高温超导带材的焊接与局部差异对失超传播特性影响研究

摘要

为了满足超导磁体的稳定运行和失超保护的要求，本文进行了高温超导带材失超传播特性的实验研究。目标是针对超导磁体中各种工作情况得到高温超导带材的最小失超能和失超传播速度，有助于超导磁体的失超保护设计。
　　本文在给出课题的研究背景和意义的基础上，首先介绍了高温超导带材失超传播特性测试系统，包括两个部分，第一部分为临界电流测试系统，其作用是测量待测带材的临界电流，确定失超传播实验的传输电流。第二部分为失超传播特性测试系统，其作用是测量高温超导带材的最小失超能和失超传播速度。通过实验研究了高温超导带材的失超传播特性，分别利用电压和温度判据来表征带材的失超传播速度，比较分析了YBCO带材和Bi2223带材的最小失超能和失超传播速度的差异，为实验室超导磁体绕组的材料选择提供参考。
　　然后对超导磁体工作时可能存在的三种情况分别对YBCO带材和Bi2223带材进行了失超传播特性实验研究。这三种情况分别为带材本身的内部缺陷，局部磁场差异以及焊接接头的存在。
　　首先在高温超导带材内部不可避免的存在内部缺陷，本文实验研究了弯曲恢复后对高温超导带材临界电流的影响，确定满足实验条件的弯曲应变。通过弯曲应变对高温超导带材引入内部缺陷，实验研究并分析了内部缺陷对两种带材失超传播特性的影响，掌握了失超传播特性的变化规律。
　　然后通过ANSYS仿真分析了高温超导磁体的磁场分布，发现磁体内部的磁场存在分布不均匀的现象。实验研究并分析了局部磁场差异对两种带材失超传播特性的影响，得到了失超传播特性与磁场之间的关系。
　　最后由于带材长度限制，因此绕制磁体时会存在焊接接头，于是实验研究了高温超导带材焊接接头处临界电流变化，测试不同长度焊接接头对高温超导带材失超传播特性的影响，并对测试结果进行了比较分析。实验测得的数据为实验室后续超导磁体的失超保护提供数据支持。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 高温超导材料简介

1．2．1 Bi2223带材

1．2．2 YBCO带材

1．3 高温超导带材失超传播特性研究进展

1．4 本论文的主要研究内容

第2章 高温超导带材失超传播特性测试系统

2．1 测试系统设计要求

2．2 测试系统总体设计

2．2．1 高温超导带材临界电流测量系统

2．2．2 高温超导带材失超传播特性测试系统

2．3 测试系统测量的实验样品

2．3．1 实验样品的预处理

2．3．2 测试环境的实现

2．4 失超传播特性基本原理

2．5 失超传播特性测试步骤

2．6 本章小结

第3章 高温超导带材失超传播特性实验研究

3．1 引言

3．2 高温超导带材临界电流

3．3 YBCO带材失超传播特性实验研究

3．3．1 YBCO带材最小失超能

3．3．2 YBCO带材失超传播速度

3．4 Bi2223带材失超传播特性实验研究

3．4．1 Bi2223高温超导带材最小失超能

3．4．2 Bi2223高温超导带材失超传播速度

3．5 本章小结

第4章 高温超导带材内部缺陷对失超传播特性影响的实验研究

4．1 引言

4．2 弯曲形变对带材临界电流的影响

4．3 内部缺陷对YBCO带材失超传播特性的影响

4．3．1 非接触法测量YBCO带材不均匀性

4．3．2 内部缺陷对YBCO带材失超传播速度的影响

4．4 内部缺陷对Bi2223带材失超传播特性的影响

4．5 本章小结

第5章 高温超导带材局部磁场差异对失超传播特性的影响实验研究

5．1 引言

5．2 局部磁场差异产生原因

5．3 局部磁场差异下YBCO带材失超传播特性实验研究

5．3．1 局部磁场差异下YBCO带材最小失超能

5．3．2 局部磁场差异下YBCO带材失超传播速度

5．4 局部磁场差异下Bi2223带材失超传播特性实验研究

5．4．1 局部磁场差异下Bi2223带材最小失超能

5．4．2 局部磁场差异下Bi2223带材失超传播速度

5．5 本章小结

第6章 高温超导带材焊接接头长度对失超传播特性影响实验研究

6．1 引言

6．2 高温超导带材焊接接头临界电流测试

6．3 高温超导带材焊接接头失超传播特性实验研究

6．3．1 高温超导带材焊接接头最小失超能

6．3．2 高温超导带材焊接接头失超传播速度

6．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文