行稳定性,甚至影响安全。通常超导带材的简单并联使用可以一定程度提高载流能力,但超导带材的多根并联会造成电流的分布不均,导致交流损耗过高。因此开展对具有大载流能力、低交流损耗的超导复合导体的研究具有十分重要的现实意义。本文对高温超导带材的临界电流和自场下的交流损耗进行研究,并对堆叠导体和Roebel超导复合导体的临界特性和交流损耗特性进行了研究。本文首先对超导材料的分类和超导电性的基本理论进行阐述,同时基于超导现象对超导体的临界态模型进行了叙述;随后对超导材料交流损耗的分类、产生机理和一些交流损耗的计算模型做了说明;基于麦克斯韦方程组和本构方程对交流损耗的数值计算方法—H方程进行了推导论证。基于H方程的有限元分析方法,对高温超导带材的电磁特性和自场损耗进行分析,并将其交流损耗与Norris模型的计算结果进行比对;随后研究了2根8 mm超导带材组成的堆叠导体和4根4 mm超导带材组成的并行堆叠导体的电磁分布、临界特性和交流损耗特性,对不同堆叠根数下每根带材通入相同电流或通入相同总电流时的交流损耗情况进行分析与研究。基于Roebel导体的三维模型对Roebel导体的结构进行分析,对建模中Roebel模型股与股之间的排布进行了详细说明;以10股Roebel超导复合导体为例,对Roebel导体中的单股线和整个导体的电磁特性进行研究;其次研究了Roebel导体的结构参数(错位长度、角度、换位处结构、垂直方向上股与股之间间隙、单股宽度)和频率对Roebel导体的交流损耗特性的影响机理;最后将堆叠导体、并行堆叠导体、Roebel导体在相同载流下的交流损耗进行比对。最后,基于Labview控制程序搭建了临界电流测量平台,测量了4 mm宽超导窄带和10 mm宽超导宽带的临界电流,并拟合得到E-J特性曲线;搭建了基于锁相放大测量法的交流损耗测量平台,利用测量平台测量了自场下4 mm和10 mm超导带材、裁剪得到的8 mm宽超导带材、2根8 mm宽带组成的垂直堆叠导体、4根4 mm窄带组成的并行垂直堆叠导体和4股Roebel导体的交流损耗特性。并将实验测量结果与有限元仿真所得结果进行分析比对,进而验证仿真模型与实验测量平台的准确性。

关键词： H方程垂直堆叠导体并行垂直堆叠导体 Roebel超导复合导体临界电流交流损耗

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基于DSP的交流伺服控制系统的研究

基于DSP的交流伺服控制系统的研究

作者：黄杰北京交通大学

学位级别：硕士

随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、控制技术及计算机技术等支撑技术的快速发展,先前困扰着交流伺服系统的电机控制复杂、调速性能差等问题取得了突破性的进展。交流伺服系统的性能日渐提高,价格趋于合理。交流伺服系统... 详细信息

随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、控制技术及计算机技术等支撑技术的快速发展,先前困扰着交流伺服系统的电机控制复杂、调速性能差等问题取得了突破性的进展。交流伺服系统的性能日渐提高,价格趋于合理。交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代伺服控制系统的一个发展趋势。由于感应电机具有结构坚固,制造容易,价格低廉等优势,因而感应电机伺服系统具有很好的发展前景,代表了将来交流伺服技术的发展方向。首先,本文结合大量的文献资料,总结和分析了当前交流伺服系统的发展现状,明确了加强开发交流感应电机伺服系统的意义。其次,深入研究了矢量控制的坐标变换理论和交流感应电机的数学模型。在此基础阐述了基于转子磁场定向的矢量控制原理,建立其相应的控制方程。结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理,提出了交流伺服系统的控制方案。再次,本研究以DSP TMS320F2812A为核心控制单元,以一体化智能功率模块(ASIPM)为功率电路主体,基于模块化设计原则设计和实现了一台软、硬件结合的全数字化控制系统;并对设计中的一些关键环节进行了理论研究和实践探索。最后,对感应电机伺服系统进行了试验研究。本文通过实验分析,验证了系统设计方案的有效性和可行性,并指出了系统进一步的改进方向。

