第二代高温超导带材电磁特性的研究

摘要

第二代高温超导体YBCO比第一代铋系超导体载流密度更高，磁场下超导性能更好，预计价格更便宜，所以发展前景非常广阔。为了更好地设计以及应用于高温超导系统，有必要对第二代高温超导带材的电磁特性做细致地研究。本文研究了实用化第二代高温超导带材YBCO在液氮温度下的基本电磁特性，主要内容分为以下几部分：
　　 1．建立了高温超导电磁测量平台.利用虚拟仪器控制软件Labview，对各向异性测试系统和并联分流特性测试系统进行分析和研究。
　　 2．实验研究第二代高温超导涂层导体YBCO在磁场下的各向异性。实验测量不同磁场大小和方向下，带材临界电流和n值的变化规律，通过拟合实验数据给出计算模型。通过对双饼结构的线圈测量和仿真计算，验证带材各向异性模型的正确性，同时也给出双饼线圈临界电流和n值分布的计算模型，最后通过对比指数损耗的实验值和计算值得出最佳运行电流。
　　 3．在超导电工应用中，超导材料的焊接是非常重要的技术，决定超导电力装置的安全和运行效率。对YBCO CC焊接工艺进行了实验研究，研究了不同焊接长度和焊接工艺条件下，焊接电阻与搭接长度的关系，并通过与数值计算结果对比，获得最佳焊接长度。
　　 4．实验研究了不同超导带材并联分流的特性。实验研究了交流和直流下三种不同超导带材并联后的分流情况，利用电力系统仿真软件搭建了超导带材并联分流的电路模型，通过仿真与实验结果的对比分析，发现电流在并联带材间的分布具有自我调节能力，并且受各带材临界电流和n值的影响。