Способ запитки сверхпроводящей обмотки и топологический генератор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлиСтичЕСних

РЕСПУБЛИН

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ по ИЗОБРетениям и ОТКРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (46) 07.05.91. Бюл. Р- 17 (21) 4333096/07 (22) 25.11.87 (71) Институт теплофиэики Уральского отделения АН СССР (72) Б..М. Смоляк, E. В. Пострехин и Г. В. Ермаков (53) 621.313.713(088.8) (56) Глебов И. А., Нахтарин В ° Н.;

Антонов Ю. Ф. Проблема ввода тока в сверхпроводящие устройства. Л.: Наука, 1985, с. 21, рис. 1,5 и с. 139, рис ° 3,2.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке способов и устройств эапит-. кн постоянным электрическим током сверхпроводящей обмотки электротехнических устройств.

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение использования активных материалов.

На фиг. 1 иллюстрируеТся способ эапитки постоянным электрическим то-. ком сверхпроводящей обмотки; на фиг. 2 - топологический генератор для осуществления запитки постоянным электрическим током сверхпроводящей обмотки, продольный разрез.

Запитку постоянным электрическим таком I сверхпроводящей обмотки 1 (фиг. 1) ведут, замыкая ее сверхпроводящей пластиной 2 и соединительными проводами 3 из жесткого сверхпроводника и многократно пересекая в од- „.ЯО„„)Я1208 (51) 5 H 02 К 55/06

2 (54) СПОСОБ ЗАПИТКИ СВЕРХПРОВОДЯЩЕИ

ОБМОТКИ И ТОПОЛОГИЧЕСКИИ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к электро. машиностроению. Цель изобретения со стоит в повышении надежности. Способ защиты сверхпроводящей (СП) обмотки включает соединение ее проводами со

СП пластиной, создание постоянного магнитного потока и перемещение его.

Благодаря тому, что на участки СП пластины воздействуют переменным магнитным полем в момент пересечения их постоянным магнитным потоком, обеспечивается достижение поставленной цели. 2 с.п. ф-лы. 2 ил. ном направлении магнитным потоком Ф индуктора 4 сверхпроводящую пластину

2 и соединительные провода 3, воздействуя при этом переменным магнитным полем Н на участки пластины П, ° пронизываемые магнитным потоком Ф.

Постоянный электрический ток I в замкнутой сверхпроводящей цепи воз буждают следующем путем. Индуктор 4, создающий постоянный магHHTHblA поток

Ф с напряженностью поля, меньшей, чеМ второе критическое поле сверхпроводящей пластины 2 и соединительных проводов 3, вращают постоянно в одном направлении. Участки П, пронизываемые потоком Ф, обладают пиннингом, что обусловило бы в отсутствие переменного магнитного поля наведение здесь сверхпроводящих токов, равных и противоположно направлеш ых токам, индуциированным при пересечении потоком Ф соединительных проводов 3, т.е.

155! 208 наначка тока в контур отсутствовала бы. Воздействие на участки П переменного ма&нитного поля Н в тот момент, когда они пронизаны потоком Ф, снижает. пиннинг и критический ток только. 5 в этих участках, что приводит при перемещении потока Ф к возникновению в зонах П резистивного или нормального состояния. В результате, поток Ф, перемещаясь вместе с зоной конечной !

О проводимости, пересекает пластину, не наводя тока в цепи (этот ток затухает при резистивных участках П).

Соединительные провода 3 пересекают потоком Ф без воздействия на них переменноГо поля, возбуждая тем самым в замкнутой сверхпроводящей цепи незатухающий ток одного цикла эапитки.

Процесс многократно повторяют, наводя в контуре суммарный постоянный

20 электрический ток I эапитки, который течет по сверхпроводящим участкам пластины с высокой токонесущей способностью, что обеспечивает устойчивость процесса эапитки.

Топологический генератор для осуществления способа имеет якорь 5, выполненный а виде полого ферромагнитного цилиндра, на внутренней поверхности которого размещена сверхпрово«. дящая пластина 2, выполняющая функции якорной обмотки иэ жесткого сверхпроводника, изолированная от цилиндра. К лобовым выступам пластины подсоединены соединительные провода

3, также сделанные иэ жесткого сверхпроводника, соединяющие сверхпроводяжцую пластину 2 с запитываемой сверхпроводя@ей обмоткой. В расточке якоря расположен индуктор 4 с полю- 40 сами, насаженными на вал 6, выполненный из ферромагнетика, обмотки воз-. буждения У и дополнительные обмотки

8, размещенные под сверхпроводящей пластиной 2 на полюсах индуктора 4.