关键词：伺服控制矢量控制空间矢量脉宽调制 DSP

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冷绝缘高温超导电缆稳定裕度分析

冷绝缘高温超导电缆稳定裕度分析

作者：郑晓东北京交通大学

学位级别：硕士

高温超导电缆与相同尺寸常规电缆相比,输电容量可以提高3-5倍,输电损耗可以降低为常规电缆的10倍以上,具有传输容量大、损耗低、体积小、重量轻、没有环境污染、占地面积小等优点,使用超导电缆构建输电主干网络,可以大大提高电网的输电... 详细信息

高温超导电缆与相同尺寸常规电缆相比,输电容量可以提高3-5倍,输电损耗可以降低为常规电缆的10倍以上,具有传输容量大、损耗低、体积小、重量轻、没有环境污染、占地面积小等优点,使用超导电缆构建输电主干网络,可以大大提高电网的输电能力,同时减小电能的损失。由于超导电缆输电容量大,一旦出现故障,不仅影响供电地区电能的可靠性,严重时还可能烧毁电缆本体,影响整个电力系统的稳定性。因此,研究超导电缆的故障稳定性成为高温超导电缆工程化应用的关键技术之一。本文研究了低温系统故障和大电流故障冲击下,110kV/3kA高温超导电缆的电流分布和温度分布情况,计算了超导电缆在不同故障下的稳定裕度。首先,对第二代高温超导带材的结构进行研究,建立了AMSC高温超导带材的数学模型。根据冷绝缘高温超导电缆的结构,建立超导电缆的数学模型,计算了超导电缆导体层的自感和互感,提出超导电缆各层等效电阻的计算方法。分析超导电缆的传热模型,计算了超导电缆与液氮间的对流换热系数。基于MATLAB和ANSYS软件搭建了超导电缆的磁-热耦合模型和热传导模型,并介绍了MATLAB计算超导电缆故障电流分布的流程图。其次,本文对超导体的稳定性进行了理论分析,计算了故障电流下,超导电缆导体层内部的电流分布。研究了制冷系统故障液氮停止流动,高温超导电缆的安全运行区间,计算了液氮入口处和液氮出口处超导电缆各层的温度分布,给出不同故障时间和不同故障电流下,超导电缆的温度裕度。最后,根据超导电缆的结构参数,手工绕制了一根0.3m长的超导电缆作为实验测试电缆。设计电缆接头电阻测量、临界电流和大电流冲击测试的实验方案,分析了在不同故障电流下,超导电缆导体层和铜骨架的电流分布。将理论与实验结果进行对比,分析误差原因,验证理论计算模型的正确性。

关键词：高温超导电缆稳定裕度故障过流暂态分析电流分布温度分布短路故障

磁耦合谐振式无线电能传输系统线圈的电磁分析与优化设计

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磁耦合谐振式无线电能传输系统线圈的电磁分析与优化设计

作者：靳志芳北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,无线电能传输(WPT)技术不断发展,逐渐成为国内外学术界关注的热点技术。作为无线电能传输技术发展的新方向,磁耦合谐振式WPT技术具有可实现中远距离电能传输、效率高、辐射小和非磁性物体对系统影响小等特点。磁耦合谐振式WPT技... 详细信息

