Сверхпроводящая магнитная система

 

О П И С"А 8, И-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик пщ 57О283 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 210875 (21) 2167739/26-25 р )щ 2

Н 01 F 7/22 с присоединекием заявки ) (о

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.0280. Бюллетень М (5З) 4 (621. 326 (088. 8) Дата опубликованияописания 170280 (72) Авторы изобретения

В. A. Голенченко, И. В. Рыбин и ll. Б. Шендерович

Государственный научно-исследовательский энергетический институт иМ. Г. М. Кржижановского и Особое конструкторское бюро 9 1 Государственного научно-исследовательского энергетического института им., Г. М. Кржижановского (71) Заявители (54 ) СВЕРХПРОВОДЯЩАЯ МАГНИТНАЯ CHCTEMA

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано, в частности, при создании энергетических сверхпроводящих индуктивных накопителей., .Одной из основных задач для сверх проводящих магнитных систем„ предназначенных для различного рода исследований и экспериментов, является обеспечение целостности системы после прохождения аварийных режимов, связанных с образованием нормальной зоны в сверхпроводниковом материале.

Наиболее приемлемым решением этой задачи является секционирование сверх проводящей катушки.

Известна сверхпроводящая магнитная система, где секции катушки снабжены блоком обнаружения нормальной 2р зоны, общим для всей катушки, устройством защиты, содержащим шунт и производящим отключение источника питания от катушки, и сверхпроводящими переключателями, позволяющими цроиз- 25 водить последовательное соединение секций катушки с источником питания в нормальной работе системы и параллельное соединение с устройством защиты в аварийном режиме. 30

Более надежная сохранность системы обеспечивается при такой конструкции,где каждая секция катушки шунтирована нормальным металлом с удельным сопротивлением большим,чем сопротивление подложки сверхпроводника.Такое устройство системы способствует шунтированию сверхпроводника,перешедшего в нормальное состояние еще до срабатывания блока обнаружения нормальной зоны и отключения источника питания.

Известна также система, где каждая секция выполнена в своем криостате, снабжена блоком обнаружения нормальной эоны и внешним шунтом. Включенное в систему программное устройство обеспечивает одновременный вывод энергии из всех секций с разрывом электрической связи между секциями.

Все перечисленные конструкции позволяют сохранить систему без каких-либо повреждений. Однако при создании сверхпроводящих магнитных систем, предназначенных для применения в энергосистеме. в качестве накопителей или в ряде устройств, предназначенных для поддержания магнит570283 ного поля, возникает необходимость обеспечить продолжение функционирования системы и при необратимой по,тере сверхпроводимости в одной или нескольких секциях катушки.

Наиболее близкой к предлагаемой системе является система, содержашая сверхпроводящую секционированную катушку, каждая секция которой снабжена шунтом, отключателем и соединенным с ним блоком обнаружения нормальной зоны, а также индуктивно связанную с катушкой и размещенную на общем с ней магнитопроводе обмотку устройст ва защиты.

Цель изобретения — обеспечение возможности сохранения работоспособности системы в заданных пределах выходных параметров при потере сверхпроводимости отдельными секциями.

Это достигается тем, что магнитопровод выполнен в ниде последователь- 20 но . соединенных участков, состоящих из двух параллельных ветвей, одна из которых имеет зазор,и на ней размещена отдельная секция сверхпроводящей катушки магнитной системы,, обмотка устройства защиты и шунт выполнены из сверхпроводящего материала, причем каждый шунт размещен в зазоре ветви магнитопровода, а секции сверхпроводящей катушки магнитной системы последовательно ° соединены с источником постоянного тока.

На чертеже изображена электрическая схема (функциональная) сверхпроводящей магнитной системы. .35

Система содержит секции 1 сверх-, проводящей катушки, каждая из которых снабжена шунтом 2, отключателем 3 и блоком 4 обнаружения нормальной зоны, обмотку 5 устройства зашиты, индуктив".4О но связанную с секциями катушки и . размещенную на общем с ними магнитопрсводе 6, выполненном в виде последовательно соединенных участков 7, ссстоящих из двух параллельных ветвей, одна из которых имеет зазор а. Секции катушки последовательно соединены с источником 8 постоянного тока.

Источник 8 :постоянного тока снабжен выключателем 9.

Формула изобретения

Сверхпроводящая магнитная система, содержащая сверхпроводящую секционированную катушку, каждая секция которой снабжена шунтом, отключателем и соединенным с ним блоком обнаружения нормальной зоны, а также индук60 тивно связанную с катушкой и размещенную на общем с ней магнитопроводе обмотку устройства защиты, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности сохранения ра65 работоспособности системы в заданКроме того, на. схеме показаны сеть 10 переменного тока, управляемый инверторный преобразователь 11 и криостат 12.

Работа сверхпроводящей магнитной системы, например как накопителя энергии, осуществляется следующим образом.

В режиме ввода тока от сети 10 через преобразователь 11 в секции 1 катушки сверхпроводящей магнитной системы источник 8 постоянного тока подключен с помощью своего выключателя 9, что обеспечивает временную перегрузку сверхпроводящих шунтов 2

Начиная с определенного значения введенного в секции 1 тока, источник

8 постоянного тока должен быть отключен, а каждый шунт 2 будет заперт магнитным полем только в своей секции 1, действующим в воздушном зазоре а, в котором размещен шунт 2. Обмотка 5 устройства защиты разомкнута.

В таком состоянии система находится во всех режимах ее нормальной работы, т.е. при вводе, хранении и выводе энергии на потребителе.

При появлении нормальной зоны в одной или нескольких секциях 1 катушки происходит срабатывание соответствующих блоков 4 обнаружения нормальной зоны, которые подают сигналы на срабатывание соответствующих отключателей 3 и на устройство защиты, что приводит к закорачиванию обмотки устройства защиты.

Часть энергии, запасенной в отказавших секциях 1, передается на обмот ку 5 устройства защиты, выполненную также из сверхпроводящего материала и индуктивно связанную с секциями

1, а оставшаяся часть энергии рассеивается преимущественно на размыкаемых отключателях 3 внутри криостата 12.

Поскольку вывод энергии из отказавших секций l катушки приводит к исчезновению магнитного поля в воздушных зазорах а этих секций, связь остальных секций 1 с сетью осуществляется с помощью шунтов 2, что позволяет сохранить работоспособность системы °

Дальнейший вывод энергии из обмотки " устройства защиты осуществляется обычным путем, т.е. на внешний шунт.

Лучше всего такой вывод производить в режиме сохранения запасенной энергии.

Помимо сохранения работоспособности, такая система обладает меньшигли габаритами и незначительным дополнительным расходом сверхпроводящегo материала, так как максимальная энергия, запасаемая в обмотке устройства защиты, составляет лишь незначительную часть энергии, запасенной во всех секциях 1 катушки сверхпроводящей магнитной системы.

570283

Составитель Г. Далинин

Редактор E. Месропова Техред ИЛсталош КорРектор Г. Назарова

Заказ 9588/51, Тираж 844 Подписное

ЦЗИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПЙП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ных пределах выходных параметров при потере сверхпроводимости отдельными секциями, магнитопровод выполнен в виде последовательно соединенных участков, состоящих из двух параллельных ветвей, одна из которых имеет зазор,и на ней размещена отдельная секция сверхпроводящей катушки магнитной системз, обмотка устройства защиты и шуит выполнены иэ,сверхпроводящего материала, причем каждый шунт размещен в зазоре ветви магнитопровода, а секции сверхпроводящей катушки магнитной системы последовательно соединены с источником постоянного тока.