Сверхпроводящий преобразователь тока

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2 б,1078 Р) 2681944/18-25 с присоединением заявки ИУ(23) Г 1 рнормтетОпублмковано 070981 бюллетень ЙУ 33 РЦм 3 Н 01 Ь 39/02 Н 01 Г 7/22 ГосударетееиимЯ комитет СССР ио делам изобретеииЯ и отквытиЯИзобретение относится к области сверхпроводящих источников питания В может быть использовано для питания постоянным током энергетических устройств, таких как сверхпроводящие магниты, накопители энергии, обмотки возбуждения турбогенераторов.Использование постоянного тока в сверхпроводящих цепях энергетического применения представляет безусловный интерес, так как в настоящее вре- мя разработаны н изготовлены сверх- проводящие материалы, способные сохранять при температуре жидкого гелия сверхпроводящее состояние в сильных 15 магнитных полях и ток плотностью свы- ше 104 А/мм.Однако прямой ввод постоянного тока от генератора постоянного тока в криогенную среду. в которой распо лагаются сверхпроводящие устройства, неизбежно влечет значительные тепло- притоки. Для оптимизированных токо- вводов, при условии хорошего, тепло- обмена между материалом токоввода и испаряющимся охлаждающим газом, удельные теплопритоки .составляют ффд мВТ/А, Расход жидкого гелия за счет тепло- притоков могут компенсировать рефрежераторные установки, которые имеют 30 низкий коэФФициент полезного действия Так для компенсации 1 Вт потерь энергии, выделившихся в гелиевой среде, необходимо затратить 1000 Вт. Поэтому для уменьшения теплопритоков в криогенную среду применяют сверхпроводящий преобразователь тока (СПТ), позволяющий вводить в сверхпроводящую обмотку большие токи (тысячи ампер) беэ специальных мощных токовводов в криостат и мощных источников питания.Преобразователь должен иметь следующие показатели: высокую выходную мощность при больших токах в сверх- проводящей нагрузке высокий коэфФициент полезного действия (КПД)способность работать в меняющемся магнит ном поле быть компактным и надежным. Сверхпроводящий источник питания представляет собой устройство, с помощью которого механическим или электрическим способом можно заводитьо в область низких температур (Т,2 К энергию малыми порциями и .там преобразовывать ее в энергию большого тока н низкого напряжения. Пер-. вые модели предложены Мендельсоном 1).730232 а) И цц, 677 Иа РР Редакт Заказ 6729/62 Тираж 784 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 П е)Юр 7Ю 77 Ю 7Ж бо Ьи Юй 7 л ОИФщцФаи 7877 атллл,Составитель В.Данилинилиппова Техред А. Бабинец Корректор Л.Иван тент, г, Ужгород. Ул, Проектная, 4730232аВ них использованы трансформаторыпостоянного тока. СПТ на основе трансформатора переменного тока, работающий со сверхпроводящими ключами(СПК) вместо диодов, разработан Бухольдом (2),Для исключения теплопритоков через токовводы,наиболее эффективноиспольэовать охемы СПТ с трансформатором тока и выпрямителем на (СПК)Первичная обмотка сверхпроводящеготрансформатора питается через токовводы малым переменным током (единицы - десятки ампер), а вторичная об- .мотка с выпрямителем на СПК создаетвыпрямленный ток большой величины(сотни - тысячи ампер) для питания 5сверхпроводящей магнитной системы.Сверхпроводящие трансформатор, ключии магнитная система находятся в зоненизких температур, Целесообразноприменять СПТ в гелиевой среде, когда мощность, требуемая на компенсациювсех потерь в нем, не больше мощности, требуемой на компенсацию теплопритока по токовводам при запитке отгенератора постоянного тока. Коэффициент полезного действия (КПД) определяется как отношение выходноймощности к сумме выходной мощности имощности тепловых потерь, выделившихся в жидком гелии,3КПДР+ дРгде Р - выходная мощность;ьР - мощность тепловых потерь,выделившихся в жидком гелии.