近年来,无线电能传输(WPT)技术不断发展,逐渐成为国内外学术界关注的热点技术。作为无线电能传输技术发展的新方向,磁耦合谐振式WPT技术具有可实现中远距离电能传输、效率高、辐射小和非磁性物体对系统影响小等特点。磁耦合谐振式WPT技术在便携式电子设备、智能家居以及电动汽车等轨道交通领域都有广阔的应用前景。目前,国内外专家学者已经针对磁耦合谐振式WPT技术展开研究,并取得一定成果,但有些问题尚未进行系统性研究。例如,磁耦合谐振式WPT系统在移动状态下,线圈的电磁分析和优化设计。本文正是基于这个问题进行研究分析,磁耦合线圈的设计直接影响WPT的性能,是WPT系统研究的核心内容。以电动汽车为例,首先分析磁耦合谐振式WPT系统结构和电能传输过程。然后采用互感模型理论,建立等效电路模型,并通过Maxwell仿真进行电磁分析。最后以提高系统效率,增强抗偏移能力,降低系统辐射为目标对线圈进行优化设计。本文的主要研究工作如下:(1)采用互感理论模型分析WPT过程,对比分析选择串联-串联谐振补偿结构,建立系统等效电路模型,在此基础上分析功率效率特性、频率特性、距离特性和方向特性这四个基本特性。(2)耦合线圈的优化设计以提高系统传输效率、增强抗偏移能力和降低辐射为优化目标。在已有模型基础上,通过Matlab仿真计算效率等参数最优值,优化设计线圈参数。优化设计主要是针对耦合线圈参数和结构进行优化。结构优化包括对比分析选择抗偏移能力好的矩形平面螺旋结构作为耦合线圈结构,加入平面磁芯结构提高耦合系数。(3)通过Maxwell仿真软件,对WPT过程中耦合线圈抗偏移能力进行电磁仿真和分析,得到线圈最优传输距离和平面磁芯结构最优位置。(4)根据优化后参数计算可得耦合线圈实体模型参数,绕制耦合线圈,搭建系统实验平台,对优化后线圈进行实验分析。实验可得优化后线圈系统传输效率提高12%,抗偏移能力最大可提高57.6%。本文的研究不仅研究了磁耦合谐振式WPT系统在移动状态下的电磁分布,而且对磁耦合线圈进行了优化设计。本文的研究成果为无线充电过程中存在位置偏移导致效率降低的问题提供解决思路,为便携式电子产品和电动汽车无线充电的应用提供理论基础。

关键词：磁耦合谐振无线电能传输耦合线圈电磁分析优化设计

超导磁储能装置的高温超导磁体失超及检测技术研究

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超导磁储能装置的高温超导磁体失超及检测技术研究

作者：张妍北京交通大学

学位级别：硕士

高温超导磁储能（Superconductor Magnetic Energetic Storage,SMES）装置的稳定运行对其实际应用至关重要,高温超导（High Temperature Superconducting,HTS）磁体失超是威胁装置安全运行的首要因素。传统失超检测技术亟需解决的难点:... 详细信息

高温超导磁储能（Superconductor Magnetic Energetic Storage,SMES）装置的稳定运行对其实际应用至关重要,高温超导（High Temperature Superconducting,HTS）磁体失超是威胁装置安全运行的首要因素。传统失超检测技术亟需解决的难点:一是HTS磁体局部失超时失超监测量的变化极小不易于监测;二是磁体失超电压受到电压扰动容易发生失超误判。因此,研制高效、可靠的HTS磁体失超检测系统,对保障SMES装置的安全稳定运行具有重要意义。本文采用理论模型和实验相结合的方式,展开了SMES装置的HTS磁体失超及检测技术研究,主要包含了以下几个内容:首先,建立了HTS带材的热扰动失超模型,研究了单热扰动与双热扰动下带材的失超电压、热点温度、失超传播速度（Normal Zone Propagation Velocity,NZPV）及最小失超能（Minimum Quench Energy,MQE）。结果表明,热扰动能量越大,带材的失超电压和热点温度变化越快;带材工作电流越大,NZPV越大MQE越小;热扰动数量对NZPV影响微弱。其次,搭建了基于HTS带材热扰动失超模型的实验平台,分析了单热扰动与双热扰动下带材的失超特性。实验结果与计算模型吻合,验证了热扰动失超模型的有效性,为HTS磁体的失超及检测技术研究奠定了基础。然后,展开了基于SMES装置等效模型的新型失超检测技术研究,选取了HTS磁体功率的高频分量与直流分量之比并设计了两个“与”失超判定逻辑,分析了HTS磁体运行状态下失超监测量的变化趋势。结果表明,失超后线圈功率的高频分量与直流分量之比增大了两个数量级,比未失超线圈高出了一个数量级,随着失超传播其监测量的变化越大,实现了失超线圈的准确定位,论证了新型失超检测设计的有效性。最后,结合新型失超检测技术,设计并搭建了可视化的HTS磁体失超监测系统,探究了基于热扰动失超实验平台的磁体NZPV,分析了监测系统的有效性。结果表明,磁体的轴向NZPV传播大于径向NZPV,监测系统具备了可视化、实时监测并触发保护的功能,为SMES装置的稳定运行提供了关键技术支撑。

