高温超导磁力传动的发展现状及前景

鉴于高温超导材料具有高载流、强捕获磁场特性与迈斯纳效应,将高温超导材料应用于磁力传动装置,可在实现无接触转矩传输的同时,显著提高转矩密度、传动效率等性能。国内外已开展高温超导磁力传动的理论与应用研究工作,并取得了相应的进展。以高温超导磁力耦合器和高温超导磁齿轮为研究对象,通过调研国内外相关文献,从结构及原理、建模与分析两方面综述高温超导材料在磁力传动领域的研究现状。在此研究基础上,进一步探讨高温超导磁力传动研究在创新拓扑结构设计、冷却与供电、超导磁体交流损耗、复杂传输特性的多目标优化所面临的问题及未来发展前景。

电磁推力机构的一种分析方法

基于平行排列的同轴双圆形线圈模型,导出了计算电磁推力的基本分析公式。计算指出:两个单匝线圈的互感、互感对位移的导数在其半径相等时取得极大值。针对一具体算例,通过改变感应线圈的半径,计算了通电线圈的电流、感应线圈的涡流和电磁推力的变化情况。分析结果表明,在线圈电流衰减到零之前,电磁推力会变为电磁吸力,从而引起开关触头合分时的反弹现象。最后给出一种新的电磁推力机构动态分析的方法,藉此可以方便地实现电磁推力机构的综合优化设计。

两次电流转移型短路电流限制器的研究

研究了基于两次电流转移的短路电流限制方案,它由快速开关、门极关断晶闸管(GTO)和限流电阻并联组成。限流过程包括两次电流转移:快速开关至门极关断晶闸管,再至限流电阻。采用快速开关可显著减少限流器的运行损耗,采用GTO可降低电流转移的难度。研究表明,在电弧电流向GTO转移的过程中,电弧电压和转移回路电感对电流转移时间有重要影响,提高电弧电压是实现快速转移的关键。

超导电力技术在未来智能电网应用研究

智能电网将成为电力工业的重要发展方向,超导电力技术为智能电网的发展提供解决方案。本文基于我国目前电力系统现状,从电力系统角度出发,对超导电力技术在智能电网的应用做出具有前瞻性的探讨,重点讨论了超导储能技术、超导电缆技术、超导限流器技术等超导新技术在智能电网的应用前景及其主要研究发展方向。

高场超导磁体研究进展及其应用

高磁场对科学技术的发展具有极其重要的作用,它孕育着许多重大的科学发现和新技术的产生。超高磁场的产生和应用研究对极端条件科学设施、生物医学工程、国防特种装备、高精度的科学仪器以及农业应用都具有重要的意义。目前世界上许多研究机构和实验室开展了基于高温超导带材绕制高场直流超导磁体的项目。本文以高场超导磁体领域几个主要的研究机构为对象,主要介绍其在全超导高场磁体方面进行的研究工作,包括设计方案、技术特点和最新的研究进展,并对高场超导磁体的主要应用进行简要介绍。

利用超导磁体模拟失重环境

介绍了利用超导磁体产生的强磁场获得的失重环境及在此基础上的一些相关科学研究。超导磁体产生的大梯度强磁场可在地面长时间的模拟失重环境,为在地面进行空间科学研究提供了一个可选择的途径。实践证明,利用超导磁体产生强磁场模拟失重环境是一种值得重视的新技术。

基于空心超导变压器的可控阻抗型限流器试验

可控阻抗型超导限流器是一种新型的故障限流器,它由空心超导变压器和脉宽调制(PWM)变流器组成。系统正常运行时,变流器的输出电流与系统电流满足一定关系,使得超导变压器一次侧两端电压被补偿为0,限流器对系统无影响。当发生短路故障时,通过控制变流器输出电流的幅度和相位来调节限流器等效接入系统的阻抗,进而实现限流目的。为检验该限流器的有效性及空心超导变压器的可行性,进行了小型样机的试验研究。试验结果与理论分析相符,这对下一步开展可控阻抗型超导限流器在实际电力系统中的应用有重要指导意义。

超导电力装置失超检测的基础研究

超导电力装置的失超会影响超导电力设备的运行和安全 ,是超导电力设备技术实用化有待深入研究的一个重要问题。对国内外通用的超导装置失超检测方法进行了分析 ,并根据电力系统中超导装置失超检测的特点 ,对高温超导线材在不同幅值的动态电流作用下的失超特性进行了试验研究 ,通过对试验数据的分析 ,对高温超导线材的失超特性有了较精细的理解 ,并在此基础上提出了超导电力装置失超先兆检测及其失超保护设计的新概念。

二硼化镁超导线带材及磁体应用研究进展

由于具有超导转变温度（39K）较高，晶体结构简单，原材料成本低廉以及长线制备容易等一系列特点，金属间化合物二硼化镁（MgB2）超导体自2001年被日本科学家发现以来，引起人们广泛的关注，被认为是目前最有可能首先实现大规模工业应用的超导材料。尤其在制冷机工作温度（15～20K）、较低磁场（1—2T）条件下的医疗核磁共振成像仪（MRI）超导磁体应用上有着广泛的前景。本文主要围绕实用化MgB2超导长线（带）制备研究而展开，重点回顾了近年来粉末套管法、连续粉末装管成型法及中心镁扩散法等MgB2超导线（带）材制备及加工方面的最新研究进展；同时综述了在MgB，超导线带材工程临界电流密度性能改进方面的最新研究工作；最后，对近几年来MgB，超导磁体及线圈等应用研究进展进行了回顾。

