Способ защиты сверхпроводящего магнита при его переходе в нормальное состояние

 

C0I03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 01L 39/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (21) 4468580/25 (22) 13.06.88 (46) 07.05.93. Бюл, М 17 (72) M.8. Желамский, Г.В. Трохачев и B.Ã. Якубовский (56) Высоцкий В.С., Карасик В.P., Конюхов

А.А. Исследование системы защиты секционированных сверхпроводящих магнитных систем; В кн.: Переходные процессы в сверхпроводящих магнитных системах.—

М.: Наука. 1984, труды ФИАН СССР. с. 35.

К. Koepke, P. Martin and М. Kuchner.!ÅÅÅ

Trans. on/Magn, 1983. vot. Mag — 19, р. 696; (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО МАГНИТА ПРИ ЕГО ПЕРЕХОДЕ В

НОРМАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ (57) Изобретение относится к. технической .сверхпроводимости и может быть использовано для построения систем защиты сверхпроводящих (СП) магнитных систем. Цель изобретения — повысить эффективность защиты. В известном способе защиты параллельно обмотке размещают защитный резистор. При обнаружении в обмотке напряжения нормальной фазы и достижении этим напряжением заранее установленного известного уровня обмотку отключают от источника питания. Энергию, запасенную в обмотке. выводят на защитный резистор.

При этом для увеличения скорости вывода

Изобретение относится к технической сверхпроводимости и может быть применено для построения систем защиты сверхпроводящих магнитных систем (СПМС).

Целью изобретения является увеличение эффективности защиты в крупных магнитных системах.

„„5U,, 1579368 А1 обмоткудополнительно подогревают, Недостаток состоит в том, что при этом в криостате выделяется значительная доля первоначально запасенной в обмотке энергии. Для избежания этого разбивают обмотку на ряд секций. Каждую из них необходимо зашунтировать защитным резистором и следить за появлением нормальной фазы в каждой из секций. При возникновении напрмкения нормальной фазы всю обмотку отключают от источника питания, а подогревают только поврежденную секцию. При этом из нее энергия выводится быстро, а из остальных — медленно.

Доля энергии, выделившейся в криостате. значительно уменьшается по сравнению с прототипом. При таком разряде СП магнита а в неповрежденных секциях наводится индуктивный ток. Поэтому число секций и коэффициенты их электромагнитной связи выбирают так, чтобы суммарный ток в каждой секции не превышал критического. Для Я обеспечения минимального допустимого нагрева секций при выводе энергии выбирают постоянные разряда секций без учета дополнительного нагрева, Все это позволя- (Л ет повысить эффективность защиты СП маг- 4 нитов, которую можно оценить как © отношение полной первоначально запасенной энергии к энергии, выделившейся в кри- р остате при разряде. 1 ил.

На чертеже приведена структурная схема устройства, при помощи которото может быть реализован предложенный способ.

СПМС разделена на три секции. к каждой из трех секций 1-3 подключены внешние резисторы 4-6, величины которых обеспечивают выведение энергии из секций

1579368 без повышения допустимого нагрева в слу- зависит от коэффициента связи между секчае, когда нормальной фазы в них на момент отключения не обнаружено. Все секции обо- ч 1 Lz рудованы нагревателями 7 — 9, при помощи ной энергии в единичной секции, т.е. по которых можно быстро перевести сверхпро- 5 существу от их числа N. Понятно, что с росводящую секцию в нормальное состояние, К том N при прочих равных условиях величина каждой секции подключены каналы 10 — 12 Ь4 падает обнаружения нормальной фазы, эаканчива- n=f (Kcs, N) ющиеся исполнительными устройствами Аналитические выражения, определяю13 — 15, которые подключены к соответству- 10 щие эту зависимость, достаточно сложны ющему нагревателю, а кроме того, есть об- уже при N=2 и поэтому не приводятся, Чаще щее дополнительное устройство 16, всего применяются численные методы рассуммирующее команды со всех каналов, ко- чета. Из приведенных соображений видно, торое отключает магнит от источника в слу- что для устранения перехода ненагревае- . чае появления нормальной фазы в одной из ".5 мых секций в нормальное состояние необсекций, ходимо выполнить условие:

Устройство работает следующим обра- le+In<1k или Ьп< Ь 1з, зом, для чего необходимо уменьшить связь меж-.

