高温超导磁体的电磁热分析方法

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1、分类号学号M201271328学校代码密级硕士学位论文高温超导磁体的电磁热分析方法学位申请人邓序之学科专业：电气工程指导教师：唐跃进教授答辩日期：2015.5.22AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringElectromagnetic-ThermalAnalysisMethodofHighTemperatureSuperconductingMagnetsCandidate

2、:DengXuzhiMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.TangYuejinHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJune,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意

3、识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论

4、文摘要超导磁体的电磁热稳定性直接影响超导装置以及含超导装置电磁系统（如电力系统）的运行特性。高温超导体的电磁特性与温度、电流、磁场矢量相关并表现出明显的非线性，因此，高温超导磁体的稳定性分析极其复杂，必须综合考虑电流、磁场、温度以及磁体内部热量、冷却条件等多种因素。本文研究了影响高温超导磁体电磁、热稳定性的交流损耗分析方法，高温超导磁体电感与电流、磁场、温度的相关关系，探讨了减小高温超导磁体内部热量的电流引线漏热优化设计方法、超导导线接头电阻焊接技术等关键问题，并进行了实验验证。具体内容如下：（1）建立了不同

5、带材特性下的交流损耗计算模型，使用该模型分析了不同交流幅值下高温超导双饼中的损耗大小；构建了有限元方法电磁热分析直接耦合模型，并使用该模型计算并分析了不同制冷条件下磁体的温度分布，为评估高温超导磁体的电磁热稳定性奠定了基础。（2）研究了提高高温超导磁体电磁热稳定性的相关技术，提出了使用分磁环减小储能磁体交流损耗的方法，该方法考虑了磁储能系统运行时的电流形态，能够有效抑制磁体损耗；改进了电流引线的优化设计方法，制作了额定电流为250A的二元电流引线；开发了可保证工程实践中低电阻导线接头焊接一致性的超导带材压力焊

6、接机；探讨了无绝缘高温超导磁体的基础特性，无绝缘磁体可能提升直流高温超导磁体热稳定性。（3）采用电磁热耦合模型，并考虑磁场在高温超导导线中的穿透特性，分析了在不同温度、不同载流条件下高温超导磁体的电感变化特性，其研究成果对高温超导磁体电感的设计具有指导意义。关键词：高温超导磁体电磁热分析热稳定交流损耗分磁环电感变化I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTTheelectromagneticandthermalstabilitiesofsuperconductingmagnetshavedirecteffec

7、tsontheoperationfeatureoftheelectromagneticsystemsuchasthepowersystemwithsuperconductingfacilities.Sincetheelectromagneticfeatureofhightemperaturesuperconductors(HTS)arehighlydependonthetemperature,thecurrentdensityandthemagneticfieldvector,itisextremelycom

8、plextoanalyzethestabilityofHTSmagnetsasthecurrentwave,themagneticfielddistribution,heatlossesandthecoolingconditionshouldbetakenintoconsideration.ThispaperhasinvestigatedthecalculatingmethodofAClosswhi