Якорь с индуктором помещены в корпус

9 и закрыты боковыми крышками 10, в которых установлены подшипники 11 и имеются отверстия 12 для выхода сое- . динительных проводов, причем корпус и крышки выполнены нэ ферромагнитно"

ra материала На якоре может разме" щаться несколько сверхпроводящих пластик, изолированных друг от друга и соединенных между собой в лобовых : 55 участках ° ..Устройство работает следующим обраэом. В обмотки 7 подают постоянный ток н coэдают магнитный поток Ф, который пронизывает участки пластины 2. под полюсами индуктора и замыкается через корпус 9 н боковые крышки 10 вне лобовых участков пластины (индуктор, например, 4=x полюсный, поэтому пластина пронизывается сразу в четьрех местах}. В обмотки 8 подают переменный ток, создавая переменное магнитное поле Н» в тех же участках пластины, которые пронизаны потоком Ф, причем силовые линии переменного ноля замыкаются в основном в зазоре между полюсным наконечником и якорем

5. .При вращении индуктора сверхпроводящая пластина 2 пересекается потоком

Ф при одновременном воздействии на те же учаСтки переменного магнитного поля Н„, а соединительные провода 3 пересекаются потоком Ф s отверстиях !2, где поле Н отсутствует. В результате в замкнутой сверхпроводящей цепИ, образованной пластиной 2, проводами

3 и обмоткой 1, возбуждается ток, который протекает по сверхпроводящим участкам пластины с высоким значением критического тока, что обеспечивает устойчивую работу топологического генератора.

Использование предлагаемого способа эапитки и конструкции устройства позволяет по сравнению с существующим повысить устойчивость процесса нарастания тока в контуре, которая определяется критическими параметрами и потерями в сверхпроводящих участках якоря. Стабильная область существования сверхпроводящего состояния ограничена величиной критического тока дпя данного материала. Поэтому при эапитке обмотки запас устойчивости любого звена сверхпроводящей цепи бу.дет определяться отношением критического тока к току эапитки. Для ниобия, из которого обычно изготовляют пластины якоря, плотность критического тока в отсутствие внешнего магнитного поля составляет 10 -10 А/см, а

5 для жесткого сверхпроводника, напри-мер, сплава NbTi — 10 А/см . Таким образом, при одинаковом токе эапитки запас устойчивости в случае использования в якоре пластин из сплава NbTi будет выше на 1-2 порядка. Наличие небольших внешних магнитных полей, например полей рассеяния от обмотки мапо меняет критический ток жесткого сверхпроводника, Пластины из ниобия

5 требуют т а щательного экраннрования от

I 551208 6

»«них полей по е скОльку теплОвыделеи участков пластины о

9 т тл и ча ние инес у тойчивость в сверхпрово ние-ющийся тем, что, с целью повыкак без пиннинга начинаются в п и хпроводни- щения на ежн д . ости, на участки сверх-. ствии м магнитного поля при в присут- проводящей очень малых ют з пластины, которую Выполнятоках. Использован ие жестких сверхпро- действ ют г из жесткого сверхпроводн ника, возде у и ременн маг" итным п л собно конес ей де ств ют г . полем стью позволяет такж ко ущей спо- в момент п ересечения llx постоянным количество активных кже уменьшить магнитным потоком. вных элементов (пла- 2.

10 . Топологический генерато качке в контур тор, соболыпого тока кач держащий обмотку якоря инд е индуктор с полюсами и соединяющие я корь со сверхФормула иэ об проводящей обмоткой соединительные о ретения повоа р д, выполненные иэ жесткого

1. Способ эапитки сверхпроводника, о т л и v обмотк итки сверхп ово я ки, включающий соединение ее м, что, с целью улучшепроводами, вьгполненными иэ ния использования активных матерна" св

ыми иэ жесткого лов на по верхпроводника, со све хп люсах индукторг размещень: пл верхпроводящей дополните астиной, созданид по стоянного маг- тока ельные обмотки переменног о

20 мно перемещение е тока: ена иэ пе щ ие его с жесткого ь ых проводов ных проводов.

1 551 208

Составитель В. Игнатов

Техред A,Êðaâ÷óê, Корректор Т. Палий

Редактор И. Снльнягина

Йак аз 2298 Тираж 335 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

-0Производственно-издательский ком6ииат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101