日首次發(fā)現(xiàn)將超導(dǎo)電線反復(fù)彎曲可提高其超導(dǎo)特性

住友電氣大電流高溫超導(dǎo)電線材料制成

日本住友電氣工業(yè)公司最近開發(fā)出可通大電流的實(shí)用性較強(qiáng)的高溫超導(dǎo)電線材料。在電阻為零的狀態(tài)下,這種材料所能通過(guò)的電流密度為銅線的350倍,堪稱世界之最。

作為日本和巴西間技術(shù)協(xié)作的一環(huán),從1980年度進(jìn)行了“關(guān)于鈮利用技術(shù)的研究”日本在超導(dǎo)電技術(shù)方面在世界上領(lǐng)先,巴西的鈮埋藏量占全世界的大約80％,雙方進(jìn)行協(xié)作,目標(biāo)是要在超導(dǎo)電部門有效利用鈮。

100m級(jí)MgB2超導(dǎo)電線材的開發(fā)

根據(jù)iter電流引線的要求,設(shè)計(jì)和試驗(yàn)了分別由全鈹銅(be2%cu)、全不銹鋼(ss)和二元金屬(becu/ss)三種不同類型分流器制作的68ka電流引線的1/90試件。研究了超導(dǎo)段各組件的性能,詳細(xì)討論了失冷故障實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明,對(duì)比全鈹銅和全不銹鋼分流器,二元分流器制作的超導(dǎo)模件更能夠提高安全性以及減小冷端漏熱,滿足iter高安全性和低熱負(fù)荷的要求。

cicc超導(dǎo)導(dǎo)體性能測(cè)試用50ka超導(dǎo)變壓器由初級(jí)線圈和次級(jí)線圈組成,初級(jí)線圈浸泡在4.2k液氦低溫杜瓦中,次級(jí)線圈為cicc導(dǎo)體采用4.2k/354637pa超臨界氦迫流冷卻,液氦和超臨界氦均由500w/4.5k制冷機(jī)提供,變壓器低溫杜瓦的理論液氦蒸發(fā)率為1.52l/h。為減少電流引線漏熱,超導(dǎo)變壓器采用bi-2223/agau高溫超導(dǎo)(hts)二元電流引線,并且在頸管中部設(shè)計(jì)了一個(gè)新型的直接用液氮冷卻的熱截流裝置來(lái)截?cái)嚯娏饕€高溫端的熱流;最后對(duì)銅電流引線部分進(jìn)行了尺寸優(yōu)化計(jì)算,得到最佳截面積和直徑分別為28mm2和6mm。

提高鍍鋅原板反復(fù)彎曲合格率

基于壓電元件的彈性波檢測(cè)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種智能檢測(cè)技術(shù)。筆者在實(shí)驗(yàn)室條件下把基于彈性波的損傷主動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用到導(dǎo)電線路的導(dǎo)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)中,分別模擬了覆冰、外懸掛物體狀態(tài)形式,提取了導(dǎo)線在不同狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)的幅值、峰值到達(dá)時(shí)間、信號(hào)的功率譜密度以進(jìn)行不同狀態(tài)的辨識(shí)研究。研究結(jié)果表明:基于彈性波的主動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)具備導(dǎo)電線路導(dǎo)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的潛力,同時(shí),采用功率譜密度作為導(dǎo)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)特征信息可以較好地進(jìn)行導(dǎo)線不同狀態(tài)形式的辨識(shí)。

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東京電力和住友電氣工業(yè)將于2001年6月進(jìn)行高溫超導(dǎo)電纜線的通電實(shí)驗(yàn),2010年前后在東京中心區(qū)域進(jìn)行實(shí)用化。目前地下管線為內(nèi)徑150mm,最大送電能力為約10萬(wàn)kw。如果高溫超電導(dǎo)纜線能夠用于實(shí)際送電,其送電能力將增大10倍;達(dá)到100萬(wàn)kw。由于在人口密集的城市中心建筑電力傳送設(shè)施的成本本來(lái)就很高,因此即使采用77k的液氮進(jìn)行冷卻來(lái)實(shí)現(xiàn)

據(jù)海外媒體報(bào)道,普林斯頓大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種具有"雙重性格"新型晶體材料:在極低溫度下,晶體內(nèi)部表現(xiàn)與普通超導(dǎo)體類似,能以零電阻導(dǎo)電;同時(shí),它的表面是仍有電阻的金屬,能傳輸電流。相關(guān)研究成果發(fā)表于近期的《自然·物理學(xué)》雜志上。

