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本文以SMES磁体为研究对象,以超导磁体在热扰动、过电流冲击等条件下的稳定性分析为研究目标,研究了YBCO带材和单饼线圈在热冲击、过电流冲击下的失超特性,为确定使磁体稳定运行的安全范围提供理论依据。 1.开展8512500型YBCO超导带材的基本特性研究,包括临界电流分布、各向异性等多个方面,通过理论分析、仿真模拟和实验研究掌握了YBCO带材基本特性和参数,进一步明确了影响超导磁体稳定性的主要因素。 2.对SMES单饼线圈和YBCO带材在热扰动下的失超传播特性进行测试分析,总结最小失超能和失超传播速度等重要参数。实验研究YBCO带材在交直流下的失超传播特性,对比分析了不同形式电流对最小失超能、失超传播速度的影响,以及这些参数随I/Ic变化的规律。测试了单饼线圈沿纵向和径向的失超传播特性,分析了线圈在自场条件下最小失超能等数据的变化情况。 3.对SMES磁体的短时过电流冲击进行了研究,包括大电流冲击下的失超特性、失超恢复条件以及损坏情况。主要分析带材能承受的短时大电流幅值、失超能够恢复的电流条件、在不同冲击电流和载流下带材能够恢复超导态所需要的时间、失超后的电阻变化情况、冲击过后的临界电流退化情况等。 4.根据仿真优化结果设计了一个SMES磁体,选择了一种带材用量相对较少、具有一定的稳定性和较大储能量的磁体结构,将其制作成实物。对这个小型超导储能磁体的储能量、临界电流、磁场分布等基本性能进行了实验测试,对比分析了磁体仿真与实验数据。