YBCO超導(dǎo)開(kāi)關(guān)的特性研究.pdf

1、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)是利用超導(dǎo)體的零電阻特性實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行，利用超導(dǎo)體失超產(chǎn)生電阻實(shí)現(xiàn)斷路作用的開(kāi)關(guān)。作為超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，超導(dǎo)開(kāi)關(guān)不僅可以與超導(dǎo)磁體構(gòu)成接近零歐姆熱損耗的閉合儲(chǔ)能回路，還可以在需要時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的快速釋放。
　　在當(dāng)前的研究和應(yīng)用中，超導(dǎo)開(kāi)關(guān)多是采用低溫超導(dǎo)材料和第一代Bi系高溫超導(dǎo)帶材制作而成。低溫超導(dǎo)材料的臨界溫度較低，一般工作在液氦溫區(qū)，裝置運(yùn)行成本較高;而B(niǎo)i系高溫超導(dǎo)帶材由于強(qiáng)烈的各向異性使得其臨界電流易受到磁場(chǎng)

2、的影響，極大的限制了其應(yīng)用前景。因此，本文采用工作于制冷成本低的液氮環(huán)境、具有較好的高溫磁場(chǎng)性能及載流能力的第二代YBCO高溫超導(dǎo)帶材制作超導(dǎo)開(kāi)關(guān)，并對(duì)超導(dǎo)開(kāi)關(guān)的斷路特性及與超導(dǎo)磁體的閉環(huán)運(yùn)行特性進(jìn)行研究分析。
　　論文首先對(duì)超導(dǎo)體的失超傳播理論進(jìn)行了概述，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究分析了YBCO和Bi-2223/Ag超導(dǎo)帶材的失超傳播特性，即其失超傳播速度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析的結(jié)論基本吻合。其次，論文對(duì)YBCO超導(dǎo)帶材在過(guò)電流沖擊下的失超特

3、性進(jìn)行了研究。同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了不同的彎曲應(yīng)變對(duì)YBCO高溫超導(dǎo)帶材載流性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明YBCO帶材存在一個(gè)最小彎曲半徑，且其臨界電流值隨著彎曲半徑的減小而減小。
　　在YBCO帶材的實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)之上，使用YBCO帶材設(shè)計(jì)并制作了熱控式超導(dǎo)開(kāi)關(guān)和流控式超導(dǎo)開(kāi)關(guān)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究可知，YBCO熱控式超導(dǎo)開(kāi)關(guān)不僅可以實(shí)現(xiàn)與超導(dǎo)磁體的閉環(huán)運(yùn)行，且閉環(huán)運(yùn)行時(shí)可以獲得較高穩(wěn)定度的磁場(chǎng)，還可以實(shí)現(xiàn)能量的快速釋放。最后，對(duì)電容作為觸發(fā)源、