Anisotropy of Critical Fields in MgB_2: Two-Band Ginzburg-Landau Theory for Layered Superconductors

The temperature dependence of the anisotropy parameter of upper critical field γHe2 （T） = Hc2^‖ （T） /Hc2^⊥ （T） and London penetration depth γλ （T） = λ‖（T）/λ⊥ （T） are calculated using two-band Ginzburg-Landau theory for layered superconductors. It is shown that, with decreasing temperature the anisotropy parameter γHc2 （T） is increased, while the London penetration depth anisotropy γλ（T） reveals an opposite behavior. Results of our calculations are in agreement with experimental data for single crystal MgB2 and with other calculations..Results of an analysis of magnetic field Hc1 in a single vortex between superconducting layers are also presented.

外界磁场对两种YBCO超导带材临界电流及n值影响分析

为掌握钇钡铜氧(YBCO)高温超导带材在不同种类和大小的外界磁场环境下的基本特性,针对AMSC和Superpower制备的两种不同的YBCO超导带材(超导带材Ⅰ和Ⅱ)在不同磁场强度及角度下的Ic及n值进行实验测量和计算,分析了外界磁场变化对Ic及n值的影响。采用在液氮环境下改变超导带材的外界磁感应强度及角度(0～0.9T,0～90°),在交直流背景磁场下,应用直流超导电源给超导带材加载流并测量带材两端的电压,获得两种YBCO高温超导带材的Ic(1μV/cm)及n值(0.1～1.5μV/cm)。由实验结果可知,虽然两种超导带材的Ic及n值都随外界磁场强度的增大而减小,但是无论是在直流背景磁场还是在交流背景磁场下,带材表面与磁场的夹角对超导带材Ⅰ特性的影响要小于超导带材Ⅱ,超导带材Ⅰ的稳定性要好于超导带材Ⅱ。

高温超导导线在低平行磁场下传输性能的研究及其在电缆应用中的影响

在迄今流行的认知当中,第二代高温超导导线相对于一代导线具有更优良的磁场性能,然而本研究发现在液氮温度和低平行场(平行于导线宽面)的条件下实际情况恰好相反。文中通过测量研究和文献调研相结合,确认了这一现象的可靠性。高温超导电缆在远距离输电和大型城市输电方面都具有显著的性能优势,必将为我国电力能源领域带来重大的技术变革。而在高温超导电缆等应用技术中,低平行场是典型的使用条件,根据本研究得到的数据并考虑到价格因素,目前一代导线在这些应用领域中具有明显的相对优势。

外磁场中超导网络相变的基本方程及其应用

本文从Ｇｉｎｚｂｕｒｇ－Ｌａｎｄａｕ方程（简称Ｇ—Ｌ方程）出发，导出了外磁场中细导线超导网络相变的基本方程。

0~3.5 T直流背景磁场下第二代高温超导带材临界电流各向异性测试与分析

为掌握第二代(2G)高温超导(HTS)带材在0~3. 5 T直流背景磁场下的临界电流(Ic)和n值变化趋势,构造和应用了一种新型分裂背场磁体系统,通过测试分析获得了背景磁场对Ic和n值的影响规律。采用4. 2 K运行温度、两个同轴分裂的NbTi线圈构成的超导磁体和样品保持器来改变背景磁场的大小和角度(0~3. 5 T、0~90°),2G HTS带材置于液氮环境(77 K),设置电流源上升速率为1 A/s,基于四引线法原理与直流失超判据(1μV/cm)获得2G HTS带材在高直流背景磁场下的Ic和n值,实验结果表明,2G HTS带材的Ic和n值变化趋势一致,均随外界磁场强度B和带材表面与磁场夹角θ的增大而退化,在背景磁场为1. 4 T时,2G HTS带材在垂直场下的临界电流衰减了84. 6%,是平行场下临界电流衰减程度的1. 47倍。

基于遗传算法的紧凑型高温超导托卡马克磁体优化

基于遗传算法和二维轴对称磁场有限元模型对高温超导托卡马克装置磁体进行了优化设计。以超导带材使用量最少为优化的目标函数,在给定的背景场设计指标和高温超导带材在50K、不同背景场的临界电流数据下,对磁体物理参数以及运行电流进行优化,得到了托卡马克高温超导磁体在50K温区下的设计方案。