关键词：超导磁储能高温超导体失超模型失超检测

110kV冷绝缘高温超导电缆的模型建立及失超特性研究

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110kV冷绝缘高温超导电缆的模型建立及失超特性研究

作者：于涛北京交通大学

学位级别：硕士

高温超导电缆是高温超导材料在电力领域应用的一个重要方面。高温超导电缆结构紧凑、输电容量大、线路损耗低、对环境污染小,已成为解决高密度输电的最佳选择之一,必将为电力行业带来重大技术革新。高温超导电缆必须运行在液氮环境中,... 详细信息

高温超导电缆是高温超导材料在电力领域应用的一个重要方面。高温超导电缆结构紧凑、输电容量大、线路损耗低、对环境污染小,已成为解决高密度输电的最佳选择之一,必将为电力行业带来重大技术革新。高温超导电缆必须运行在液氮环境中,通过电缆的电流必须小于临界电流,此时的电缆超导层的阻值几乎为零,不产生焦耳热。在故障电流下,电缆失超,超导材料的阻值将会迅速增大,电流流过电缆后产生的焦耳热有可能将电缆本体烧毁,也可能导致冷却煤质急剧膨胀,从而损坏整个超导装置,甚至影响到整个系统运行的安全与稳定。因此,在高温超导电缆并网之前,有必要对超导电缆的失超特性进行研究,从而提出失超保护策略,保障超导电缆的安全运行。考虑到超导电缆的造价昂贵,实验研究耗费巨大,因此,有必要建立高温超导电缆的仿真模型,对其失超过程进行仿真研究。本文首先对高温超导带材进行了实验研究,测量得到高温超导带材的临界电流值,并对超导带材进行交流测量实验,得到并分析了高温超导带材在失超过程中的电流电压波形及温度曲线。以高温超导带材的数学模型为基础,结合实验研究结果,本文建立了高温超导带材的故障电流冲击模型,并且探索出一种基于PSCAD/EMTDC和MATLAB的高温超导带材仿真模型的建立方法。将高温超导带材失超过程的仿真结果与实验测量结果进行定性比较,验证所建模型符合高温超导带材的失超规律。由于超导电缆的超导层由超导带材绕制而成,因此,超导层的失超规律与超导带材的失超特性密切相关,建模方法上也有一定的参考价值。结合超导电缆的结构特点,参照超导带材的建模方法,本文建立了110kV冷绝缘高温超导电缆的仿真模型。在仿真模型中设置单相接地、两相短路和三相短路故障,对超导电缆在故障电流下的失超过程中的温度及电阻率进行了计算,得到并分析了失超过程中的各参数波形图。最后,对电缆完全失超后的本体温度、时间和电流密度之间的关系进行了计算,并对计算结果进行了分析。计算结果将对超导电缆的保护策略研究具有一定的参考价值。

