Мощный криотрон

 

Изобретение относится к области криогенной электротехники и может быть использовано в качестве сверхпроводящих ключей преобразователей электрической энергии. Цель - повышение быстродействия мощного криотрона, снижение мощности управления и расхода сверхпроводника на изготовление обмотки управления. В мощном криотроне трубки безындуктивного сверхпроводящего ключевого элемента по высоте обмотки управления разделены на полосы продольными параллельными прорезями. Прорези заполнены материалом, отличным по токонесущим свойствам от сверхпроводника ключевого элемента. Каждая вторая продольная полоса трубки выполнена из сверхпроводника первого рода и снабжена поперечными разрезами, следующими вдоль трубки с одинаковым шагом. С целью повышения технологичности трубки ключевого элемента выполнены из многожильного сверхпроводникового композита. Трубки могут быть выполнены из трех слоев сверхпроводника, между которыми расположены слои диэлектрика, причем средний слой выполнен из сверхпроводника второго рода, а крайние - из сверхпроводника первого рода, и продольные полосы в них чередуются. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!O (51)5 H О1 1. 39/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ ССОР

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕ7ЕЛЬСТВУ

1 (21 ) 3 76251 6/24-2 5 (22) 29.06.84 (46) 30.03.90. Бюл. М 12 (71) Институт электродинамики AH УССР и Электротехнический институт ЦЭФМ

САН (CS) (72) H. В. Марковский, О.А. Шевченко (SU), Ян Кокавец и Ладислав Цеснак (CS) (53) 621.326(088.8) (56) Шмидт В. В. Введение в физику сверхпроводников. M. Наука, 1982, с. 88-198.

Авторское свидетельство СССР

У 1130148,:1983. (54) МОР(НЫЙ КРИОТРОН (57) Изобретение относится к области криогенной электротехники и може г быть использовано в качестве сверхпроводящих ключей преобразователей электрической энергии. Цель " повышение быстродействия мощного криотрона, снижение мощности .управления и расхода сверхпроводника на изготовление

Изобретение относится к криогенной электротехнике и может быть использовано в качестве сверхпроводящих ключей преобразователей электрической энергии.

Целью изобретения является повышение быстродействия мощного криотрона, снижение мощности управления и расхода сверхпроводника на иэroтовление обмотки управления.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый мощный криотрон, общий

2 обмотки управления. В мощном криотроне трубки безиндуктивного сверхпроводящего ключевого элемента по высоте обмотки управления разделены на полосы продольными параллельными прорезями. Прорези заполнены материалом, отличньк по токонесущим свойствам от сверхпроводника ключевого элемента.

Каждая вторая продольная полоса трубки выполнена из сверхпроводника первого рода и снабжена поперечными разрезами, следующими вдоль трубки с одинаковым шагом. С целью повьппения технологичности трубки ключевого элемента выполнены из многожильного сверхпроводникового композита. Трубки могут быть выполнены из трех слоев сверхпроводника, между которыми расположены слои диэлектрика, причем средний слой выполнен из сверхпровод,.ика второго рода, а крайние — из сверхпроводника первого рода, и продольные полосы в них чередуются.

3 з.п. ф-лы, 4 ил. вид; на фиг. 2; трубка его ключевого элемента; на фиг. 3 и 4 — примеры конкретного выполнения трубок ключевого элемента, позволяющие облегчить

I изготовление устройства.

Мощный криотрон (фиг. 1) содержит безындуктивный ключевой элемент 1, выполненный из одинаковых тонкостенных трубок 2 (они могут быть любого сечения), параллельных одна другой, концы которых электрически соединены сверхпроводящими перемычками 3, сило1554050 вые выводы 4 ключевого элемента 1, охватывающую его сверхпроводящую обмотку 5 управления, ее выводы 6, подключенные через блок 7 управления к источнику 8 электрической мощности. системы управления. Стенки соседних трубок 2 со встречно направленными электрическими токами прилегают друг к другу через электроизоляцию 9 ° Клю1О чевой элемент 1 и обмотка 5 помещены в криос тат 10 с низ ко темпе ратурным хладагентом. Прилегающие друг к другу стенки соседних трубок 2 по высоте обмотки 5 снабжены узкими продольны15 ми прорезями 11, заполненными диэлектриком I2. Поперечными разрезами 13 могут быть снабжены каждая вторая по периметру трубки 1 продольная полоса

