本文關鍵詞：機械應變及并聯(lián)下的高溫超導帶材臨界電流研究

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【摘要】：隨著高溫超導技術的快速發(fā)展,高溫超導技術已經被廣泛應用于各個領域。但超導技術的應用歸根結底取決于超導帶材的性能,我們利用超導帶材主要就是利用其電輸運能力強的優(yōu)勢。與普通導線不同,高溫超導帶材的臨界電流會受到很多因素的影響,輕則導致輸運能力下降,重則失去超導性能,損壞設備。因此研究超導帶材在不同情況下的臨界電流非常重要。本文通過實驗和仿真對高溫超導帶材的臨界電流特性進行了分析。本文先簡單介紹了超導帶材的一些特性和基本理論,然后根據(jù)這些理論分別搭建了四引線法和剩磁法臨界電流測量系統(tǒng)。先使用四引線法進行了短樣品高溫超導帶材臨界電流的測量,然后使用高溫超導帶材臨界電流自動化連續(xù)測量系統(tǒng)對YBCO長帶進行了臨界電流測試,并進行了缺陷檢測。兩種方法各有優(yōu)缺點,在以后超導帶材的應用研究中要選取合適的方法。然后通過實驗測量研究了機械特性對高溫超導帶材臨界電流的影響。首先,引入等效彎曲曲率半徑,通過物理建模方法計算得到了超導帶材扭轉彎曲下不同扭曲半徑和扭距的等效彎曲曲率半徑,并使用四引線法測量了超導帶材扭轉彎曲下的臨界電流。將實驗數(shù)據(jù)結果進行擬合得到了YBCO超導帶材的臨界電流與等效彎曲曲率半徑的解析關系式,提供了一種分析扭轉彎曲下高溫超導帶材臨界電流的方法。然后又測量了不同拉力下YBCO超導帶材的臨界電流,得到了YBCO超導帶材的臨界張力。兩種機械應變下的實驗結果都可以作為以后超導設備設計的參考依據(jù)。最后通過ANSYS有限元軟件對高溫超導帶材的電輸運特性進行了仿真分析。通過自負載特性曲線和短樣B-Ic曲線可以得到近似的臨界電流。分析了寬厚比對帶材臨界電流的影響、增加不同排布的導磁材料對電輸運能力的影響,并通過仿真計算分析了超導帶材在不同并聯(lián)堆疊方式下的電輸運能力。
【關鍵詞】：高溫超導 輸運能力 臨界電流 扭轉彎曲 并聯(lián)堆疊
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM26
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 高溫超導帶材的發(fā)展及應用介紹12-13
• 1.3 高溫超導帶材直流電輸運特性研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文主要研究內容15-16
• 第二章 高溫超導帶材臨界電流特性及理論16-26
• 2.1 超導體的基本性質16-17
• 2.2 高溫超導帶材的直流臨界電流特性17-18
• 2.3 高溫超導帶材臨界態(tài)模型簡介18-21
• 2.4 高溫超導帶材的臨界電流影響因素21-23
• 2.5 高溫超導帶材的各向異性23-26
• 2.5.1 第一代高溫超導帶材(Bi2223)臨界電流各向異性23-24
• 2.5.2 第二代高溫超導帶材(YBCO)臨界電流各向異性24-26
• 第三章 臨界電流測量方法研究及實驗測試26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 高溫超導帶材臨界電流測量方法介紹26-27
• 3.3 四引線法測量高溫超導帶材臨界電流27-30
• 3.3.1 四引線法介紹27
• 3.3.2 四引線法實驗測量27-30
• 3.4 非接觸法測量原理及實驗系統(tǒng)搭建30-32
• 3.4.1 剩余磁場法測量原理30-31
• 3.4.2 非接觸法實驗系統(tǒng)介紹31-32
• 3.5 非接觸法測量高溫超導帶材臨界電流32-35
• 3.6 本章小結35-36
• 第四章 機械應變對高溫超導帶材臨界電流的影響36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 扭轉彎曲形變下YBCO高溫超導帶材臨界電流特性研究36-41
• 4.2.1 帶材扭轉彎曲時的彎曲形變36-38
• 4.2.2 帶材扭轉彎曲實驗38-39
• 4.2.3 帶材扭轉彎曲實驗結果及分析39-40
• 4.2.4 實驗結果與討論40-41
• 4.3 拉力作用下高溫超導帶材臨界電流特性研究41-45
• 4.3.1 實驗裝置的設計41-43
• 4.3.2 不同拉伸應力下YBCO帶材的臨界電流測試43-45
• 4.4 本章小結45-46
• 第五章 高溫超導帶材臨界電流的仿真分析46-60
• 5.1 臨界電流的ANSYS仿真方法介紹46
• 5.2 單根帶材的臨界電流仿真分析46-50
• 5.2.1 YBCO超導帶材建模仿真47-48
• 5.2.2 不同寬厚比的YBCO帶材臨界電流仿真48-50
• 5.3 增加鐵磁材料后的仿真分析50-53
• 5.4 不同排布情況的多根帶材并聯(lián)仿真53-58
• 5.4.1 多根帶材并聯(lián)的應用現(xiàn)狀53-54
• 5.4.2 超導帶材并聯(lián)仿真54-58
• 5.5 本章小結58-60
• 總結與展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文69

【參考文獻】

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本文編號：1037638