低温/高温复合超导体的电磁特性及稳定性研究

来源 :华北电力大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:nankaizhizhuan
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本文对低温/高温复合超导体的电磁特性及稳定性进行了研究。建立了低温/高温复合超导体的理论分析模型,对NbTi/Bi2223复合超导体中的电流分布、换流特性、交流损耗和稳定性进行了数值仿真和实验研究。电流分布研究结果表明:当温度在低温超导体临界转变温度以下时,低温/高温复合超导体中运行电流主要在低温超导体中;温度高于低温超导体临界转变温度时,低温超导体失超,电流从低温超导体中向高温超导体中转移,运行电流主要由高温超导体承担;当温度高于高温超导体临界转变温度时,高温超导体失超,电流从高温超导体中向金属基体中转移,运行电流主要由金属基体承担。运行电流频率越高,高温超导体中电流越小;外加磁场强度越大高温超导体中电流越大。换流特性研究结果表明:在较小运行电流时,复合超导体的分流温度与低温超导体接近;较大运行电流时,分流流温度与高温超导体接近。实验测得NbTi/Bi2223复合超导体的换流长度与数值仿真的结果一致。基于Bean临界态模型,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,与实验结果符合得很好。此值模拟方法对涂层超导体具有一定的应用价值。以带状、柱状和圆筒状超导体的交流损耗为基础,讨论了低温/高温复合超导体的交流损耗特性。仿真和实验结果表明:低温超导体临界转变温度以下,交流损耗几乎完全由低温超导体产生;温度介于低温和高温超导体临界转变温度之间时,交流损耗主要由高温超导体产生;同时实验测得复合超导体的交流损耗与电流频率成线性关系。基于n值指数模型,通过有限元法(FEM)对复合超导体的失超传播速度(QPV)和最小失超能(MQE)进行了数值仿真。仿真结果表明:复合超导体的最小失超能远远高于低温超导体,但小于高温超导体;最小失超传播速度介于低温超导体和高温超导体之间。同时也对低温/高温复合超导体的稳定性进行了实验研究。实验研究结果表明:复合超导体的最小失超能大于低温超导体,失超传播速度和失超恢复时间(QRT)均小于低温超导体,动态稳定性高于低温超导体。由于具有更大的工程电流密度和更高的稳定性,低温/高温复合超导体将对大型磁体,特别是导冷制冷磁体具有潜在的应用价值。
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