14, причем при этом они могут быть выполнены из сверхпроводника первого рода (на фиг. 1 и 2 затемнены). Чередующиеся с ними полоски 15 выполнены из сверхпроводника второго рода и при наличии разрезов 13 только полоски

15 являются коммутирующими. На фиг. 3 изображено сечение трубки 2, выполненной из многожильного сверхпроводящего композита, где показаны сверхпроводящие нити 16 и диэлектрическая или

ЗО нормально проводящая матрица 17. На фиг. 4 изображен элемент сечения трубки 2, выполненный методом напыления, где показаны подложка 18, слой сверхпроводника второго рода, например нитрида ниобия 19, тонкие слои изоля- 35 тора 20, например Nb 0 или Si0, толстые слои (более 1 мкм) сверхпроводника первого рода с поперечными разрезами 21, диэлектрическое заполнение

22 прорезей 11.

Устройство работает следующим образом.

Переключение ключевого элемента I из сверхпроводящего состояния в нор45 мальное (отключение мощного криотрона осуществляется при подключении к выводам 6 обмотки 5 управления, блоком 7 управления источника 8 электрической мощности системы управления, работающего в режиме источника напряжения.

Я)

При этом в трубках 2, нндуктивно связанных с обмоткой 5, наводится ЭДС, направленная перпендикулярно продольным прорезям 11, причем ЭДС включаечся поспедовательно прорезям 11 и урав->5 новешивается падениями напряжения на их сопротивлениях. Мощность источника

8 отношение ширины полос 14 и 15 к ширине прорезей 11, материалы полос 4 и 15 подобраны так, что начинается сильная инжекция квазичастиц в сверхпроводник полос 15, не имеющих разрезов 13 и включенных электрически параллельно в силовую цепь, переводящая сверхпроводники по обе стороны полосы I 1 на глубину диффуз ии квазичастиц (на глубину приблизительно I мкм) в нормальное состояние.

Следующее отключение криотрона осуществляется при подключении к выводам б напряжения обратной полярности.

При этом ток в обмотке управления уменьшается от максимального, проходит через нуль и нарастает до максимального значения обратного направления.

Таким образом, в открытом состоянии криотрона сверхпроводящий ключевой элемент находит я в управляющем магнитном поле, параллельном транспортному току.

Формул а изобретения

Мощный криотрон, содержащий безындуктивный сверхпроводяший ключевой элемент„ выполненный из одинаковых трубок, параллельных одна другой, концы которых электрически соединены друг с другом и с силовыми выводами ключевого элемента, и систему управления, сверхпроводящая обмотка управления которой охватывает ключевой элемент и расположена соосно с ключевым элементом, а ее выводы подключены к блоку управления, о т л и ч а ю— шийся тем,. что, с целью повышения быстродействия и снижения мощности управления и расхода сверхпроводника на изготовление обмотки управления, трубки ключевого элемента по высоте обмотки управления разделены на полосы продольными параллельными про" резями, заполненными материалом, отличным по токонесущим свойствам от сверхпроводника ключевого элемента.

2. Криотрон по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что каждая вторая продольная полоса трубки выполнена из сверхпроводника первого рода и снабжена поперечными разрезами, следующими вдоль трубки с одинаковым шагом.

3. .Криотрон по п. I, o т л и ч а ю щ и Й с я тем чтоу с целью повышения технологичности, трубки ключевого элемента выполнены из многожильного сверхпроводникового композита.

4. Криотрон по пп. 1 и 2, о т —, л и ч а ю шийся тем, что трубкй ключевого элемента выполнены из трех

554050 5 слоев сверхпроводника, между которыми расположены слои диэлектрика., причем средний слой выполнен из сверхпроводника второго рода, а крайниеиз сверхпроводника первого рода, и продольные полосы в них чередуются.

21 22

Составитель А, Ваганов

Редактор Е . Копч а Техред g Серд оков а Корректор М. Мак симининед

Заказ 461 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1