用高温超导线圈和常导线圈构成的混合式电磁悬浮系统

常导电磁吸力悬浮系统悬浮气隙小、悬浮功率大,电动斥力悬浮系统不能实现静止悬浮、磁场污染大。由于受电流变化率限制,单独采用高温超导线圈构成的电磁吸力悬浮系统不能实现稳定悬浮。经分析比较,提出了一种用高温超导线圈和常导线圈构成的混合式电磁吸力型悬浮系统方案。采用这种混合式悬浮方案可增大悬浮气隙、实现稳态"零"功率悬浮、减轻车体重量、降低制冷费用、且无磁场污染。

高温超导线圈在工频交流下的失超判断

运行于电力系统中的超导电力装置可能会遭受交流过电流故障,从而导致超导态转变到常态(失超),因此检测失超是超导电力装置实际应用的重要基础。然而在交流工作条件下,超导线圈产生很大的电感电压,其幅值远大于超导线圈失超后的常态电阻电压,给失超判断带来困难。笔者应用超导线圈在交流下电感电压和电阻电压的相位变化关系原理,经过实验研究,提出了基于相位变化的超导线圈在交流下的失超判断方法,为超导线圈在交流下的失超检测提供了新的技术途径。

基于ANSYS的大电流高温超导线圈的环流分析

超导材料由于其零电阻特性,与常导线圈相比较,绕组各支路间漏电抗微小的不平衡将会引起很大的环流。环流的存在使磁场分布更加不均匀,从而影响交流损耗和临界电流。该文采用磁场与电路分析相结合的方法,应用有限元法分析漏磁场并计算电感系数矩阵的基础上得到电路方程,计算双饼超导线圈绕组的支路电流分布,并分析了支路电阻对环流的影响。计算结果表明:超导材料的零电阻特性所引起的环流是相当大的,不容忽略,并且支路电阻越大,支路电流越接近,支路电流趋向均匀,总的电流不平衡度逐渐减小,形成的环流逐渐减小。

采用高温超导线圈的电子高电压发生器

研究了应用高温超导（ＨＴＳ）线圈，通过Ｌ－Ｃ串联谐振电路从低压直流电源产生高电压的新方法。为了产生高电压，低压直流电源的极性需在电子开关的控制下每半个谐振周期切换一次。谐振电路中电阻的存在限制了它所能产生的高电压幅值。通过用ＨＴＳ线圈制成的电感取代铜线圈电感，该电路所能产生的高电压的幅度会明显增大，在本文中，（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋ｘ套银多股ＨＴＳ线材被用来制造超导电感。虽然用此谐振方式产生的高电压不能给低阻抗负荷供电，但它可能用于电气设备局部放电测试或其他电气绝缘性能的检测等方面作为另一个应用该方法还可用于超导体自身电性能的测量。

高温超导线圈的交直流冲击安全性仿真

超导磁体的稳定性和线圈产生的热量在线圈中积累有着很重要的关系,因此超导线圈在大电流冲击下的热稳定性问题的研究就有着典型意义.本文建立一个载流高温超导线圈的温度分布随时间的推移数值模型,并采用差分法模拟线圈在大电流冲击下的发热和传热情况.研究发现超导线圈的散热能力和热容是决定其能否工作在很高温度下的决定性因素.

考虑温度场环境的高温超导线圈I-V特性仿真分析

采用Ansys有限元分析软件,建立电磁场和温度场物理环境,通过顺序耦合,将在电磁场环境中计算的磁场分布、局部体生热率数据映射到温度场,计算温度场瞬态解,并更新局部体生热率,直到温度趋于稳定,从而获得考虑温度场环境高温超导线圈的I-V特性曲线。

适用于车辆主变压器的高温超导线圈

采用高温超导线圈对于减轻主变压器的重量及提高其效率有明显效果。介绍“多层绕”和“密绕”高温超导线圈概况,以及采用直流电及交流电试验的结果。确认线圈结构及基本特性无问题,若降低冷却温度,还可提高临界电流值,减少交流损耗。

无绝缘高温超导线圈失超特性数值模拟研究

无绝缘高温超导线圈因其良好的电热稳定性和自保护特性得到广泛应用,但其在高场超导磁体的应用过程中存在失超保护安全边界性问题。针对无绝缘高温超导线圈,利用高温超导线圈等效电路网格模型,建立了无绝缘高温超导线圈失超传播的电、磁、热多物理场耦合模型,基于MATLAB商业软件采用数值模拟方法得到了不同导热环境下及不同外加磁场强度下无绝缘高温超导线圈失超过程中的电压、温度、磁场的分布规律。研究结果表明,局部失超发生时,绝热环境下的线圈失超传播范围广且恢复时间长,线圈呈现先匝内后匝间的失超传播规律,失超电压和磁场与失超匝数直接相关。

高温超导线圈典型结构损耗特性对比研究

高温超导线圈的交流损耗直接关系到超导电力装置的效率及运行成本,一直是超导技术的研究热点。高温超导线圈磁化损耗的研究主要集中在mT级别磁场强度,较强外加磁场的磁化损耗对线圈参数的依赖规律有待明确。在超导带材使用总量相同的条件下,利用有限元仿真软件分别搭建单根单饼、双根单饼及双根双饼三种超导线圈模型,通过改变外加磁场频率及强度,研究带材堆叠及饼状线圈两种特性,探寻适用于不同工况下损耗最低的超导线圈结构。经过仿真分析,在工频50 Hz、高磁场下,双根双饼结构线圈磁化损耗最低;其他任意工况及磁场条件下,双根单饼结构线圈磁化损耗最低。