在無(wú)限長(zhǎng)堆疊帶材模型的基礎(chǔ)上對(duì)高溫超導(dǎo)電流引線的交流損耗建立了新的計(jì)算模型,即正十二邊形骨架計(jì)算模型。由于正十二邊形對(duì)稱性,通過(guò)建立合適的坐標(biāo)系,對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)即可求出每堆帶材處的磁場(chǎng)。使用matlab編程計(jì)算并得出一系列電流下的交流損耗值,通過(guò)將所得數(shù)據(jù)繪成圖形,比較了不同電流下穿透深度及交流損耗的大小。然后搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),測(cè)量了不同頻率下電流引線的交流損耗,并將理論與實(shí)驗(yàn)對(duì)比,得到較好的一致性。

與常規(guī)電機(jī)相比,超導(dǎo)電機(jī)具備功率密度和體積優(yōu)勢(shì)。當(dāng)今,實(shí)際制作超導(dǎo)電機(jī)的成本非常巨大,若設(shè)計(jì)有誤,會(huì)給設(shè)計(jì)方和開發(fā)方造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而maxwell仿真軟件的rmxprt模塊,可以利用可視化模窗口模擬出超導(dǎo)電機(jī)的尺寸和電磁特性,以及各項(xiàng)性能參數(shù),得到的計(jì)算結(jié)果可以為超導(dǎo)電機(jī)設(shè)計(jì)提供有效參考,降低設(shè)計(jì)時(shí)間與成本。提供了超導(dǎo)電機(jī)的主要流程,可以較為清晰地分析超導(dǎo)電機(jī)性能變化的規(guī)律,為最佳方案設(shè)計(jì)提供可信參考。并解決了電機(jī)效率低下,避免磁場(chǎng)飽和過(guò)剩等問(wèn)題。

電車導(dǎo)電線用銅-鎂合金

北京譜儀(besiii)超導(dǎo)磁體是為北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)二期改造工程(bepcii)制造的超導(dǎo)探測(cè)器磁體.它采用了國(guó)際上先進(jìn)的兩相氦間接冷卻方式及線圈內(nèi)繞技術(shù).其超導(dǎo)線為鋁穩(wěn)定體nbti/cu超導(dǎo)電纜.由于生產(chǎn)工藝上長(zhǎng)度的限制,besiii超導(dǎo)電纜由三段電纜焊接而成.焊接匝電阻必須限制在一定范圍內(nèi),以免產(chǎn)生過(guò)大的焦耳熱,影響磁體的正常運(yùn)行.超導(dǎo)電纜由支撐筒內(nèi)部引出到頸管及閥箱部分時(shí),有一定角度的平彎及側(cè)彎,這部分彎曲電纜的載流能力也是必須要考慮的問(wèn)題.為此,我們進(jìn)行了兩次超導(dǎo)電纜性能測(cè)試實(shí)驗(yàn),對(duì)超導(dǎo)電纜彎曲前后的載流能力進(jìn)行了測(cè)試,并且測(cè)量了超導(dǎo)電纜低溫下的焊接電阻.本文提供了這兩次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析.

北京譜儀（besⅲ）超導(dǎo)磁體是為北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)二期改造工程（bepcⅱ）制造的超導(dǎo)探測(cè)器磁體．它采用了國(guó)際上先進(jìn)的兩相氮問(wèn)接冷卻方式及線圈內(nèi)繞技術(shù)．其超導(dǎo)線為鋁穩(wěn)定體nbti／cu超導(dǎo)電纜．由于生產(chǎn)工藝上長(zhǎng)度的限制，besⅲ超導(dǎo)電纜由三段電纜焊接而成．焊接匝電阻必須限制在一定范圍內(nèi)，以免產(chǎn)生過(guò)大的焦耳熱，影響磁體的正常運(yùn)行．超導(dǎo)電纜由支撐筒內(nèi)部引出到頸管及閥箱部分時(shí)，有一定角度的平彎及側(cè)彎，這部分彎曲電纜的載流能力也是必須要考慮的問(wèn)題．為此，我們進(jìn)行了兩次超導(dǎo)電纜性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)超導(dǎo)電纜彎曲前后的載流能力進(jìn)行了測(cè)試，并且測(cè)量了超導(dǎo)電纜低溫下的焊接電阻．本文提供了這兩次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析．

為了分析導(dǎo)電層分流特征對(duì)超導(dǎo)電纜交流損耗分布影響,建立了基于ybco涂層導(dǎo)體的110kv/3ka冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜載流數(shù)學(xué)模型,計(jì)算了不同運(yùn)行溫度下超導(dǎo)電纜各導(dǎo)電層電流分布,并根據(jù)monoblock模型及bean模型計(jì)算了超導(dǎo)電纜交流損耗.計(jì)算結(jié)果表明77k下超導(dǎo)電纜層電流均勻分布時(shí)總交流損耗最小;69k時(shí)超導(dǎo)電纜總交流損耗最小時(shí),電纜各導(dǎo)電層電流分布不均,超導(dǎo)電纜層電流均勻分布時(shí)總交流損耗最小這一觀點(diǎn)并不具有普遍性.所提出的計(jì)算方法和結(jié)果為降低多導(dǎo)電層超導(dǎo)電纜交流損耗提供了新思路.