惠州抽水蓄能电站机电设计特点与创新

惠州抽水蓄能电站作为目前国内装机容量最大的抽水蓄能电站之一,在总结了广州抽水蓄能电站运行经验的基础上,就机电设计进行了不少的创新,并形成了自有特点。详细介绍了电站在水力机械、电气一次、电气二次及金属结构方面所采取的具体创新措施。

基于LabVIEW的超导磁体数采与测控系统研究

根据研制的大口径、高场强的超导强磁装置的特点,选择基于LabVIEW的数据采集和测控系统。低温传感器共六支,分别安装于磁体氦槽和冷屏不同位置,其中碳电阻温度计Cernox三支,铂电阻温度计Pt100两支、Pt1000一只,用于监测磁体温度;超导氦液面计一个,用于监测氦液面高度;根据磁体参数匹配研制了一套可调励磁速率的磁体专用直流电源及其失超保护系统,保证磁体安全运行。所有数据通过NI公司内插DAQ6251数据采集卡的PX I采集,用LabVIEW编写数据采集程序和人机界面。

7T大口径NbTi超导磁体降温通电实验

介绍了用于超导导体测试用超导磁体降温通电实验,降温采用500W@4.5K制冷机系统。300—10K直接采用冷He气循环冷却超导磁体,温度低于10K直接输入LHe。该磁体在4.2K温度下可通1000A的电流,其中心磁场为7T,储能为3M J。

舰船电力系统用1 MJ高温超导储能磁体设计研究

介绍了舰船电力系统用的 1MJ螺管型高温超导储能磁体的设计优化步骤 ,给出了用Bi- 2 2 2 3超导带进行 1MJ磁体线圈的设计和优化结果 ,分析了高温超导体的各向异性对磁体临界电流的影响 ,讨论了储能容量一定的多螺管磁体系统在漏磁、储能密度和所需超导线材方面的变化。

CR超导二极磁铁线圈受力分析

介绍了FAIR项目CR超导二极铁的线圈结构。采用有限元分析方法,对线圈的电磁力作用进行二维计算分析,得到了线圈的二维位移变形和应力分布规律,同时也分析计算了线圈、线圈盒的三维受力以及位移形变,为线圈盒和支撑结构的优化设计提供了参考依据。

分磁环对高温SMES磁体交流损耗的影响研究

高温SMES磁体的交流损耗是制约其投入实际应用的因素之一,交流损耗的大小与超导导线所承受的磁场位型关系紧密,加装分磁环是改变超导磁体磁场位型的手段之一,因此对交流损耗的抑制也有实际意义。文中对高温SMES螺线管磁体进行了有限元建模,阐述了分磁环对减小超导磁体交流损耗的原理,分别计算了超导磁体在加装分磁环与未装分磁环下交流损耗的大小、分布,分析了分磁环的降损率参数r随磁体电流的变化规律,并对提高分磁环降损率的关键问题进行了探讨。

MICE超导耦合磁体分段内保护仿真研究

超导磁体失超过程中会产生过大内电压和局部温升,这有可能对磁体造成破坏。对超导磁体进行分段内保护是降低失超过程中内电压和局部温升的有效办法,但是分段后各段线圈之间相互耦合,使得失超过程分析复杂化。将已有的单段失超传播模型推广到分段保护磁体的失超分析,研发了失超过程仿真算法。应用该算法对M ICE超导耦合磁体在不同分段保护系统下的失超过程进行仿真研究,得到了电流、电压、温度等有关物理量变化曲线。仿真结果表明,通过选择合适的分段数和分段保护电阻,可以控制M ICE超导耦合磁体失超过程中内电压和局部温升在允许范围内。

用于微小型超导储能磁体的斩波器的原理及设计

介绍应用于微小型超导储能磁体（ＳＭＥＳ）中的斩波器的原理与特点，并根据其特点提出了双环控制策略。通过计算机仿真对双环控制和单环控制两种方式下的斩波器回路（包括超导磁体）分别进行了模拟。

核聚变托卡马克超导磁体进展

该文叙述核聚变托卡马克超导磁体和超导体的国外进展情况。并提出了我国“８６３”高技术在能源领域中跟踪世界先进技术的设想．

8．78T／88．6mm高均匀度的NbTi超导磁体

该文介绍一个高均匀度ＮｂＴｉ超导磁体的设计、制造和初步实验．超导磁体的内径为８８．６ｍｍ，在磁体中心空间１０×１０ｍｍ内，计算的磁场均匀度为１．７×１０（－７）．实验结果表明，在４．２Ｋ下，磁体经４次失超锻炼后中心磁场达８．７８Ｔ，该磁场超过３７０ＭＨｚＮＭＲ谱仪所需的８．６９Ｔ的水平。

ITER用校正线圈管内电缆导体稳定性分析

管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC)是目前为止大型低温超导磁体的首选导体,CICC在超导储能磁体及大型超导核聚变实验装置中的应用具有不可比拟的优越性。CICC的稳定性对其实际应用起着重要影响,因此开展关于CICC稳定性的研究对于推广CICC的应用有着重要的实际意义。利用一维数学模型(Gandalf软件)对ITER校正线圈(CC)CICC的稳定性进行仿真,研究了运行电流、运行磁场和He质量流速率对CICC的稳定性裕度影响;同时,将基于热平衡方程的理论结果和仿真实验结果进行比较,验证了理论的可靠性和软件的实用性。