关键词：高温超导电缆失超建模 PSCAD/EMTDC 故障电流

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高温超导储能线圈应力应变分析

高温超导储能线圈应力应变分析

作者：陈铮北京交通大学

学位级别：硕士

随着城市化进程的发展,人们对于电力质量的要求越来越高,高温超导储能系统可以有效的平衡电力系统中的负荷波动,维持电压和频率的稳定。高温超导储能磁体是超导储能系统最为关键的器件,因此对于其稳定性的分析显得尤为重要。高温超导储... 详细信息

随着城市化进程的发展,人们对于电力质量的要求越来越高,高温超导储能系统可以有效的平衡电力系统中的负荷波动,维持电压和频率的稳定。高温超导储能磁体是超导储能系统最为关键的器件,因此对于其稳定性的分析显得尤为重要。高温超导储能线圈在正常工作中会受到两种应力的作用,一种为超导线圈因受到安培力而产生的电磁应力,另一种为超导线圈在充放电过程中交流损耗引起的温升所产生的热应力,本文将从电磁应力与热应力两个方面来分析超导线圈的应力应变。现有的交流损耗计算方法在求解三维超导线圈模型时存在计算速度慢、收敛性差等问题,因此本文提出基于迭代电导率的快速交流损耗求解方法,通过电导率与电场强度E的关系来描述超导体高度非线性E-J本构关系,充分考虑磁场因素对临界电流的影响,通过此方法可以准确求解交流损耗。本文首先分析了 4根堆叠超导带材的电磁应力应变分布,结果表明超导带材电磁应力应变分布并不均匀,应力最大值为3.95×104 Pa,在浸渍环氧树脂后,应力最大值为2.16×104 Pa,结合应力数值以及应力分布图可以看出浸渍环氧树脂可以有效降低超导带材所受的电磁应力。然后分析了超导储能线圈在两种固定约束下的应力应变分布图,结果表明,超导储能线圈在电磁应力下均发生了一定的形变,形变量对于超导带材有一定的拉伸作用,但是两种情况下的应力应变均未超过超导带材的临界值。本文建立三维超导线圈有限元模型,分析了以交流损耗作为热源的超导线圈热应力应变分布,在模型中通过电磁仿真求解交流损耗,得到超导线圈的交流损耗具有周期性的结论,其周期为传输电流周期的一半,最大交流损耗体密度为5.97×105 W/m3。然后结合固体传热理论与热膨胀理论分析超导线圈热应力应变,结果表明超导线圈最大热应力为1.08×104 Pa,在只考虑热膨胀作用下超导线圈总7位移最大值为8.2×10-,结合热应力应变数值与分布图可以得出,超导线圈的热应力应变分布并不均匀,若热量不能及时耗散在热量聚集区域,有可能会造成超导线圈与环氧树脂绝缘层产生分离现象,造成超导线圈失超。本文实验绕制了超导双饼线圈,在分析浸渍固化热处理温度与时间对临界电流的影响得出最佳浸渍范围后,对超导线圈进行真空浸渍,实验测量了浸渍固化前后超导线圈的临界电流,结果表明超导线圈的临界电流衰减3.2%,线圈浸渍工艺对超导线圈临界电流的衰减在可接受范围之内。

关键词：高温超导储能磁体交流损耗应力应变临界电流环氧树脂

110kV冷绝缘高温超导电缆运行实验及系统仿真研究

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110kV冷绝缘高温超导电缆运行实验及系统仿真研究

作者：陈晓宇北京交通大学

学位级别：硕士

面向工程应用化的高温超导电缆,需要解决的核心技术问题是交流损耗以及并网运行的研究。高温超导电缆本体的交流损耗直接关系其运行效率和稳定性,因为超导电缆的交流损耗只有足够低时,其优越性和经济性才能完全体现出来。超导电缆接入... 详细信息

