【摘要】：隨著超導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展,第二代高溫超導(dǎo)帶材在性能和制備工藝上取得了巨大的進(jìn)步,并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。第二代高溫超導(dǎo)帶材具有高載流能力,低損耗和很強(qiáng)的機(jī)械特性的特點(diǎn)。盡管如此,單根超導(dǎo)帶材載流有限,多根并聯(lián)使用不可避免�；诘诙邷爻瑢�(dǎo)帶材,國際上提出了多種超導(dǎo)導(dǎo)體結(jié)構(gòu),如CORC(Conductor On Round Core)導(dǎo)體、TSTC(Twisted Stacked-Tapes Cable)導(dǎo)體和準(zhǔn)各向同性導(dǎo)體等。本文提出了一種準(zhǔn)各向同性高工程電流密度高溫超導(dǎo)導(dǎo)體。該導(dǎo)體由內(nèi)部扭絞的準(zhǔn)各向同性導(dǎo)體和外部電力常規(guī)超導(dǎo)電纜層兩部分構(gòu)成,即用扭絞的準(zhǔn)各向同性導(dǎo)體替換電力電纜的基體而構(gòu)成的導(dǎo)體。該導(dǎo)體能通過選擇合適的準(zhǔn)各向同性導(dǎo)體的扭距和電力電纜的螺距使其臨界工程電流密度大大提高。所提出的導(dǎo)體具有準(zhǔn)各向同性的臨界電流、高的工程電流密度以及易于彎曲的優(yōu)點(diǎn)。本文還闡述了導(dǎo)體的制作流程,重點(diǎn)敘述了內(nèi)部準(zhǔn)各向同性導(dǎo)體的扭絞方法和導(dǎo)體銅端子的制作流程。利用數(shù)值計(jì)算方法計(jì)算了導(dǎo)體臨界工程電流密度與內(nèi)部扭絞的準(zhǔn)各向同性導(dǎo)體的扭距、外部電力電纜螺距以及電力電纜層數(shù)間的關(guān)系。提出了一種計(jì)算扭絞的準(zhǔn)各向同性導(dǎo)體磁場分布的模型,利用該模型能快速準(zhǔn)確的計(jì)算出扭絞的準(zhǔn)各向同性導(dǎo)體的磁場分布情況。利用實(shí)驗(yàn)方法研究了導(dǎo)體臨界工程電流密度與準(zhǔn)各向同性導(dǎo)體扭距和電力電纜螺距間的關(guān)系,驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性,并得出限制導(dǎo)體臨界工程電流密度增大的主要因素。實(shí)驗(yàn)測量了導(dǎo)體的電流轉(zhuǎn)移長度。利用電路模擬電流在超導(dǎo)帶材各層中的轉(zhuǎn)移過程,提出了一種在考慮多基體層的情況下計(jì)算單根超導(dǎo)帶材電流轉(zhuǎn)移長度的方法,并利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM26
【圖文】：

