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超导直接冷却二元电流引线特性的研究

谢江波  
【摘要】: 在超导系统中,与传统的液体工质冷却超导磁体相比,直接冷却技术具有很大的优越性。超导电气系统通过电流引线将室温电源输入到超导系统中,电流引线是系统的主要漏热源,采用铜引线和高温超导材料结合的二元电流引线能够减少这种漏热。 华中科技大学低温工程研究所根据国家高技术研究发展计划(863)高温超导磁能系统课题任务,开始研究设计具有直接冷却技术的、高效可靠的高温超导磁储能(SMES)低温冷却系统。本文以此为背景,研究超导磁储能系统直接冷却中电流引线的相关特性。 首先阐述了与高温超导引线有关的一些高温超导材料的种类、结构、性质和制造方法,同时也分析了包裹银合金对高温超导材料特性的影响。 然后建立了二元电流引线的导热模型,根据如何在截流点处获得最小热量来确定铜引线的实际尺寸,介绍了西北有色金属院提供的高温超导引线的详细参数,分析了界面热阻对系统导热的影响。 进而介绍了我们设计的直接冷却超导磁储能的低温系统,设计低温系统时,主要考虑的因素有GM制冷机的冷却方案,制冷机与电流引线高导热和高绝缘的实现,超导磁体的低温绝缘,以及整个低温系统的漏热。 最后在建立的直接冷却超导磁储能的低温系统中,进行了电流引线的实验特性研究。得到了电流引线的降温特性和加载电流时动态变化特性,并对实验数据进行了分析和处理。 本文所做的研究工作为制冷机直接冷却系统中二元电流引线的设计进行了理论分析计算和实验研究支持。


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