Способ создания переменного магнитного поля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 542268 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.06.75 (21) 2149157/25 (51) М. Кл.

Н01 1 39/00

H01 F 7/22 а присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01.77. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 28.02.77

Государственный намнтет

Свавта Мнннстроа СССР но делам нзооретеннй н отнрытнй (53) УДК

621.326 (0888) (72) Авторы изобретения

Е. Ю. Клименко и С. И, Новиков (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для получения меняющихся магнитных полей со скоростью от нуля до нескольких тесла в секунду и использовано, например, для создания сверхпроводящих магнитов ускорителей элементарных частиц или электромашин со сверхпроводящими обмотками и сверхпроводящих трансформаторов.

Известен способ создания магнитного поля во внутреней полости многосекционной сверхпроводящей обмотки, питаемой одним источником тока.

Однако такой способ не позволяет получать переменное магнитное поле во внутренней рабочей области при повышенной конструктивной плотности тока с заданным временным характером и пространственной конфигурацией.

Из известных способов создания переменного магнитного поля наиболее близким к описываемому является способ создания переменного магнитного поля во внутренней рабочей области много секционной сверхпроводящей обмотки с коаксиальным расположением секции путем изменения гока в секциях обмотк,t. причем временной характер изменения тока во всех секциях выбирают так же, как и требуемый характер изменения мапктного поля. Недостатком этого способа является значительная величина тепловыделений в обмотке вследствие гистерезисных потерь и вихревых токов в нормальном металле, входящем в состав сверхпроводящего провода, обусловленных тем, что вся обмотка подвергается воздействию переменного магнитного поля. И в тех случаях, когда требуется, чтобы магнитное поле в рабочем обьеме в процессе работы приближалось к нулю, ig приближается к нулю и поле во всей обмотке.

Известно, что значительная доля гистерезисных по; терь происходит в области малых полей, где велики значения критической плотности тока. Недостатки известного способа еще заключаются в том; что, 15 во-первых, поскольку распределение тепловыделений в обмотке близко к равномерному, то в ней равномерно располагают каналы для хладагента (жидкого гелия), что существенно снижает конструктивную плотность тока и увеличивает габари2р ты обмотки, во-вторых, распределение тепловьщелений во времени ограничивает допустимую скорость изменения магнитного поля.

Цель изобретения — уменьшение тепловыделений в обмотке и увеличение конструктивной плот25 ности тока при суперпозиции магнитных полей, 542268

10!

40 создаваемых секциями, с заданными временными изменениями и пространственной конфигурацией.

При этом возможно увеличение допустимой скорости изменения магнитного поля в рабочей области.

Для достижения поставленной цели внутренние секции обмотки питают током, имеющим постоянную составляющую с периодически дискретным возрастанием амплитуды, во время которого во внешних секциях ток подцерживают постоянным и уменьшают его на время, когда ток во внутренних секциях подцерживают постоянным.

На чертеже изображены кривые, поясняющие изменение тока в секциях сверхпроводящей обмотки, и суперпозиция магнитных полей в рабочей области.

Внутренние секции питают током 3>, а внешние током J . При этом суперпозиция полей в рабочем обьеме имеет временной характер изменения согласно кривой Н = f, (и>1 I Å ).

Один из возможных примеров осуществления предлагаемого способа может быть реализован, например, с помощью двухсекционного селеноида для получения магнитного поля, меняющегося в рабочей области по закону Н=Н I/+simuut, I, где Н вЂ” текущее значение магнитного поля в рабочей области, H<> — амплитуда изменения магнитного поля, ы — частота изменения магнитного поля, — время.

Внутреннюю секцию питают переменным током з1 ь1 и 1, при этом она создает в рабочей области переменное поле НоSitt а1Внешнюю секцию запитывают постоянным током 3, она создает в рабочей области постоянное поле Но . Суперпозиция полей двух секций изменяется по требуемому закону Но(1 з па1) Тепловыделения же в обмотке будут существенно снижены по двум причинам: внешняя секция подвергается воздействию лишь слабых рассеянных переменных полей внутренней секции, которая находится в сильном постоянном поле внешней секции и поэтому для большей ее части циклы перемагничивания. смещены в область повышенного поля, где гистерезисные потери невелики. Кроме того, амплитуда этих циклов для значительной части внутренней секции меньше амплитуды переменного поля, действие которого несущественно зависит от способа возбуждения магнитного поля. Именно во внутренней секции и располагают каналы с хладагентом для отвода выделяющегося тепла в отличие от равномерного распределения каналов по всей обмотке в известном случае.

Увеличение допустимой скорости изменения магнитного поля без накопления тепла в обмотке по заданному закону достигают следующим образом.

Внутреннюю секцию, например, питают током:

Э„(0,5+s emt,), если 2Лп< v4c л (2m+<7

0,5 I„, е с л и (2 т1 . 1 7 7 + ш+ (2 Я (л 1 7

Внешнюю секцию питают током

)0,5j е с л и 2 г и с ц л < 2 и+ 7 (а(0 s>> et ), Если (2%i 477à< цу (2Я (+17, f где и =0,1,2,3,...

Суперпозиция магнитных полей секции имеет требуемый характер, а режим тепловыделения такой, что после периода изменения поля в обмотке, во время которого происходит максимальное тепловыделение, имеется выдержка, в течение которой теплов ыделение уменьшено, и тепло может быть отведено за зто время от обмотки. Экспериментальная проверка предлагаемого способа показала, что при применении данного способа для получения переменых полей, тепловыделения в обмотке уменьшаются в 2 — 3 раза, а скорость изменения магнитного поля может быть увеличена приблизительно вдвое.

Формула изобретения

Способ создания переменного магнитного поля во внутренней рабочей области многосекционной сверхпроводящей обмотки с коаксиальным расположением секций путем изменения тока в секциях обмотки, о тли ча ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения тепловыделений в обмотке и увеличения конструктивной плотности тока при суперпозиции магнитных полей, создаваемых секциями, с заданными временными изменениями и пространственной конфигурацией, внутренние секции питают током, имеющим постоянную составляюшую и переменную с периодически дискретным возрастанием амплитуды, во время которого во внешних секциях ток поддерживают постоянным и уменьшают его на время, когда ток во внутренних секциях поддерживают постоянным.

542268

Составитсль В. Далинин

Техред М. Ликович

Редактор И. Тимофеева

Корректор Н. Золотовская

Заказ 5993/33

Тираж 963 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 ю1

/( (М (c