不同宽厚比多芯Bi-2223带在自场下的频率特性

具有不同宽厚比的多芯Bi-2223带的交流传输损耗依赖不同的参量。其中,高温超导带材的运行频率被认为具有重要的影响。几个理论模型描述了这种依赖关系。为了调查具有不同宽厚比的Bi-2223带的交流传输损耗的频率依赖性,准备了一系列宽厚比逐渐变化的Bi-2223带,通过交流传输测量来研究它们的特性。可以发现,在频率低于810Hz时,交流传输损耗随频率的增大而减小,当频率从810Hz增加到2025Hz时,交流传输损耗随频率的增大而增加。同时也发现,在频率低于810Hz、宽厚比较大时,交流传输损耗的减小量会较小。在频率高于810Hz、宽厚比较大时,交流传输损耗的增加量会较小。

传输电流法测量Bi2223/Ag多芯高温超导带材的交流损耗

利用传输电流法设计了一套高温超导体自场损耗测量系统，样品上负载的传输电流幅值可以达到１００Ａ，频串在 ０．５ Ｈｚ到１０００Ｈｚ之间任意可调。测量了 Ｂｉ２２２３／Ａｇ高温超导带材在７７Ｋ不同频率条件下的自场交流损耗，并将实验结果与Ｎｏｒｒｉｓ方程的预期值进行了比较。发现当传输电流的频率较低时，Ｂｉ２２２３／Ａｇ的交流损耗主要是磁滞损耗；而当频率较高时耦合损耗不能忽略。

高温超导YBCO带材的交流传输电流损耗测量

文中对不同频率不同幅值的交变电流下高温超导体YBCO带材的交流传输损耗进行了实验研究。实验在77K下,对Superpower公司生产的SCS4050型号带材采用电测法通过锁相放大器进行了交流损耗值的测量,并将其工作电流为50Hz时的测量结果与Norris矩形模型估算值进行了对比,同时也给出了15Hz到300Hz不同频率下交流损耗测量结果的比较分析。

不同合金基体Bi2223带材传输损耗的测量和分析

减少交流损耗可以通过带材的扭绞、铠装层采用合金材料或在芯线之间引进一个电阻层来实现。为了研究高阻值基体材料对交流传输损耗的影响,准备了6个具有不同合金基体的Bi2223带材。在77 K下,测量了6个样品基体的电阻率,研究了Ag合金基体对Bi-2223带材交流传输损耗的影响。研究发现,在I0<Ic条件下,Ag合金基体能够减小交流传输损耗。在77 K下,测量了6个样品的n值,研究了各种铠装的BSCCO带的抗拉强度对n值的影响。同时,研究了交流传输损耗对n值的依赖性。

高频工况下高温超导带材传输损耗特性研究

高温超导(HTS)带材的传输损耗是其交流损耗的主要组成部分之一,影响着其工作性能,已成为超导电机领域研究的重要内容。目前,针对HTS带材传输损耗的研究主要集中于kHz频率以下,而kHz以上频段传输损耗对电气参数的依赖规律有待明确。本文以应用于旋转电机领域的HTS带材为研究对象,建立了基于H公式的多层仿真模型,并对50 Hz至1 MHz频段范围内的交变电流传输损耗进行了研究,探究了频率、幅值对传输损耗影响的一般性规律。研究表明:在通入MHz频率以下的交变电流时,HTS带材传输损耗对电流幅值的依赖性小于对频率的依赖性;铜稳定层等金属层损耗达到总损耗97%以上,成为HTS带材传输损耗的主要来源。

基于改进电测法的Bi-2223/Ag高温超导带的交流损耗研究

研究了B i-2223/Ag高温超导带材的交流传输损耗与频率及运行电流的关系。采用锁相放大器激励,内参考方式,首先对纯阻性相位进行定标的改良电测法,对带材的交流传输损耗进行测量。实验在温度77K,频率45-200Hz的范围内进行。实验结果显示:当运行电流幅值小于临界电流时,传输损耗与电流的关系式(P-In)中,指数n介于2-3之间,说明这时的损耗除来源于磁滞损耗外,涡流损耗的作用也不可忽略。鉴于电测法测得的交流损耗与Norris模型的理论计算值差别较大,分析了这种差别产生的原因,并与另一种B i系高温超导带的交流损耗情况进行了对比;此外还对实验误差的大小进行了理论估测。

新能源汽车高速电机定子换位绕组优化设计

针对新能源汽车发卡绕组永磁电机在高速运行时绕组交流损耗过高的问题,以6极54槽内置式永磁同步电机为研究对象,开展了低绕组交流损耗换位绕组技术研究。首先,基于槽内绕组交流损耗分布特征,提出了对靠近槽口处的导体进行端部扭转换位的方法。对比绕组槽内换位的方式,证明了端部扭转换位方法可实现对绕组交流损耗的有效抑制。其次,研究了槽型尺寸及导体尺寸参数等对于换位绕组交流损耗的影响规律,确定了换位绕组优化方案。最后,利用有限元(FEA)法,综合对比换位绕组与原发卡绕组的效率分布特性与整车循环工况效率。研究表明,换位绕组方案在不影响循环工况(CLTC)效率的前提下,显著降低了电机高速区的交流损耗问题,为解决新能源汽车高速电机绕组交流损耗问题提供了方向。

带有屏蔽层的BSCCO电缆的交流损耗特性研究

为了研究在HTS电缆导体层和屏蔽层的交流损耗,我们准备了5米长22.9KV/50MVA的BSCCO HTS电缆,在导体层和屏蔽层都附上电压引线,并在几毫秒到几分钟内给导体层和屏蔽层通大小相等、方向相反的电流,以测试通电时间对于交流损耗的影响。实验表明,从屏蔽层引线上测出的交流损耗和通电时间无关,但从导体层引线上测量出的损耗值却很大程度依赖于通电时间,这是因为导体层周围很厚的绝缘层导致热传输很难到达周围的冷却剂。当通电周期变长时,导体层的温度升高,通过导体引线测出的交流损耗增加,尤其在通电若干周期后,导体层引线测出的损耗值比在屏蔽层引线测出的损耗值大1.5倍。

YBCO-NiW超导电缆中导体层的交流损耗测量研究

为了弄清由YBCO-NiW带材制成的高温超导电缆在导体层的交流损耗特性,该实验使用的是由YBCO-NiW带材制成的5m高温超导电缆作为样品,在导体层表面分别以每90度角焊接一个导体引线,共4个,并对导体层和屏蔽层串联后通入方向相反的电流后进行测试。实验结果表明YBCO-NiW带材的自场损耗主要是磁滞损耗,导体层的交流损耗对频率、通电周期不具有依赖特性,其损耗值的大小也与导体引线的不同接触位置无关。

不同温区下准各向同性超导股线传输损耗研究

对第二代高温超导带材堆叠的准各向同性高温超导股线进行仿真,研究其在不同温区下的交流损耗。首先采用自洽模型获得20 K至77.5 K下超导股线的自场临界电流和磁场分布,然后通过T-A算法计算超导股线在不同温区下的传输不同幅值、频率的传输交流损耗。仿真结果表明,准各向同性高温超导股线在不同温区下的传输交流损耗与传输电流大小成正比,且温度越低传输交流损耗越大;不同温区下超导股线的传输损耗与频率无关。这对准各向同性超导股线应用于高场强磁体的冷却系统效率及热负荷的预估具有重要的参考意义。