基于高温超导线圈的共振式无线输电研究

磁耦合共振式无线电能传输技术因其可以实现中距离和高效率的电能传输而被广泛重视。采用超导线圈代替常规铜线圈的无线输电系统,因临界温度下具有较小的损耗和较高的品质因数,可望大大提高系统的能量传输效率。分别构建了基于高温超导发射线圈的超导无线输电系统和基于铜发射线圈的常规无线输电系统,实验研究了超导线圈和铜线圈无线输电系统的能量传输效率与轴向距离和径向距离之间的关系。仿真和实验结果表明:相同条件下,无线输电系统使用超导发射线圈代替铜发射线圈可以有效提高系统能量传输效率,并改善系统在线圈未对准情况下效率的衰减。

基于拉曼散射技术的高温超导线圈温度检测

为保证高温超导线圈稳定运行,利用基于拉曼散射技术的分布式温度传感器对其进行温度检测而提前预判失超状态是当前的研究热点之一,通过观测温度变化率为提高检测速度提供一种新的思路。将6.2 m的单模光纤缠绕并固定于超导线圈的上表面进行失超温度检测,实验得出了失超后线圈温度分布规律,并验证了该方法的可行性。

高温超导线圈交流通流失超检测方法的实验研究

目前的失超检测的方法多针对超导线圈的直流工作状态。在交流损耗等实验研究及部分电力应用中,超导线圈将工作在交流通流状态。为了保障这种情况下超导线圈的安全,需要进行交流失超检测方法的研究。设计了用于高温超导线圈交流通流的失超检测方法,将桥路交流电压信号转换为直流信号后,对工作在交流通流情况下的超导线圈的失超状态进行判断。通过搭建实验平台进行了相关的实验。实验结果显示,采用这种方法能够有效地对工作在交流情况下的超导线圈进行失超检测。

磁等离子发动机超导附加线圈的电磁特性分析

在工程应用上提供附加场的传统水冷铜线圈存在体积大、质量大、电耗高等显著缺点,因此体积小、质量小的高温超导磁线圈在附加场的磁等离子发动机(Applied-Field MagnetoPlasmaDynamic Thruster,AF-MPDT)中的应用受到了广泛关注。文章为满足0.2T的大孔径中心磁场需求,对内径160mm、高度30mm、材料为Bi-2333/Ag的三层双饼高温超导线圈进行了电磁特性试验研究。基于电输运法原理建立了高温超导线圈的临界电流测试系统,测量了不同层级和有无铁板情况下的线圈临界电流I_C。试验发现,不同层级的临界电流I_C最大有12%的差别,以中间层的I_C值最大;聚磁铁板对线圈电磁特性具有正面影响,最高能将I_C值提升42%。文章也开展了超导磁线圈电磁场仿真分析,研究了铁板尺寸和位置对线圈电磁特性的影响,得出了优化的聚磁铁板设计方案。

高温超导与常导混合磁浮系统电磁场仿真研究

高温超导与常导混合磁浮系统以其低功耗、易实现大气隙悬浮、工作悬浮点调节范围宽等优点,有着广阔的发展空间。结合高温超导线材特性以及混合悬浮系统中的设计要素,对单磁铁系统模型运用ANSYS三维仿真分析,给出高温超导线材的临界电流,分析混合悬浮系统的磁场分布及电磁特性。

结构参数对高温超导绕组线圈磁化损耗影响分析

为了研究高温超导电力设备的绕组密度对其磁化损耗的影响,优化绕组线圈结构,减小交流损耗。利用有限元仿真软件,建立了多匝双根单饼线圈绕组的二维轴对称模型。在外加交变磁场条件下,分别改变超导绕组线圈匝数、匝间间距,分析磁化损耗的变化规律。结果表明,线圈间存在屏蔽作用,在一定范围内,超导线圈匝数越多,磁化损耗越小,匝间间距与超导线圈的磁化损耗正相关。

临界电流磁矢量分析法在YBCO线圈上的验证

高温超导磁体临界电流磁矢量分析法准确地预测了BSCCO高温超导磁体的临界电流,为了进一步验证该方法预测YBCO高温超导磁体临界电流的准确性,文中作者用9.3m二代高温超导YBCO带材绕制了一个内径为70mm,外径为100mm,共35匝的单饼,测试了单饼5-15匝,15-25匝,25-35匝和5-35匝在77K下的临界电流,并用磁矢量分析法进行了仿真分析。通过对比发现,仿真分析和实验结果的误差在5%左右,最大误差是6.75%,最小误差是4.77%,验证了磁矢量分析法在预测YBCO高温超导磁体临界电流时的准确性。

Bi2223/Ag带双饼线圈失超电压耦合补偿测试

为排除双饼线圈两端的自感电压对其失超信号的影响,把它降低到测量所允许的范围内,本文介绍双饼线圈外加补偿线圈的耦合测试原理和在此基础上制成的Ic测试装置。分别对研制的9个高温超导双饼线圈的Ic进行测试,获得非常好的实验结果,为将9个双饼线圈组合成磁体提供了依据。

超导专利

[专利名称]:Current Curve For A Superconducting Electrical Machine(超导电机的电流曲线)[专利号]:EP2801151B1[发明人]:Kowalski,Thomas[申请日期]:2012-12-24[公开日期]:2016-4-20[国家]:德国[摘要]:The invention relates to a motor which is provided