YBCO超導開關的特性研究.pdf

1、超導開關是利用超導體的零電阻特性實現(xiàn)閉環(huán)運行，利用超導體失超產(chǎn)生電阻實現(xiàn)斷路作用的開關。作為超導磁儲能系統(tǒng)的關鍵部件，超導開關不僅可以與超導磁體構成接近零歐姆熱損耗的閉合儲能回路，還可以在需要時實現(xiàn)能量的快速釋放。
　　在當前的研究和應用中，超導開關多是采用低溫超導材料和第一代Bi系高溫超導帶材制作而成。低溫超導材料的臨界溫度較低，一般工作在液氦溫區(qū)，裝置運行成本較高;而Bi系高溫超導帶材由于強烈的各向異性使得其臨界電流易受到磁場

2、的影響，極大的限制了其應用前景。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性能及載流能力的第二代YBCO高溫超導帶材制作超導開關，并對超導開關的斷路特性及與超導磁體的閉環(huán)運行特性進行研究分析。
　　論文首先對超導體的失超傳播理論進行了概述，并通過實驗研究分析了YBCO和Bi-2223/Ag超導帶材的失超傳播特性，即其失超傳播速度，實驗結果與理論分析的結論基本吻合。其次，論文對YBCO超導帶材在過電流沖擊下的失超特

3、性進行了研究。同時，通過實驗研究了不同的彎曲應變對YBCO高溫超導帶材載流性能的影響，實驗結果表明YBCO帶材存在一個最小彎曲半徑，且其臨界電流值隨著彎曲半徑的減小而減小。
　　在YBCO帶材的實驗研究基礎之上，使用YBCO帶材設計并制作了熱控式超導開關和流控式超導開關。通過實驗研究可知，YBCO熱控式超導開關不僅可以實現(xiàn)與超導磁體的閉環(huán)運行，且閉環(huán)運行時可以獲得較高穩(wěn)定度的磁場，還可以實現(xiàn)能量的快速釋放。最后，對電容作為觸發(fā)源、