Устройство для накопления электромагнитной энергии и генерации импульсных токов

 

Изобретение относится к электротехнике , преимущественно к мощной импульсной энергетике, технике физического эксперимента для создания импульсных магнитных полей, ионизации плазмы. Цель изобретения - снижение потерь накопленной энергии и повышение мощности импульсов тока. Для этого в устройстве для накопления электромагнитной энергии и генерации импульсных токов с индуктивным накопителем между первичной и вторичной обмотками 1 и 4 установлен сверхпроводящий экран 7 с блоком управления 8, выполняющий функцию коммутатора. За счет отсутствия потерь на коммутаторе повышается КПД устройства и мощность генерируемых импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

(19) (И) СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1У БЛИН

А1

Р1) Н 05 Н 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4726336/21 (22) 07. 08.89 (46) 23.05.92. Бюл. Р 19 (72) 1j.Ä.1:уроедов и Г.Л.Дорофеев (53) 621.384.6 (088.8) (56) The Production of à Strong Magnetic Fild Pulse. Patent UKN 1094575, кл. Н 01 f 5/00, 1963.

Лвторское свидетельство СССР

Р 340122, "кл. Н 05 Н 7/04, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЛКОПЛЕНИЛ ЭЛЕКТРОИЛГНИТНОЙ ЭНЕРПШ И ITHEPAlt191 ИИПУЛЬС11НХ ТОКОВ (57) Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к мощной импульсной энергетике, технике физического эксперимента для создания импульсных магнитных полей, ионизации плазмы. Цель изобретения — снижение потерь накопленной энергии и повышение мощности импульсов тока. Для этого в устройстве для накопления электромагнитной энергии и генерации импульсных токов с индуктивным накопителем между первичной и вторичной обмотками 1 и 4 установлен сверхпроводящий экран 7 с блоком управления 8, выполняющий функцию коммутатора. 3а счет отсутствия потерь на коммутаторе повышается КНД устройства и мощность генерируемых импульсов. 1 з.п. ф.-лы, 2 ил.

3 173

Изобретение относится к электротехнике, к разделу импульсной техники, преимущественно. мощной импульсной энергетике и может быть использовано в технике физического эксперимента для создания импульсных магнит:,ных полей, ионизации плазмы, накачки

Ъазеров, ускорения макроскопических тел в электромагнитных ускорителях, имитации электромагнитного излучения ядерных взрывов, а также в машино-строении для прессовки и штамповки.

Целью изобретения является снижение потерь накопленной энергии и по вышение мощности импульсов тока.

На фиг.1 приведена схема устройст- . ва для накопления электромагнитной энергии и генерации импульсных токов, на фиг.2 — осциллограммы токов в устройстве.

Устройство состоит из первичной обмотки 1 с клеммами 2 и 3, вторичной обмотки 4 с клеммами 5 и 6, сверхпроводящего экрана 7 со связанным с ним блоком S управления, источника 9 постоянного. тока и нагрузки 10. Первич-. ная обмотка 1, вторичная обмотка 4 и экран 7 могут быть выполнены сверхпроводящими. В качестве источника 9 постоянного тока может быть аккумуляторная батарея, генератор постоянного тока или выпрямитель. В качестве экрана 7 может быть также электропроводящая плазма. В качестве блока

8 управления может быть источник импульсного тока или напряжения, связанный с экраном 7 гальванически, индукционно или тепловым образом ° Для повышения надежности работы экрана 7 он может быть выполнен из набора тонкостенных труб, вставленных одна в другую (не показано), что исключает вероятность самопроизвольного перехода экрана в нормальное состояние при скачках магнитного потока в нем на этапе ввода тока.

Устройство работает следующим образом.

I". первичной обмотке 1 через клеммы 2 и 3 подключают источник 9 тока, к вторичной обмотке 4 через клеммы 5 и 6 подключают нагрузку 10, экран 7 захолаживают до температуры, ниже критической, т.е. переводят его в сверхпроводящее состояние, тем самым создают магнитный барьер между обмотками 1 и 4. Включают источник 9 тока и заряжают первичную обмотку.до номинального тока Т,1 = Io (фиг.2) такой

6016 . 4 водящего перехода. Поскольку энергия, запасаемая в накопителе, описывается выражением И В /2/11, то первичную обмотку выполняют из СП с высокой токонесуг1ей способностью в сильных маг40 нитных полях. Такие СП выполняются в. виде длинных многожильных проводов с

Т 10-15 К (Nb3Sn, NbTi) и захолаживают дорогостоящим жидким гелием .

Экран может быть выполнен в виде

5О цилиндров, шайб, поэтому имеется возможность выполнить их из высокотемпературных СП материалов типа У1Ва Си 07с Т 90 К, и захолаживать их йли газообразным гелием, или жидким азотом.

Потери в экране могут быть менее

10Х, что приводит к увеличению KIIP u увеличению мощности импульса. Снижение потерь энергии в холоднцй зоне величины, чтобы ток I> в экране 7 (который наводится в нем при увеличении тока первичной обмотки) не превы-!

-шал критического значения, при кото5 ром экран переходит в нормальное сос. тояние, т.е. нарушаются его барьерные свойства. Таким образом осуществляют накопление электромагнитной энергии в виде магнитного поля в зазоре между первичной обмоткой и экраном °

Для получения импульса тока в нагрузке включают блок 8 уравления, экран 7 переходит в нормальное состоя15 ние, т.е. разрушают магнитный барьер между обмотками 1 и 4, Ток в экране 7 затухает из-за резистивных потерь в нем, во вторичной обмотке 4 и нагрузке 10 возникает ток Iz = (Nt /Nz) хI о удерживающий магнитный поток, который . ранее удерживался аверхпроводя щим. токая экрана 7, Импульсный ток

Х2, наведенный во вторичной обмотке и нагрузке, затухает, производя полезную работу: разогрев нагрузки, образование магнитного поля и т.д.

Перевод экрана 7 в нормальное состояние, т.е. получение импульса тока во вторичной цепи, может осуществляться без блока 8 управления, путем

30 заряда первичной обмотки до тока свыше номинального, при этом ток в экране 7 превысит его критический ток, экран перейдет в нормальное состоя-. ние, во вторичной обмотке 4 rенерируется импульсный ток.

Для поддержания обмотки 1 и экрана 7 в СП состоянии на этапе ввода тока необходимо охладить их до температуры ниже их температуры сверхпро1 736016 происходит также на,этапах заряда накопг "еля и хранения энергии ввиду того, что экран является короткозамкнутым сверхпроводяшим контуром, практически без омических потерь.

Формулаизобретения

Составитель С;Шитов

ТехРед Д.Кравчук Корректор И. Эрдейи

Редактор H.Òóïèöà

Заказ 1825 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

°

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101

Устройство для накопления электромагнитной энергии и. генерации импульсных токов, содержащее индуктивный накопитель, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная снабжена клеммами для подключения к нагрузке, и коммутирующий элемент с блоком управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потерь накопленной энергии и повьппения мощности импульсов тока, коммутирующий элемент выполнен в виде сверхпроводящего экрана, размещенного между обмотками;

2.. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что первичная ,и вторичная обмотки индуктивного накопителя выполнены в виде коаксиальных соленоидов, а сверхпроводящий экран в виде трубки меящу ними.