面向工程应用化的高温超导电缆,需要解决的核心技术问题是交流损耗以及并网运行的研究。高温超导电缆本体的交流损耗直接关系其运行效率和稳定性,因为超导电缆的交流损耗只有足够低时,其优越性和经济性才能完全体现出来。超导电缆接入电力系统运行也面临诸多问题。因为一旦输电电缆系统出现故障,则可能会影响其供电可靠性,严重时会危及超导电缆本体甚至影响整个电力系统的安全和稳定性。因此,交流损耗的研究以及并网运行的问题是关系到超导输电系统的安全运行,以及超导输电在电力系统中发展前景的关键性技术。本文首先基于YBCO高温超导带材的结构特征和E-J特性,建立了超导带材和电缆的数学模型,在充分考虑电缆本体不同层间与外界的热传导的过程的基础上,确立了超导电缆本体电气参数的计算方法。依据超导材料交流损耗产生的机理与特性,分析给出了超导带材在自场和外场情况下超导带材内部磁场变化规律,以及交流损耗产生的计算方法。针对YBCO涂层高温超导电缆特殊的结构确定了超导电缆的交流损耗的计算理论和方法。为了研究冷绝缘高温超导电缆交流损耗的变化规律,开发了一套新型的基于LabVIEW的高温超导电缆交流损耗测量系统。通过NI公司的数据采集控制系统测量了一根0.2m长,110kV/1.5kA的高温超导电缆在49.9Hz和60Hz时的交流损耗。结果表明,在采用双对数坐标时,超导电缆的交流损耗随传输电流线性增大。且不同频率下,每周期每单位长度的电缆的损耗曲线基本吻合。该测量结果与理论计算得出的交流损耗的曲线较为一致,充分验证了该系统的可行性和准确性。本文还采用基于量热法的交流损耗测量系统实际测量分析了一根模型样缆。热测法的结果基本符合理论计算的值。但是相比于电测法,热测法的测量结果比理论计算值略微偏大。在本文第五章中,基于高温超导电缆的数学模型,应用MATLAB软件建立了高温超导电缆的暂态计算模型,并在PSCAD/EMTDC中建立了超导电缆的仿真模型,将超导电缆模型接入一个110kV的三端环网式电力网络,仿真模拟了外部短路故障对超导电缆线路的影响,并对高温超导电缆和普通线路的功率分布进行了比较。结果表明,高温超导电缆具有更大的短路容量,更有利于电网电压稳定和调节。文章最后,还搭建了超导电缆的25kA@1S电流冲击实验平台,完成了对超导电缆样缆在2倍额定电流下的冲击测试,分析得到了冲击电流下超导电缆本体的变化规律。图57幅,表8个,参考文献59篇。

关键词：高温超导电缆交流损耗测量技术三端环网 PSCAD/EMTDC 暂态分析短路故障

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高温超导带材临界电流特性及稳定性实验研究

高温超导带材临界电流特性及稳定性实验研究

作者：刘二伟北京交通大学

学位级别：硕士

高温超导带材的临界电流特性直接关系着高温超导电力设备的设计、制造以及应用。复合超导带材比单根超导带材具有更高的载流量,可以达到kA级别。临界电流作为超导体最重要的参数之一,对复合带材的临界电流特性进行研究有着非常重要的意... 详细信息

