Сверхпроводниковых трансформатор постоянного тока

 

СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий . первичную обмотку, намотанную на полый металлический каркас, и вторичную обмотку из параллел1.но соединенньк витков, образованных отверстиями в двух сверхпроводящих элементах, разделенных диэлектрической прослойкой , отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента трансформации тока, каркас выполнен в виде отрезка трубы из сверхпроводника , имеющей разрез между торцами, а сверхпроводящие элементы выполнены в виде стаканов, вставленных один в другой и установленных на торце каркаса, при этом отверстия выполнены в боковых стенках стаканов. 5, 6. 00 О5 з:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„876006 g 4 Н 01 L 39/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и QTKpblTHA (21) 2915156! 18-25 (22) 24.04.80 (46) 15.11.86. Бюл. N - 42 (72) А.Ф. Сатрапинский и Э.Т. Француз (53) 621.326(()88.8) (56) Харви И.К. "Прецизионный низкотемпературный трансформатор постоянного тока". Приборы для научных исследований, 1972, М 11, с. 43.

Салливан Д.В., Дзюба P.Ô. Низкотемпературные компараторы постоянного тока". Приборы для научных исследований, 1974, Ф 4, с. 45. (54)(57) СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий первичную обмотку, намотанную на полый металлический каркас, и вторичную обмотку из параллельно соединенных витков, образованных отверстиями в двух сверхпроводящих элементах, разделенных диэлектрической прослойкой, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента трансформации тока, каркас выполнен в виде отрезка трубы из сверхпроводника, имеющей разрез между торцами, а сверхпроводящие элементы выполнены в виде стаканов, вставлен-. ных один в другой и установленных на торце каркаса, при этом отверстия выполнены в боковых стенках стаканов. Е

876006

Предлагаемое изобретение относится к области сверхпроводниковых устройств и может быть использовано для трансформации электрического тока, магнитного потока и повышения чувствительности к току сверхпроводниковых квантовых интерферометров.

Известный сверхпроводниковый трансформатор постоянного тока содержит первичную .обмотку, помещенную в сверхпроводниковый тороидальный экран, являющийся вторичной одновитковой обмоткой. Коэффициент трансформации по току такого трансформатора не пропорционален числу витков первичной обмотки, так как с увеличением этого числа уменьшается коэффициент связи между обмотками. Недостатком такого трансформатора является недостаточно высокий коэффициент трансформации тока.

Наиболее близким техническим решением является сверхпроводниковый трансформатор постоянного тока, содержащий первичную обмотку, намотанную на полый металлический каркас, и вторичную обмотку из параллельно соединенных витков, образованньх отверстиями в двух сверхпроводящих элементах, разделанных диэлектрической рослойкой.

На фиг. 1 изображена конструкция известного сверхпроводникового транЭ сформатора постоянного тока; на фиг. 2 — конструкция предлагаемого сверхпроводникового трансформатора постоянного тока.

Известный сверхпроводниковый тран.сформатор постоянного тока (см.фиг.1) содержит первичную обмотку 1, намотанную на полый металлический каркас 2, внутри которого помещена вто-„ ричная обмотка 3, состоящая из па-. раллельно соединенных витков, образованных отверстиями 4 в двух цилиндрических элементах 5 и 6 иэ сверхпроводника, разделенных диэлектрической прослойкой и имеющих продольные разрезы 7 и сверхпроводящие соединения 8 у каждого из отверстий, а выходные конды 9 вторичной обмотки расположены на оси цилиндрических элементов.

Трансформатор работает следующим образом. Изменения тока 1 в первичной обмотке 1 вызывает изменения магнитного потока, воздействующего на отверстия 4 параллельно соединенных витков вторичной обмотки 3. Если нагрузкой вторичной обмотки является сверхпроводник (как правило, нагрузкой вторичной обмотки такого трансформатора является "слабая

5 связь сверхпроводникового квантового интерферрометра, которая при токах I 1кр является сверхпроводником), а все сверхпроводящие соединения 8, кроме одного i -ro разомкну10 ты, то поток в этом отверстии остается постоянным при любых изменениях внешнего потока за счет изменения тока 1;, циркулирующего вокруг отверстия в верхнем 5 и нижнем 6 эле15 ментах и проходящего через -ое сверхпроводящее соединение 8 и нагрузку.

