第二代高溫超導(dǎo)股線的過流及機(jī)械特性研究.pdf

1、高溫超導(dǎo)材料在性能上的改善，使超導(dǎo)體在工程領(lǐng)域的應(yīng)用得到高速發(fā)展。本文提出一種各向同性的高溫超導(dǎo)股線設(shè)計(jì)方法，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)超導(dǎo)體的載流能力，提高超導(dǎo)填充度和工程電流密度，改善超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度，可以運(yùn)用在直流輸電電纜、高場磁體、超導(dǎo)限流器等電力裝置，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文首先介紹圓形和方形高溫超導(dǎo)股線的設(shè)計(jì)方法，闡明超導(dǎo)股線芯的帶材堆疊方式，對填充超導(dǎo)芯與包套間縫隙的結(jié)構(gòu)進(jìn)行材料選擇與規(guī)格設(shè)計(jì)，介紹金屬包覆層的激光焊接工

2、藝，分步闡述銅、鋁和不銹鋼包覆的超導(dǎo)股線規(guī)模化生產(chǎn)流程。為驗(yàn)證超導(dǎo)股線加工工藝的安全性，將完成制作的股線樣品拆解并對超導(dǎo)芯部分的ReBCO帶材進(jìn)行臨界電流測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在高溫超導(dǎo)股線的制作過程中不會對內(nèi)部帶材造成損傷。
　　用磁場仿真軟件建立不同超導(dǎo)股線的橫截面二維模型，根據(jù)磁場仿真結(jié)果計(jì)算超導(dǎo)股線的臨界電流值，對不同結(jié)構(gòu)的股線樣品進(jìn)行臨界電流測試，從測量結(jié)果中提取體現(xiàn)超導(dǎo)特性的E-I曲線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證臨界電流仿真計(jì)算模型的

3、有效性，為未來不同材料和規(guī)格的高溫超導(dǎo)股線設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　實(shí)驗(yàn)研究77 K、自場下高溫超導(dǎo)股線在工頻過電流沖擊下的失超及恢復(fù)特性，分析沖擊過程中電壓及電流幅值變化原因、電阻及相位角變化規(guī)律，研究沖擊電流對不同類型股線的溫升和恢復(fù)時(shí)間影響，通過沖擊后的臨界電流和n值測量結(jié)果分析超導(dǎo)股線的耐沖擊能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)股線在沖擊過程中的失超特性不同，銅包覆超導(dǎo)股線具有較強(qiáng)的耐電流沖擊能力，不銹鋼包覆超導(dǎo)股線則具有較強(qiáng)的電

4、流限制能力。
　　研究高溫超導(dǎo)股線的機(jī)械特性，對彎曲的超導(dǎo)股線中帶材形變情況進(jìn)行理論分析，并制作不同彎曲條件下的ReBCO帶材和超導(dǎo)股線實(shí)驗(yàn)樣品，通過臨界電流的測試研究彎曲對載流能力產(chǎn)生的影響，分析帶材最小側(cè)向彎曲半徑、超導(dǎo)股線的最小彎曲半徑及臨界應(yīng)變等參數(shù)，通過測量股線樣品在不同拉伸應(yīng)力條件下的臨界電流和n值，研究拉伸應(yīng)力對超導(dǎo)特性的影響。研究結(jié)果表明，超導(dǎo)股線的最小彎曲半徑由帶材的側(cè)向彎曲特性決定，且臨界電流和n值隨彎曲半徑減