Устройство электропитания секционированной сверхпроводящей обмотки тороидального поля термоядерной установки типа токамак

 

Использование: питание сверхпроводящих обмоток установок типа токамак с возможностью защиты при возникновении нормальной фазы. Сущность изобретения: в устройстве питания секционированной обмотки для быстрого вывода энергии при возникновении нормальной фазы в сверхпроводнике между секциями включены пары резисторов с заземленной средней точкой, шунтированные размыкателями. Источник постоянного напряжения включен между резисторами одной из пар, каждый из которых защунтирован отдельным размыкателем . Данное выполнение устройства позволяет повысить надежность схемы питания сверхпроводящей обмотки за счет снижения потенциала источника постоянного напряжения относительно земли. 2 ил.

(51)5 G 21 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5004080/25 (22) 01.07,91 (46) 07.09.93. Бюл. 1Ф 33-36 (71) Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им, Д.В.Ефремова (72) Кучинский В.Г., Рошаль А.Г. (73) Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В.Ефремова (54) УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

СЕКЦИОНИРОВАННОЙ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ОБМОТКИ ТОРОИДАЛЬНОГО ПОЛЯ

ТЕРМОЯДЕPНОЙ УСТАНОВКИ ТИПА ТОКАМАК (57) Использование: питание сверхпроводящих обмоток установок типа токамак с возИзобретение относится к системам электрического питания обмоток сверхпроводящих магнитов установок управляемого термоядерного синтеза типа токамак, В указанных системах питания для защиты сверхпроводящей обмотки при аварийном переходе ее в нормальное состояние используется отключение обмотки от источника питания в начале перехода в нормальное состояние с последующим разрядом обмотки на активное сопротивление, расположенное вне криостата, Известна схема питания сверхпроводящей обмотки тороидального поля термоядерного установки токамак, в которой секции обмотки, подключенные к источнику питания, включены последовательно через размыкатели, причем каждая из секций шунтирована двумя последовательно сое„„И2 „„2000614 С можностью защиты при возникновении нормальной фазы, Сущность изобретения: в устройстве питания секционированной обмотки для быстрого вывода энергии при возникновении нормальной фазы в сверхпроводнике между секциями включены пары резисторов с заземленной средней точкой, шунтированные размыкателями.

Источник постоянного напряжения включен между резисторами одной из пар, каждый из которых эащунтирован отдельным раэмыкателем. Данное выполнение устройства позволяет повысить надежность схемы питания сверхпроводящей обмотки за счет снижения потенциала источника постоянного напряжения относительно "земли".

2 ил. диненными одинаковыми по величине сопротивлениями, общая точка которых присоединена к земле (1), Недостатком этой схемы питания является наличие значительной асимметрии (до

25%) токов в секциях при заведении тока в обмотку от источника питания, что вызывает дополнительные механические нагрузки на конструкцию сверхпроводящей обмотки, а также дополнительные потери мощности на сопротивлениях, шунтирующих .секции обмотки, от протекающих по ним токов разбаланса.

Известна электрическая схема питания тороидальной обмотки токамака Тоге Supra; содержащая секции обмотки, подключенные последовательно через пары последовательно соединенных эípðãoïоглощающих резисторов, средняя точка которых че1 Î Ю О

)о

1 а

2000614

55 рез заземляющие резисторы подключена к общей шине, раэмыкатели, шунтирующие пары энергопоглощающих резисторов, и источник постоянного напряжения. подключенный в последовательную цепь между секциями обмотки (2).

Недостатком прототипа является то, что при срабатывании раэмыкателей относительно низковольтный источник постоянного напряжения оказывается под потенциалом, в несколько десятков и даже сотен раз превышающим его номинальное напряжение. Следствием этого является как усложнение самого источника постоянного напряжения (тиристорного преобразователя), все элементы которого должны быть изолированы от земли на высокое напряжение (до нескольких киловольт), так и снижение надежности устройства в целом из-за повышения вероятности пробоя источника на землю.

Целью изобретения является снижение потенциала источника постоянного напряжения относительно земли и тем самым упрощение конструкции и увеличение надежности устройства.