高温超导带材的临界电流特性直接关系着高温超导电力设备的设计、制造以及应用。复合超导带材比单根超导带材具有更高的载流量,可以达到kA级别。临界电流作为超导体最重要的参数之一,对复合带材的临界电流特性进行研究有着非常重要的意义。超导电力设备良好的稳定性是超导电力设备安全运行的可靠保障,高温超导带材的稳定性是另一个必须考虑的重要因素,因此,对超导带材稳定性的研究同样具有重要的意义。本文首先根据ReBCO高温超导带材临界电流的计算模型,计算得到了不同磁感应强度(0T-0.9T)和磁场角度(0°、30°、60°、90°)条件下的临界电流。根据磁场下高温超导带材临界电流测试实验原理,设计并搭建了基于LabVIEW的临界电流测试平台。在77K温度下,对5mm宽ReBCO高温超导带材进行了临界电流测试,并与理论计算结果进行了对比,分析了磁场对临界电流和超导带材n值得影响。为了能够得到高温超导带材的交流传输能力,本文通过类比交流损耗测试方法和临界电流定义,实验测得交流条件下4mm宽AMSC和Superpower高温超导带材的伏安特性。采用有效值法和切线法分析了两种高温超导带材在30Hz-540Hz频率下交流载流能力的频率特性。对高温超导带材的交流载流能力做了一个初步的实验与分析。利用Comsol软件对Roebel复合超导带材进行了建模仿真,得到了 Roebel复合带材的磁场分布;利用临界电流计算公式计算得到了 Roebel复合带材的临界电流。根据Roebel复合带材临界电流测试实验原理,搭建了基于LabVIEW软件的Roebel复合超导带材的临界电流实验平台,并测试了 Roebel复合超导带材的临界电流,将理论结果与实验结果进行了对比分析。最后,对ReBCO高温超导带材的失超特性进行了理论分析,设计并搭建了基于LabVIEW的ReBCO高温超导带材失超传播特性测试系统。借助该测试系统,对ReBCO超导带材和Roebel复合超导带材进行了失超特性实验,得到了 ReBCO超导带材和Roebel复合带材的最小失超能、失超传播速度等特性,并对实验结果进行了分析。

关键词：高温超导带材临界电流交流传输能力超导复合带材失超传播速度最小失超能

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高温超导带材不同排列对交流损耗的影响研究

高温超导带材不同排列对交流损耗的影响研究

作者：霍英杰北京交通大学

学位级别：硕士

本文分析了高温超导带材不同排列对交流损耗的影响。首先以Brandt方法为基础建立二维数值计算模型,即在Maxwell方程中同时引入标量位φ和矢量位A,再结合泊松方程和YBCO超导体E-J性,求解获得每点电流密度的分布。随后对不同频率和n值时... 详细信息

本文分析了高温超导带材不同排列对交流损耗的影响。首先以Brandt方法为基础建立二维数值计算模型,即在Maxwell方程中同时引入标量位φ和矢量位A,再结合泊松方程和YBCO超导体E-J性,求解获得每点电流密度的分布。随后对不同频率和n值时的交流损耗进行研究,将计算结果与Norris模型结果对比以验证理论模型的正确性,结果显示频率增大时交流损耗减小,n值较大时交流损耗较小。然后将单带模型扩展为两根带材不同间距的模型,考虑两根带材之间互感作用,分析带材之间的间距对交流损耗的影响,结果表明交流损耗随间距的增大而减小。为了模拟不同排列模型真实的电磁环境,在Comsol Multiphysics有限元软件中将H公式与高温超导体E-J关系结合以得到磁场H的解。以此模型理论为基础,本文建立两根带材垂直排列与水平排列的模型,研究两种排列模型中带材间距对交流损耗的影响,结果显示两种排列模型中带材损耗均随间距的增大而减小,且间距相同时水平排列模型的损耗较小。之后将模型扩展,在带材超导层上加入磁性基底,研究磁性基底对超导层交流损耗的影响,结果说明了磁性基底的位置影响了超导层的损耗。随后建立超导带材堆叠模型、线圈模型、多边形结构模型及接头模型,分析带材的排列对整体电磁特性及交流损耗的影响,几种模型均说明了带材的排列影响磁场分布随之交流损耗被影响。对于超导接头,建立三维电磁模型以便更好的模拟电流密度分布特性。超导接头一般工作在变化的磁场中,因此文章研究外加恒定幅值和频率的交变磁场的情况下,接头的结构参数对交流损耗的影响,结果表明焊接厚度和长度增大时损耗增大。文章建立了高温超导带材和线圈的电测量系统,采用“8”字形电势引线形式测量不同排列带材的交流损耗。之后对匝间有绝缘和无绝缘的超导线圈的损耗进行了测量,研究绝缘厚度对交流损耗的影响,将以上测量结果与计算结果对比分析以验证理论模型的正确性。

关键词：高温超导带材不同排列交流损耗电磁特性