电磁分析 — 超导 — 文章目录
超导的电磁分析处理一种与常导体不同的约束体系：如何在不超过临界电流密度Jc的范围内设计电流和磁场。超导体的E-J特性呈很强的非线性（幂律），交流损耗、屏蔽电流和失超（向常导态转变）的评价是分析的核心课题。MRI、核聚变、超导电缆、磁悬浮铁路等应用都是大型且昂贵的设备，因此用分析进行事前验证的比重极大。
《HTS对LTS比较分析》一文从临界温度、临界磁场、线材形状（带材与圆线）、交流损耗和失超保护的角度，分析比较高温超导（REBCO等）与低温超导（NbTi、Nb3Sn）。HTS带材特有的各向异性Jc（与磁场角度有关）的建模是实务的要点。
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- 超导体的交流损失
用Norris公式的算例讲解超导体通交流电时的交流损耗。临界电流100 A的薄带在50 Hz下通一半临界电流时损耗2.3 mW/m，按电流四次方增长；椭圆截面导线在小电流时损耗为10倍； - 临界电流密度分析
用超导体最多只能通过临界电流密度Jc的Bean临界态模型，计算了NbTi（Jc = 3×10⁹ A/m²）板的交流损耗。磁场完全穿透所需磁场在半宽5 μm时为0.019 T，50 μm时为0.19 T。 - 磁通钉扎分析
超导体能通过的电流上限由钉扎量子化磁通的力决定。用把钉扎力密度Fp = Jc·B表示为b^p(1−b)^q的标度律，计算了NbTi（上临界场10.5 T）和Nb3Sn（27 T）的临界电流密度。 - HTS对LTS比较分析
从冷却所需功率、温度裕度和失超难易比较高温超导（HTS）与低温超导（LTS）线材。计算给出4.2 K与20 K的卡诺效率、NbTi在不同磁场下的临界温度，以及升温几K所需热量在20 K时是4.2 K的50～2,000倍， - MRI用超电导磁石设计
用线圈轴上磁场的算例讲解MRI超导磁体设计。半径0.5 m的简单螺线管，中心±0.2 m内磁场偏差在长度1.5 m时为2.4万ppm，3 m时仍有2,500 ppm；而分成4对线圈并调整电流后可降到77 ppm。 - 持续电流模式分析
对MRI级超导磁体（电感25 H、电流400 A、储能2 MJ）以持续电流模式运行时，由回路电阻计算磁场衰减。电阻为10⁻¹² Ω时每年衰减1.3 ppm，10⁻⁹ Ω时每年1,260 ppm， - 超导淬火仿真
深入讲解超导淬火仿真，涵盖淬火现象本质、控制方程、常导区传播速度NZPV与热点温度，结合有限元定式、材料非线性与电路耦合实现淬火保护设计。 - 超导电缆的电磁场仿真
系统讲解超导电缆的电磁场仿真，涵盖E-J幂律本构关系、临界电流温度磁场依赖性、交流损耗成分，以及A-V法与H格式有限元定式和电磁-热耦合分析。