Цель достигается тем, что устройство электропитания секционированной сверхпроводящей обмотки тороидального поля термоядерной установки типа токамак, содержащее секции обмотки, подключенные последовательно через пары последовательно соединенных энергопоглощающих резисторов, средняя точка которых через заземляющие резисторы подключена к общей шине, размыкатели, шунтирующие пары энергопоглощающих резисторов и источник постоя н ного на и ряжения, подключенный в последовательную цепь между секциями обмотки, снабжено дополнитель; ным размыкателем, а источник постоянного напряжения включен между энергопоглощающими резисторами одной из пар резисторов, при этом каждый резистор данной пары зэшунтирован основным или дополнительным размыкателем.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — диаграмма, показывающая распределение напряжений относительно земли по контуру схемы.

Между каждой секцией 1, 2, 3, 4 сверхпроводящей обмотки (количество секций может быть 10 и более) включены пары энергопоглошающих резисторов 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, между резисторами 9 и 10 включен источник 13, постоянного напряжения (тиристорный преобразоватсль). энергопоглощающие резисторы зашунтированы размыкателями 14, 15, 16, 17, 18, средняя точка пар энергопоглощающих резисторов

45 через заземляющие резисторы 19, 20, 21, 22 подключена к общей шине.

В качестве источника постоянного напряжения могут быть использованы, в частности, тиристорные преобразователи типа

ТПВ-12500-48-УХЛ4, ТУ16-729.358-82 и др.. в качестве размыкателей- быстродействующие отключатели тока BAT-48-12500/10-ЛУХЛ4, ТУ!6-87 ИБКЖ.674171,006 ТУ.

Устройство работает следующим образом, Заведение тока в сверхпроводящую обмотку (секции 1, 2, 3, 4) осуществляется от управляемого шестифазную тиристорного преобразователя 13 с номинальным выпрямленным напряжением порядка 100 В при замкнутых размыкателях 14, 15, 16, 17, 18. В случае возникновения в сверхпроводнике обмотки участков с нормальной проводимостью (появление "нормальной фазы") необходимо осуществить быстрый (за время

10-20 с) вывод накопленной в обмотке энергии. Это достигается путем введения в контур последовательно с секциями обмотки 1, 2, 3, 4 энергопоглощающих резисторов 5. 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 при срабатывании размыкателей 14, 15, 16, 17, 18. Как видно иэ потенциальной диаграммы на фиг.2, максимальный потенциал обмотки относительно земли равен половине напряжения, приложенного к каждой секции (точки а, а, Ь, Ь и т.д.), так как средние точки пар резисторов 5-6, 7-8, 9-10, 11-12 соединены с общей шиной нулевого потенциала. Нулевой потенциал имеют и точки d, d, между которыми включен источник постоянного напряжения 13. если не учитывать его собственное напряжение, несоизмеримое по величине с напряжением на обмотке при выводе энергии, которое достигает нескольких единиц или десятков киловольт.

Технико-экономическими преимуществами предлагаемого технического решения являются наряду с упрощением и удешевлением конструкции источника питания — тиристорного преобразователя, повышение надежности и уменьшение стоимости схемы питания сверхпроводящей обмотки в целом.

Формула изобретения

Устройство электропитания секционированной сверхпроводящей обмотки тороидального поля термоядерной установки типа токамак, содержащее секции обмотки, подключенные последовательно через пары последовательно соединенных энергопоглощающих резисторов, средняя точка которых через заземляющие резисторы подключена к общей шине. рлзмыкатели, шунтирующие пары эне ноно лощдющих

2000614 резисторов. и источник постоянного напряжения, подключенный в последовательную цепь между секциями обмотки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что устройство снабжено дополнительным размыкателем. а источник

0Х

Ui

Фцг.2

Составитель А.Рошаль

Техред М.Моргентал

Корректор С.Патрушева

Редактор Т.Юрчикова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3079

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

U о г постоянного напряжения включен между энергопоглощающими резисторами одной из пар резисторов. при этом каждый резистор данной пары зашунтироеан основным

5 или дополнительным раэмыкателем.