圖１－１邋ＣＯＲＣ導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖ｈｓｉ逡逑Ｄ．邋Ｃ．邋ｖａｎ邋ｄｅｒ邋Ｌａａｎ等人又在２０１３年提出采用了邋ＲＥＢＣＯ涂層導(dǎo)體制作的逡逑ＣＯＲＣ導(dǎo)體，其結(jié)構(gòu)如圖１－２所示。這種ＣＯＲＣ導(dǎo)體可以應(yīng)用于２０邋Ｔ的高場下，逡逑該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在溫度為４．２邋Ｋ，磁場為１９邋Ｔ的測量條件下臨界電流為５０２１邋Ａ，電逡逑流密度非常高，可達(dá)到１Ｍ邋Ａ／ｍｎ０１９】。逡逑圖１－２采用ＣＯＲＣ導(dǎo)體制作的高場磁體線圈ｙ逡逑２、ＴＳＴＣ導(dǎo)體逡逑ＴＳＴＣ邋（Ｔｗｉｓｔｅｄ邋Ｓｔａｃｋｅｄ－Ｔａｐｅｓ邋Ｃａｂｌｅ）導(dǎo)體是由麻省理工學(xué)院（ＭＩＴ）的邋Ｍ．逡逑Ｔａｋａｙａｓｕ和Ｌ．邋Ｃｈｉｎｅｓａ等人提出的一種新型超導(dǎo)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。這種導(dǎo)體是將帶材逡逑平行并列堆疊形成矩形截面，并進(jìn)行一定的扭絞，外加絕緣或金屬包套所形成逡逑的高溫超導(dǎo)導(dǎo)體１其樣品如圖１－３所示，其結(jié)構(gòu)簡化不意圖如圖１－４所示。逡逑圖１－３邋３２根ＹＢＣＯ超導(dǎo)帶制作的ＴＳＴＣ樣品逡逑圖１－４邋ＴＳＴＣ導(dǎo)體結(jié)構(gòu)簡化示意圖逡逑ＴＳＴＣ導(dǎo)體優(yōu)點(diǎn)是具有極高的臨界電流和良好的彎曲特性。由３２根寬度為逡逑４．０邋ｍｍ，厚度為０．０９８邋ｍｍ的高溫超導(dǎo)帶材堆疊而成的ＴＳＴＣ導(dǎo)體，在液氮７７邋Ｋ逡逑

基體邐~2旋~屓頻某糬/材逡逑圖１－１邋ＣＯＲＣ導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖ｈｓｉ逡逑Ｄ．邋Ｃ．邋ｖａｎ邋ｄｅｒ邋Ｌａａｎ等人又在２０１３年提出采用了邋ＲＥＢＣＯ涂層導(dǎo)體制作的逡逑ＣＯＲＣ導(dǎo)體，其結(jié)構(gòu)如圖１－２所示。這種ＣＯＲＣ導(dǎo)體可以應(yīng)用于２０邋Ｔ的高場下，逡逑該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在溫度為４．２邋Ｋ，磁場為１９邋Ｔ的測量條件下臨界電流為５０２１邋Ａ，電逡逑流密度非常高，可達(dá)到１Ｍ邋Ａ／ｍｎ０１９】。逡逑圖１－２采用ＣＯＲＣ導(dǎo)體制作的高場磁體線圈ｙ逡逑２、ＴＳＴＣ導(dǎo)體逡逑ＴＳＴＣ邋（Ｔｗｉｓｔｅｄ邋Ｓｔａｃｋｅｄ－Ｔａｐｅｓ邋Ｃａｂｌｅ）導(dǎo)體是由麻省理工學(xué)院（ＭＩＴ）的邋Ｍ．逡逑Ｔａｋａｙａｓｕ和Ｌ．邋Ｃｈｉｎｅｓａ等人提出的一種新型超導(dǎo)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。這種導(dǎo)體是將帶材逡逑平行并列堆疊形成矩形截面，并進(jìn)行一定的扭絞，外加絕緣或金屬包套所形成逡逑的高溫超導(dǎo)導(dǎo)體１其樣品如圖１－３所示，其結(jié)構(gòu)簡化不意圖如圖１－４所示。逡逑圖１－３邋３２根ＹＢＣＯ超導(dǎo)帶制作的ＴＳＴＣ樣品逡逑圖１－４邋ＴＳＴＣ導(dǎo)體結(jié)構(gòu)簡化示意圖逡逑ＴＳＴＣ導(dǎo)體優(yōu)點(diǎn)是具有極高的臨界電流和良好的彎曲特性。由３２根寬度為逡逑４．０邋ｍｍ，厚度為０．０９８邋ｍｍ的高溫超導(dǎo)帶材堆疊而成的ＴＳＴＣ導(dǎo)體，在液氮７７邋Ｋ逡逑

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