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第一章超导电机入门1

§1.1绪论1

目 录1

§1.2电机产生的功率2

§1.3直流电机的极限3

§1.4同步电机4

§1.5超导变压器7

§1.6故障限流器7

§1.7其它电机的应用10

§2.2超导体12

2.2.1超导状态12

第二章超导体的应用12

§2.1绪论12

2.2.2稳定化技术17

§2.3超导体的交流损耗23

2.3.1扭绞节距的影响23

2.3.2交流磁滞损耗25

2.3.3基体损耗26

2.3.4对交流损耗的讨论28

§2.4低温的产生29

§2.5传热的影响32

2.5.1绕组支撑构件的导热32

2.5.2对流传热33

2.5.3辐射传热33

§2.6超导线圈的保护34

第三章超导直流电机38

§3.1绪论38

§3.2异极直流电机39

§3.3单极直流电机41

§3.4圆形线圈的磁场42

§3.5单极电机的构造44

3.5.1盘式电机44

3.5.2筒式电机46

3.5.3盘式还是筒式？48

§3.6电机的电压48

3.6.1双盘式电机49

3.6.2多筒式电机49

3.6.3分隔式滑环原理50

3.6.4连续式滑环51

§3.7多级电机的输出功率52

3.8.1磁屏蔽54

§3.8环境屏蔽问题54

3.8.2屏蔽线圈55

§3.9集流系统56

§3.10常规的固态电刷57

§3.11碳纤维电刷58

§3.12液态金属滑环61

3.12.1粘滞损耗（摩擦损耗）63

3.12.2传导－电流损耗64

3.12.3轴向磁场的影响64

3.12.4径向磁场的影响65

3.12.5稳定性方面的问题66

3.12.6用哪一种液态金属68

3.12.7滑环几何形状和在磁场环境中运行的影响69

§3.13超导直流电机的应用71

3.13.1速度控制问题73

3.13.2其它应用74

第四章超导交流汽轮发电机75

§4.1绪论75

§4.2旋转磁场的超导汽轮发电机75

4.3.3旋转磁场、内侧电枢79

4.3.2旋转电枢、内侧磁场79

4.3.1旋转电枢、外侧磁场79

§4.3供选择的设计方案79

4.3.4旋转磁场、外侧电枢80

4.3.5往复式发电机80

§4.4超导汽轮发电机的经济性81

第五章超导交流发电机的设计85

§5.1绪论85

§5.2必要的预备知识86

5.2.1磁场的分布86

5.2.2电磁负荷及功率输出89

5.2.3发电机的电感和电抗91

§5.3同步电抗：常规发电机与超导发电机的比较94

§5.4环境屏96

5.4.1对输出功率的影响96

5.4.2环境屏的设计99

§5.5一种设计方法103

5.5.1供一台两极发电机用的修正后的出力表达式105

5.5.2对Bo和励磁电流密度的限制条件107

5.5.3磁场绕组的电磁设计109

§5.6电枢绕组111

5.6.1常规绕组112

5.6.2螺旋形绕组113

5.6.3超高压的电枢绕组118

5.6.4电枢导线的设计119

§5.7有限长度的影响121

第六章超导交流发电机特性124

§6.1绪论124

§6.2发电机及电力系统的模型126

§6.3稳态运行129

6.3.1稳态电流129

6.3.2稳定状态的力130

§6.4短路运行135

6.4.1故障电流135

6.4.3短路时的力136

6.4.2短路力矩136

§6.5超导磁场绕组的屏蔽140

6.5.1屏蔽问题——频率响应140

6.5.2屏蔽问题——时间响应142

6.5.3超导线上所允许的磁通密度变化143

6.5.4单个转子屏143

6.5.5单个屏的阶跃响应146

6.5.6环境屏的影响147

6.5.7磁场绕组的影响148

6.6.1问题150

6.5.8关于屏蔽的一点说明150

§6.6超导发电机的阻尼150

6.6.2线性化151

6.6.3转子摆动的阻尼153

§6.7采用两个屏的转子屏蔽156

6.7.1双屏系统的屏蔽率157

6.7.2双屏系统的阻尼率159

6.7.3不同材质有孔的屏160

6.7.4其它的阻尼技术161

6.8.1稳态稳定性162

§6.8稳定性问题162

6.8.2瞬态稳定性164

§6.9负序及谐波损耗166

6.9.1一种简化的计算方法166

6.9.2负序损耗与谐波损耗：改进后的精度168

6.9.3故障后的能量损耗170

第七章 具有新颖设计转子的超导汽轮发电机173

§7.1绪论173

§7.2具有惯性转子部件的超导交流发电机173

7.2.1自由的外转子174

7.2.2自由的内转子175

7.2.3惯性转子发电机的特性分析176

§7.3具有导磁钢外转子的超导交流发电机181

参考文献183

第八章实用超导材料201

§8.1绪论201

§8.2 NbTi合金超导材料201

8.2.1 NbTi合金超导材料的发展概况201

8.2.2 NbTi合金基本的超导特性202

8.2.3 NbTi/Cu合金超导材料的制造204

8.2.4 NbTi合金超导材料的Jc及其改进207

8.3.1 Nb3Sn超导体的发展概况212

§8.3多芯Nb3Sn超导体212

8.3.2多芯Nb3Sn超导体设计213

8.3.3多芯Nb3Sn超导体制作工艺214

8.3.4青铜法工艺的改进216

8.3.5多芯Nb3Sn的超导性能219

参考文献225

第九章超导交流发电机的实例综述231

§9.1绪论231

§9.2超导交流发电机的结构232

§9.3转子235

9.3.1超导磁场绕组238

9.3.2电磁阻尼屏241

9.3.3热辐射屏241

9.3.4力矩管与轴端热交换器244

9.3.5真空绝热及真空密封246

9.3.6冷收缩补偿结构247

9.3.7电流引线249

§9.4定子250

9.4.1电枢绕组252

9.4.2磁屏蔽256

§9.5氦的传输装置258

§9.6我国研制的400千伏安超导交流发电机260

9.6.1 400千伏安超导交流发电机的转子262

9.6.2 400千伏安超导交流发电机的定子265

9.6.3 400千伏安超导交流发电机的氦传输装置266

附录A 线电流密度的分布267

附录B 130万千瓦超导交流发电机的基本设计268

附录C 发电机及电力系统的模型272

附录D 转子屏蔽系统的分析277

附录E 一些常用材料的性能282

附录F 国内实用超导材料产品及技术条件283

索引286