本文關(guān)鍵詞：高溫超導(dǎo)帶材交流損耗的理論分析與實驗測量

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【摘要】：高溫超導(dǎo)交流損耗的出現(xiàn)會加重制冷系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)并影響超導(dǎo)裝置的穩(wěn)定性,而交流磁化率對于研究臨界電流和磁通釘扎效應(yīng)有重要作用。所以研究高溫超導(dǎo)材料的交流損耗和交流磁化率具有重要的現(xiàn)實意義。本文就高溫超導(dǎo)帶材這兩個電磁特性從理論分析與實驗測量兩方面展開了研究。首先,建立了高溫超導(dǎo)帶材交流損耗的計算模型,計算了兩種高溫超導(dǎo)帶材在不同n值下隨電流幅值變化的交流損耗。為了解決不同研究人員在研究帶材交流損耗時所給定的n值、頻率等基本條件不同而無法對比結(jié)果的問題,本文推導(dǎo)了橢圓截面高溫超導(dǎo)帶材的傳輸交流損耗的標(biāo)度定律(Scaling Law),從而可以方便且快速地得到任意條件下的交流損耗值,使得不同條件、不同計算方法的結(jié)果得以互相標(biāo)度進(jìn)而互相對比,并驗證了該標(biāo)度定律的正確性,這是標(biāo)度定律首次應(yīng)用于計算橢圓帶材的傳輸交流損耗。其次,建立了兩種高溫超導(dǎo)帶材交流磁化率的計算模型,利用Brandt方法計算了不同頻率、不同磁場幅值時的交流磁化率,推導(dǎo)了外場交流磁化率的標(biāo)度定律,并與Brandt推導(dǎo)的n=1以及n→∞時的計算結(jié)果進(jìn)行對比,驗證了該交流磁化率標(biāo)度定律的正確性。計算了考慮磁場依賴性即以隨磁場變化時的交流磁化率。國內(nèi)外對交流磁化率的研究以實驗測量為主,本文的研究對于高溫超導(dǎo)帶材交流磁化率的理論計算有一定意義。再次,利用COMSOL Multiphysics有限元軟件仿真分析了兩種不同高溫超導(dǎo)帶材的電流密度、磁場的分布情況；并將H公式與高溫超導(dǎo)材料的Power Law (E-J)關(guān)系相結(jié)合,計算得到磁場H的解,并以此為模型基礎(chǔ),計算得到交流損耗。最后,建立了基于LabVIEW控制的鎖相放大器法測量高溫超導(dǎo)帶材交流損耗測試平臺,分別測量了第一代和第二代高溫超導(dǎo)帶材以及國產(chǎn)的不同寬厚比的BSCCO高溫超導(dǎo)帶材的交流損耗,與計算結(jié)果進(jìn)行對比,再次驗證了理論計算以及標(biāo)度定律的準(zhǔn)確性；介紹了用高精度數(shù)據(jù)采集卡實時采集被測信號,由積分公式求得交流損耗的方法。將兩種測量方法得到的結(jié)果進(jìn)行對比,分析了誤差產(chǎn)生的原因。
【關(guān)鍵詞】：高溫超導(dǎo)帶材 交流損耗 交流磁化率 標(biāo)度定律 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM26
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 高溫超導(dǎo)電磁特性研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 交流損耗研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 交流磁化率研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-17
• 2 高溫超導(dǎo)帶材交流損耗理論模型與實驗原理17-29
• 2.1 交流損耗理論模型與分析17-23
• 2.1.1 臨界態(tài)模型概述17-18
• 2.1.2 自場下的交流損耗18-21
• 2.1.3 外場下的交流損耗21-23
• 2.2 交流損耗的實驗測量23-28
• 2.2.1 測量方法概述23-26
• 2.2.2 本論文采用的測量方法26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 3 高溫超導(dǎo)帶材電磁特性理論計算29-57
• 3.1 橢圓薄帶自場下的交流損耗計算29-43
• 3.1.1 交流損耗理論29-31
• 3.1.2 交流損耗計算31-35
• 3.1.3 傳輸標(biāo)度定律35-40
• 3.1.4 影響交流損耗因素的分析40-43
• 3.2 高溫超導(dǎo)帶材外場下的交流磁化率計算43-51
• 3.2.1 交流磁化率的計算43-49
• 3.2.2 交流磁化率的標(biāo)度定律49-51
• 3.3 考慮磁場依賴性的交流磁化率計算51-55
• 3.3.1 高溫超導(dǎo)材料的電磁各向異性51-52
• 3.3.2 考慮磁場依賴性交流磁化率計算52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 4 高溫超導(dǎo)帶材的建模仿真57-67
• 4.1 高溫超導(dǎo)帶材的電磁仿真57-62
• 4.1.1 仿真模型的建立57-60
• 4.1.2 仿真結(jié)果分析60-62
• 4.2 高溫超導(dǎo)帶材的交流損耗仿真62-64
• 4.2.1 仿真模型的建立62-64
• 4.2.2 仿真結(jié)果分析64
• 4.3 本章小結(jié)64-67
• 5 高溫超導(dǎo)帶材交流損耗實驗測量67-85
• 5.1 臨界電流的測量67-69
• 5.1.1 臨界電流的定義67-68
• 5.1.2 臨界電流的實驗測量68-69
• 5.2 鎖相放大器測量帶材交流損耗69-78
• 5.2.1 實驗裝置的設(shè)計與選擇70-72
• 5.2.2 基于LabVIEW的鎖相法交流損耗測量系統(tǒng)72-78
• 5.3 積分法測量交流損耗78-82
• 5.4 本章小結(jié)82-85
• 6 結(jié)論85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學(xué)位期間取得的研究成果91-95
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集95

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：689964