近日,韓國(guó)ls電纜的22.9kv級(jí)超導(dǎo)電纜在首爾近郊成功應(yīng)用于實(shí)際線路系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了無(wú)事故運(yùn)行,獲韓國(guó)電力公司授予的"實(shí)際線路應(yīng)用合格認(rèn)證",并把相關(guān)設(shè)備及運(yùn)行工作成功移交韓國(guó)電力公司。借此,ls電纜成為了世界唯一一家集開發(fā)超導(dǎo)電纜、中間接線盒、終端接線盒以及冷卻/控制系統(tǒng)

超導(dǎo)材料自20世紀(jì)問(wèn)世以來(lái),研發(fā)的步伐加快,應(yīng)用的領(lǐng)域也逐漸增多。由于超導(dǎo)材料在電學(xué)上具有許多出色的性能,所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提升電力工業(yè)的發(fā)展水平,同時(shí)也引起了電力工業(yè)產(chǎn)品的重大變革。采用超導(dǎo)電力技術(shù)解決傳統(tǒng)電力工業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問(wèn)題,是電力工業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。文本介紹了超導(dǎo)材料的誕生和發(fā)展歷程,同時(shí)也介紹了超導(dǎo)材料在電力設(shè)備上的應(yīng)用,還分別指出了各國(guó)超導(dǎo)電力設(shè)備的發(fā)

冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜的導(dǎo)電層一般設(shè)計(jì)為多層結(jié)構(gòu)以滿足大電流載流特性,但伴隨層數(shù)的增加,超導(dǎo)體上的集膚效應(yīng)會(huì)引起電纜輸電導(dǎo)體各層電流分布不均勻的問(wèn)題,從而造成電纜損耗增加和傳輸性能下降。采用基于動(dòng)態(tài)慣性權(quán)重因子的粒子群優(yōu)化算法,提出了電纜導(dǎo)體層電流層間均流優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用第2代高溫超導(dǎo)材料釔鋇銅氧涂層導(dǎo)體,通過(guò)建立超導(dǎo)電纜的等效電路模型,考慮電場(chǎng)、磁場(chǎng)等約束因素,對(duì)一根1km長(zhǎng),110kv/3ka等級(jí)的冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),獲得了電纜本體結(jié)構(gòu)參數(shù)及輸電導(dǎo)體層和屏蔽層的電流分布。比較優(yōu)化前后層電流的結(jié)果可知,優(yōu)化后超導(dǎo)電纜各導(dǎo)體層電流與平均電流相比最大不平衡率小于3.5%,各屏蔽層電流達(dá)到均布,較好地實(shí)現(xiàn)了電纜各導(dǎo)體層電流均勻分布的優(yōu)化目標(biāo)。最后,超導(dǎo)模型樣纜載流特性實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性。

用中子衍射等實(shí)驗(yàn)發(fā)觀:在室溫和低溫真空條件下,ybco樣品結(jié)構(gòu)中的氧也能擴(kuò)散脫出體外,引起超導(dǎo)電性的顯著下降。進(jìn)一步還發(fā)現(xiàn):在幾天之內(nèi)t_c隨時(shí)間發(fā)生衰減振蕩,真空度愈高,振幅愈大,周期愈短.初步認(rèn)為t_(co)∞t_e~(-β1)cos(ωt+φ),并提出:在室溫和低溫真空下樣品中可移動(dòng)的離子氧和外部分子氧動(dòng)態(tài)平衡決定t_c的原理。二者合稱為t_c的振蕩和動(dòng)態(tài)平衡量原理。

金屬線材反復(fù)彎曲 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：gb/t238-20139(金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法), yb/t5249-2009(一般用途低碳鋼絲) 反復(fù)彎曲試驗(yàn)，是檢驗(yàn)金屬材料的耐反復(fù)彎曲性能，并顯示其缺陷的一種方法。適用于截面小于 120mm 2 的線材，條材和厚度小于5mm的帶材及板材。 試驗(yàn)儀器：鋼筋反復(fù)彎曲機(jī) 試驗(yàn)室要求：溫度10~35℃如果對(duì)溫度要求嚴(yán)格的話溫度應(yīng)為23±5℃。 試驗(yàn)方法： 將試樣垂直夾緊于儀器夾中，在與儀器夾口相互接觸線成垂直的平面上，沿左右方向90°反復(fù)彎曲， 其速度不超過(guò)60次/min，必要時(shí)應(yīng)降低彎曲速率以確保試樣產(chǎn)生的熱量不至影響試驗(yàn)結(jié)果。 試樣斷裂的最后一次不計(jì)入彎曲次數(shù)。