一种用于超导储能的机械超导开关的初步研究

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超导储能系统作为一种高效的储能方式,在电力系统应用领域具有广阔的应用前景。超导储能系统的核心是超导储能磁体,储能磁体充电完毕后需要一个开关和磁体闭合形成电流环路使电流不损耗,我们称这个开关为持续电流开关(persistent current switch,简称PCS)。PCS不仅需要导通电阻低,而且需要断开电阻高,以提高释能的效率,为了使储能系统有更高的效率,理想的PCS是导通电阻为零,断开电阻为无穷大的超导开关。   普通热控型和磁控型超导开关的断开电阻多在1~100Ω范围内,因此开关断开状态时也会产生焦耳热,使释能的效率降低。本文提出一种机械型超导开关,即通过超导材料的接触与否来实现开关通断的一种新型超导开关。机械型超导开关通过机械断开很容易达到无穷大的断开电阻,从而提高超导储能磁体释能的效率。但是由于接触电阻的存在,机械型超导开关仍会有很小的导通电阻,导通电阻会产生焦耳热使储能系统的效率降低。超导材料间接触电阻的研究从上世纪六十年代就有文献报道,电流引线、超导开关等研究都存在接触电阻的问题。   本文首先计算比较各种超导开关做为PCS在超导储能系统中的损耗;然后详述机械型超导开关的设计;接下来描述实验的装置和实验的结果;最后给出了实验结果的分析以及对将来进一步工作的建议。
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