双定子场调制超导电机超导磁体电磁特性的分析与计算

双定子场调制高温超导电机(double-stator field-modulated high temperature superconducting machine,DSFM-HTSM)是一种新型超导电机,其使用高温超导(hightemperature superconducting,HTS)磁体励磁,且实现HTS磁体的静态密封冷却与电机的无刷化。针对10kW DSFM-HTSM样机使用的100匝BSCCO双饼线圈,结合超导临界态模型和麦克斯韦方程建立其二维电磁场有限元计算模型,对HTS线圈的自场通流过程进行数值模拟,得到线圈电流的分布与变化特征,并求得线圈临界电流;采用边界替换法,对电机额定运行下的HTS线圈进行快速的电磁场有限元计算,求得HTS线圈的交流损耗;最后进行HTS磁体的制造和实验测试,在液氮冷却下线圈临界电流达70A,与理论计算值相符;样机稳定运行,HTS磁体满足设计要求,验证所提分析计算方法的正确性和有效性。

超导磁悬浮转子过载能力分析

基于超导体迈斯纳效应的超导磁悬浮技术是一种无接触的支承方式。当超导转子旋转时,由于无摩擦阻力,转子可以达到很高的转速,这使得超导转子装置在角位移和角速度的测量领域有很大的应用潜力。当载体在加速或减速的过程中,固结于载体的超导转子就存在着过载的风险,因此有必要对其支承系统的过载能力进行分析。利用Ansoft软件对超导转子磁支承系统进行了建模,首先分析了转子悬浮于球腔中心位置时上、下支承电流的对应关系,接着分析了大、中、小三组支承电流下转子所能承受的最大过载加速度。结果表明,超导转子的支承系统类似一个"弹簧结构",对于中、小支承电流,电流值的大小对过载能力的影响较小,超导转子的过载能力主要由制造转子所用铌材料的临界磁场决定。

射频超导谐振腔中的电磁场研究

由高纯铌制成的射频超导谐振腔在高场时会出现Q值下降现象,这是高场下超导腔表面局部磁场增强所致.为研究高场下超导腔表面的电磁场特性,用单cell超导腔设计了腔表面峰值磁场的研究实验.通过对单cell超导腔表面峰值磁场的测量,可以确定超导腔焊缝及iris附近表面是否存在缺陷,以便进一步进行腔的处理来改进腔的性能.

直流背场下高温超导带材临界电流及n值的分析

本文在77 K温度下,采用四引线法就超导带材,分别在0~100 mT不同的外界磁场强度和0~90°不同的磁场方向下进行测量,分析第二代高温超导带材的临界电流和n值对直流背景磁场的依赖性。结果表明,随着外界磁场强度的增大,超导带材的临界电流逐渐衰减,当磁场由0°平行方向转向90°垂直方向的过程中,临界电流逐渐衰减,且衰减逐渐严重;随着磁场强度的增大,超导带材的n值减小;随着磁场与带材夹角由0°变为90°,超导带材的n值不断减小,但减小的程度逐渐缓慢。

Bi-2223高温超导带材液氮汽化温度以上温区临界电流特性研究

(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10(Bi-2223)高温超导带材是目前实现商业化应用的高温超导导线之一,其超导临界转变温度为105~110 K,高于另一种得到商业化应用的高温超导导线REBa2Cu3O7涂层导体带材的超导临界转变温度(90~93 K).在液氮汽化温度(77 K)以上,Bi-2223带材还有较大的超导温度区间.为了掌握其在77 K以上温区的超导载流特性,在该温区对两种不同的Bi-2223带材样品的临界电流进行了测量,并对测量结果进行了总结分析.在测量时对样品施加不同强度和角度的磁场,研究磁场强度和磁场角度在此温区内对样品临界电流的影响,得到了在温度范围77~92 K、外加磁场强度范围0~0.2 T、磁场角度变化范围0°~90°条件下的测量结果.结果表明,Bi-2223超导带材在92 K时仍可承载具有实际使用意义的超导电流:在无外加磁场或外加磁场接近于平行场且不大于0.1 T的条件下,临界电流仍可保持为其在77 K自场下临界电流的40%~50%.本研究结果对其在该温区的应用有重要的参考价值,为开拓超导电缆应用范围提供一些基础信息.

10kV混合式磁偏置高温超导限流器性能实验研究

近年来,随着电力负荷的快速增长,故障电流水平迅速上升,传统的断路器容量已不能满足要求。利用高温超导的失超特性对电网进行实时保护,不仅可以降低断路器的容量,而且可以提高电网的安全性。介绍了一种新型的偏置磁场自触发超导故障限流器,该限流器主要包含一个双分裂对称绕组的电抗器和多个无感高温超导线圈模块。然后搭建了SFCL磁体的临界电流、交流损耗和工频过电流实验测试系统,对SFCL无感超导单元的临界电流、交流损耗和工频过电流特性进行了实验研究。工频限流测试结果表明:故障后第1周波限流比为43%,第二周波限流比为90%,验证了该SFCL的有效性和技术可行性。