При появлении нормальной фазы в од- ду секциями или увеличить их число, что ной иэсекций магнита его обмотка отключа- 20 определяется в каждом конкретном случае ется от источника питания и иэ всех секций отдельно. ,начинается выведение. энергии с малой ско- Второй возможный механизм нежеларостью. Одновременна с этим в секции, в тельного появления нормальной фазы в некоторой обнаружена нормальная фаза. нагреваемых секциях — влияние скорости. включается нагреватель, которыЙ перево- 25 изменения магнитного поля, в котором он!л дит секцию в нормальное состояние, увели- находятся. Известно, что тепловыделения в чивая тем самым величину разрядного переменных магнитных полях могут привесопротивления и повышая скорость дисси- сти к потере сверхпроводимости. В данном пации энергии. Таким образом, из перешед- случае существенно как собственное поле шей в нормальное состояние секции 30 секции Вс,таки поле, создаваемоенагреваэнергия выводится быстро, но при малом емой секцией Вн. Поле В,. падает по закону напряжении благодаря внутреннему распо- < > 1 L ложению дополнительного сопротивления, " " д Т а из сверхпроводящих секций энергия выво- постоянная времени секции, определяемая дится медленно, также обеспечивая малое 35 индуктивностью секции L и величиной напряжение. При этом число секций, их ге- внешнего защитного резистора RUj. ометрия, характеристики проводника в них Скорость затухания тока в нагреваемой и внешние разрядные сопротивления выбРаны так, чтс быстРаЯ Диссипаииа энеРгии " "Р Д " йч, + Я, да в пеРешедшей секции не пеРеводит осталь- 40 где R n

Выбор перечисленных в формуле пара- Величины х, и rH необходимо выбиметров, характеризующих предлагаемый рать так, чтобы проводник в ненагреваемых способ, показан на примере. В каждой сек секциях нетерялсверхпроводящихсвойств. ции СМС в исходном состоянии до срабаты- 45 Связь тепловыделений с указанными веливания защиты протекает собственный ток чинами т и н определяется геометрией о; величина которого естественно меньше магнита, типом проводника, его. ориента-. критического тока примененного сверхпро- циеи и т.д. В общем случае она может быть водника Ig образуя тем самым запас по току оценена расчетным путем на этапе проектиЛ13=!к Ic Очевидно, что при резком затуха- 5 рования или экспериментально в ходе нании тока в нагреваемой секции часть энер- стройки системы защиты. гии иэ нее за счет электромагнитной связи Оценки показывают, что при числе секперекачивается в другие секции, создавая ций 10 выделение энергии в криостате там прибавку тока Л In к собственному В можно снизить в 5 раз при одновременном общем случае прибавка тока в ненагревае- 55 снижении напряжения в режиме вывода мых секциях может превысить имеющийся энергии на порядок. в них запас по току, что приведет к нежела- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я тельному переходу указанных секций в нор- Способ защиты сверхпроводящего магмальное состояние, но величина In нита при его переходе в нормальноесосто1579368

Составитель А. Ваганов

Техред М. Моргентал Корректор Л. Пилипенко

Редактоо Г. Федотов.Заказ 1973 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 яние, при котором регистрируют напряжение нормальной фазы на установленном уровне, отклк)чают источник питания от обмотки магнита и подключают к обмотке внешний защитный резистор и одновременно дополнительно нагревают обмотку магнита, отличающийся тем,что,сцелью повышения эффективности защиты, при регистрации напряжения нормальной фазы в одной из секций секционированной обмотки магнита с защитными резисторами у каждой секции отключают обмотку от источника питания, дополнительно нагревают секцию с нормальной фазой, при этом запас по току в каждой секции, число секций и коэффициент электромагнитной связи между ними выбраны так, что сумма собственного и на5 веденного токов в каждой секции при выведении энергии,не превышает критический ток, а -собственные постоянные времени секций без учета дополнительного нагрева и скорость затухания тока в нагреваемой

10 секции выбраны так, чтобы обеспечивался допустимый нагрев проводника секции беэ нормальной фазы,