圆筒形高温超导体的交流损耗测量与仿真研究

作     者：周洁 

作者单位：江南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈锦飞

授予年度：2015年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：圆筒形高温超导体 交流损耗 电测法 仿真计算 

摘      要：超导电力设备尤其是超导电缆已经得到很大的研究和发展。然而,交流损耗一直阻碍这些高温超导电力设备的商业化进程。虽然高温超导电缆已经投入使用,但交流损耗依然会影响设备的经济性。由于超导电缆等电力设备的超导部分都是圆筒形,因此对圆筒形结构超导体的交流损耗进行研究很有必要。本文针对高温超导电缆中圆筒形高温超导体部分,确定以BSCCO、YBCO以及YBCO-Ni W高温超导带材以及这三种带材制作的圆筒形超导体样品作为主要研究对象。应用电测法对三种高温超导带材以及圆筒形超导体样品的交流损耗进行实验测量。结果表明,单根带材BSCCO和YBCO交流损耗测量值与Norris模型计算结果吻合,但因为磁性体基带的原因,YBCO-Ni W交流损耗测量值与Norris模型不一致。圆筒形样品由于带材间电磁场的影响,交流损耗测量值与mono-block模型不一致。利用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件,建立BSCCO、YBCO以及YBCO-Ni W高温超导单根带材以及这三种带材制作的圆筒形高温超导体样品的二维有限元计算模型,基于有限元的数值模型对单根带材和圆筒形超导体交流损耗进行数值计算。对于三种不同的高温超导带材,从最基本的单根带材结构到较复杂的圆筒形排列结构,将不同带材的单根结构与其圆筒形结构样品交流损耗实验测量值和仿真计算值以及基于不同模型的理论值进行比较分析,说明数值计算的可靠性。同时通过仿真计算说明圆筒形结构可以有效地减少交流损耗。