Коэффициент трансформации тока в таком трансформаторе зависит от

20 коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками, индуктивностей этих обмоток, а также от взаимной индуктивности каждого отверстия со всеми остальными и увеличивается при

25 увеличении взаимной индукции.

Так как эта взаимная индуктивность обратно пропорциональна длине цилиндрических элементов, то для ее увеличения целесообразно уменьшить длину

30 этих элементов.

Но в данной конструкции невозможно увеличить коэффициент трансформации тока за счет уменьшения длины цилиндрических элементов, так как при этом увеличится также и индуктивность вторичной обмотки, что приведет к снижению коэффициента трансформации тока.

Недостатком известного трансформа тора тока является недостаточно высо40 кий коэффициент трансформации тока.

Целью предлагаемого изобретения является повышение коэффициента трансформации тока сверхпроводникового трансформатора постоянного тока.

45 Это достигается тем, что в сверхпроводниковом трансформаторе постоянного тока, содержащем первичную обмотку, намотанную на полый металлический каркас и вторичную обмотку из параллельно. соединенных витков, образованных отверстиями в двух сверхпроводящих элементах, разделенных диэлектрической прослойкой, каркас выполнен в виде отрезка трубы

55 из сверхпроводника, имеющей разрез между торцами, а элементы выполнены в виде стаканов, вставленных один в другой и установленных на торце

876006 фиг,2 каркаса, при этом отверстия выполнены в боковых стенках стаканов.

Такая конструкция позволяет увеличить взаимную индуктивность параллельно соединенных витков вторичной обмотки без увеличения индуктивности этих витков, что приводит к увеличению коэффициента трансформации тока.

Предлагаемый трансформатор содержит первичную обмотку 1, наматываемую10 на полый каркас 2, выполненный в виде трубы из сверхпроводника и имеющей разрез между торцами, обеспечивающий электрический разрыв кольца образованного боковой поверхностью каркаса.

Вторичная обмотка 3 из параллельно соединенных витков, образованных отверстиями 4 в боковых стенках двух сверхпроводящих стаканов 5 и 6, М вставленных один в другой, разделенных диэлектрической прослойкой и имеющих разрезы 7 между отверстиями и торцами стаканов и сверхпроводящие соединения 8, замыкающие витки вто- 25 ричной обмотки таким образом, чтобы было образовано параллельное соединение этих витков, а выходные концы

9 вторичной обмотки расположены на оси сверхпроводящих стаканов. 30

Предлагаемый трансформатор работает следующим образом. Ток Tq, протекающий по первичной обмотке 1, создает магнитный поток, воздействующий на отверстия 4 в боковых стенках ста.35 канов 5 и 6 и вызывающий ток во вторичной обмотке 3. Коэффициент трансформации тока зависит от коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками, индуктивностей этих обмоток, от взаимной индуктивности каждого отверстия со всеми отверстиями и увеличивается при увеличении этой взаимной индуктивности.

В предлагаемом трансформаторе взаимная индуктивность каждого отверстия со всеми остальными увеличивается ра счет уменьшения длины отверстия витков вторичной обмотки 3. В то же время индуктивность i -ro отверстия не увеличивается, так как она пропорциональная площади отверстия и обратно пропорциональна длине каркаса, которые остаются неизменными.

Таким образом, выбирая соответствующую длину каркаса 2 и толщину стенок стаканов 5 и 6, можно добиться увеличения взаимной индуктивности каждого отверстия со всеми остальными отверстиями по сравнению с прототипом.

В предлагаемой конструкции трансформатоРа увеличивается также коэффициент связи между обмотками за счет уменьшения потоков рассеяния, которые проходят только через тонкие изолирующие слои.

При строгом равенстве диаметров отверстий и их симметричном расположении в таком трансформаторе уменьшается чувствительность к посторонним внешним магнитным потокам.

Таким образом, увеличение взаимной индуктивность параллельно соединенных витков вторичной обмотки трансформатора без увеличения индуктивности этих витков и увеличение коэффициента связи .между первичной и вторичной обмотками приводят к увеличению, по крайней мере, в два раза коэффициента трансформации предлагаемого сверхпроводникового трансформатора постоянного тока.