Сверхпроводящее выпрямительное устройство

 

(11) ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Goes Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.12.75 (21) 2196348/25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (5i)N.Êë.s Н 01 L39/26

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 15.12.81. Бюллетень № 46 (53) УДК 537.312.62 (088.8) (45) Дата опубликования описания 15.12.81 (72) Автор изобретения

Г. П. Амелин (71) Заявитель Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехническом институте им. С. М. Кирова (54) СВЕРХПРОВОДЯЩЕЕ

ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к сверхпроводящей электротехнике и использует эффект сверхпроводимости для выпрямления переменных токов.

Известны сверхпроводящие криотронные выпрямители, в которых выпрямление переменного тока осуществляется вследствие перехода участка сверхпроводящей цепи в олин из полуптерптодов выпрямлен ного тока в нормальное состояние в результате превышения действующим значением магнитного поля критического значения магнитного поля материала (11.

Критический ток сверхпроводника, помещенного в постоянное во времени однородное магнитное поле, инвариантен к направлению тока в проводнике. Поэтому для работы таких выпрямителей необходимо управляющее устройство, модулирующее ток управляющей обмотки и, соответственно, ее магнитное поле, действующее на выпрямляющую обмотку.

Когда магнитное поле управляющей обмотки равно нулю, выпрямительная обмотка находится в сверхпроводящем состоянии, когда же поле превышает критическое значение магнитного поля выпрямительной обмотки, она находится в резисторном состоянии. Кроме того, необходимо устройство, синхронизирующее управляющее устройство с выпрямляемым напряжением.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является плоский сверхпроводящий выпрямительный элемент, содержащий сверхпроводящую выпрямительную обмотку в виде петли, расположенной в магнитном поле, ориентированном перпендикулярно петле, причем магнитное поле создается слоями фольги из магнитного материала (21.

В основу элемента положен принцип размещения проводников выпрямительной обмотки в постоянном во времени магнитном поле, не имеющем пространственного градиента, т. е. в поле, напряженность которого на протяжении радиального размера проводника изменяется от нуля до критического значения. В случае расположения проводника в постоянном во времени неоднородном магнитном поле, перпендикулярном к его оси, критический ток проводника зависит от направления, в котором он протекает. Здесь имеется в виду магнитное

25 поле, неоднородное в радиальной плоскости проводника. В этом случае при максимальном внешнем поле иа поверхности проводнитса, близком к критическому, в одном направлении проводник проводит ток, близкий к критическому току проводника

588861

66 в отсутствии внешнего магнитного поля.

При другом направлении тока критический ток близок к нулю. Это связано с тем, что в одном случае собственное магнитное поле тока в проводнике в точке с максимальной напряженностью внешнего поля на поверхности проводника вычитается из внешнего поля. В другом случае магнитное поле тока и внешнее поле в указанной точке складываются.

Недостатком такого сверхпроводящего выпрямительнаго элемента является сложность изготовления, а также то, что относительно небольшие значения индукции магнитотвердых материалов исключают применение в качестве материала выпрямительной обмотки сверхпроводящих сплавов и соединений, обладающих, большими значениями критического магнитного поля, т. е. сверхпроводников второго рода, обладающих большой токонесущей способностью и высоким удельным электросопротивлением в нормальном состоянии. Кроме того, в процессе работы такого элемента невозмоино изменение полярности выпрямленного тока.

Целью настоящего .изобретения является упрощение технологии изготовления, уменьшение веса и габаритов, а также обеспечение возможности изменения по лярности выпрямленного тока.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введена обмотка постоянного магнитного, поля, обмотки устройства выполнены в виде четного числа коаксиальных слоев, в которых проводники выпрямительной обмотки и обмотки постоянного тока чередуются вдоль слоев, а одноименные части обмоток, расположенные в разных слоях, соединены последовательно, причем части обмоток, расположенные в четных слоях, встречно магнитосвязаны с одноименными частями обмоток в нечетных слоях.

На фиг. 1 схематически изображено сверхпроводя щее выпря мительное устройство с двуслойной обмоткой.

Выпрямительная обмотка 1 и обмотка

2 постоянного поля выполнены в два слоя, причем проводники обмоток чередуются вдоль словв и отделены один от .другого изоляционным материалом 3.

Направления токов в проводниках обмоток на фиг. 1 показаны для полупериода выпрямляемого тока, соответствующего высокой проводимости выпрямительной обмотки (сверлпроводящее состояние) .

На фиг. 2 изображена электрическая схема сверхпроводящего выпрямительного устройства с двухслойной обмоткой.

Обмотка настоянного поля 2 создает в объеме, ограниченном слоями, лостоннное магнитное поле, равное или близкое по велич ине .к критическому значению магнитного поля материала выпрямительной об5

55 мотки 1. При этом практически все поле сосредоточено между слоями, и в то время как постоянное магнитное поле на внутренних частях проводников обмотки 1 по отношению к объему между слоями обмоток близко или равно по величине критическому, на наружных частях проводников постоянное магнитное поле практически равно нулю. При подаче на обмотку 1 переменного напряжения в один из полупериодов магнитное поле ее, также огр аничен ное про странством;между слоями, вычитается из постоянного поля. Действующее значение магнитного поля на внутренних частях проводников обмотки 1 меньше критического, и она находится в сверхпроводящем состоянии (случай, показанный на фиг. 1), В полупериод с обратной полярностью магнитное поле обмотки 1 складывается с постоянным магнитным полем, создаваемым обмоткой 2. При этом вследствие превышения критического значения магнитного поля материала обмотка 1 находится в нормальном состоянии. Изменение полярности выпрямляемого тока во время работы сверхпроводящего выпрямительного устройства производится изменением направления тока в обмотке 2 постоянного поля на обратное.

Предлагаемое сверхпроводящее выпрямительное устройство позволяет в одном многослойном устройстве, в сверхпроводящем варианте, реализовать, различные выпрямительные схемы, аналогичные схемам на традиционных выпрямительных элементах, например многофазные мостовые выпрямительные схемы.

Формула изобретения

Сверхпроводящее выпрямительное устройство, содержащее сверхпроводящую выпрямительную обмотку, о т л и ч а ю щ е е.с я тем, что, с целью упрощения конструкции, а также обеспечения возможности изменения полярности вьгпрямляемого тока, в него введена обмотка постоянного магнитного поля, обмотки устройства выполнены,в виде четного числа коакеиальных слоев, в которых проводники выпрямительной обмотки и обмотки постоянното магнитного ноля чередуются .вдоль.слоев, а одноименные части обмоток, расположенные в разных слоях, соединены последовательно, причем части обмоток, расположенные в четных слоях, встречно магнитосвязаны с одноименными частями обмоток в нечетных слоях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Игнатов В, Е. Сверхпроводящие преобразователи, выпрямители и выключатели энергетического назначения. Обзор ЭНИН, М., 1974, с. 3 — 56.

2. Патент ФРГ № 1564639, кл. 21 g

11/03, 1973.

5SS861

Составитель А. Утюж

Редактор Б. Федотов

Техред Л, Куклина

Корректор С. Файн

Заказ 23/26 Изд. № 651 Тираж 784 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Хьрьк. фил. пред, <Патенть