КПД может быть определен И как отношение запасенной энергии в сверхпроводящем магните к сумме запасенной энергии и энергии, выделившейся в зоне низких температур (Т = 4,2 К), 40КПДЕ+ дЕгде Е - запасенная энергия;ЬЕ - энергия, выделившаяся вжидком гелии.Тепловые потери энергии в жидком гелии при работе СПТ определяющиеего КПД, суммируются из следующих составляющих:потерь энергии в ключах, находящихся в резистивном несверхпроводящем состоянии за счет протекания обратного тока, вызванного конечным сопротивлением ключей;гестерезисных и вихревых потерь .при цилиндрическом перемагничивании сверпроводящих обмоток трансформатора;потерь энергии в сердечнике транс форматора;,потерь энергии в криогенной среде эа счет теплопритока по токовво дам из среды комнатной температурой;потерь энергиивьделивш 1 лхся в СПК 65 при переводе их в резистивное состояние при нулевом токе через них;потерь энергии, выделившихся в жидком гелии при переводе СПК в резистивное состояние, особенно при тепловомспособе их перевода.Коэффициент полезного действиясуществующих СПТ имеет очень большойразброс в зависимости от применяемыхсхем. Так, если самая экономичнаясхема Т.А.Бухольда, где примененаоригинальная комбинация СПК и дросселей с прямоугольной петлей гистерезиса, позволяющая переводить ключив реэистивное состояние при нулевомтоке через них, име т КПД несколько выше 90, то большинство другихсхем имеют КПД порядка 20-30, Таккак целесообразность использованияСПТ для питания сверхпроводящих магнитных систем определяется соотношением потерь энергии в жидком гелиис йакопленной энергией в нагрузке,то основной проблемой является увеличение КПД СПТ при одновременном повы-.шении его выходной мощности,Известен СПТ со сверхпроводящимиключами на 1000 А и максимальной частотой переключения 40 Гц (3), Сопротивление СПК, изготовленного из сплава 4 ЯЬ, составляет в резистивномсостоянии б мОм. Токовводы, по которым протекает переменный ток,. подсоединены к первичной обмотке сверхпроводящего трансформатора тока. Вцепи вторичной обмотки трансформаторапеременный ток выпрямляется и добавляется к постоянному току, протекающему через сверхпроводящую нагрузку.Чтобы ток вторичной обмотки трансформатора поступал в нагрузку все времяв одном направлении, в выпрямителеиспользуются СПК, переключающиеся счастотой источника переменного тока,СПК переводятся в резистивное состояние магнитным полем управляющей обмотки. Данный СПТ работает с высокойчастотой переключения СПК (40 Гц),что позволяет увеличить мощностьСПТ (3) .Недостатком, данного СПТ является его низкий КПД за счет малого сопротивления (б мОм) ключа в резистивном состоянии.Описан аналогичный по конструкции СПТ с максимальным током в нагрузке 1 бОО А, но с другим режимом работы и с СПК,которые переводятся в резистивное состояние тепловым способом. СПК помещен в вакуумную камеру, чтобы довести до минимума потери энергии в нем, в резистивном состоянии. Для перевода ключа в сверхпроводящее состояние нарушается вакуум введени" ем холодного газообразного гелия. Такие СПК имеют потери энергии от 0,5- до 1,5 Вт независимо от объема, но большое время переключения (длительность одного цикла составляет 2 мин).Сопротивление ключа в резистнвном состоянии составляет 1 Ом. Данный СПТ обладает малыми потерями энергии в ключах, находящихся в реэистивном состоя,нии, ио при увеличении мощности СНТ за счет большой длительности одного цикла (2 мин) в первичную обмотку трансформатора через токовводы заводится .большой Переменный ток (сотни ампер), что ведет к уменьшению КНД СПТ.16Наиболее близким По технической сущности является СПТ 14), еверхпроводящая нагрузка которого эапитана постоянным током через.сверхпроводящий трансформатор така, первичная обмотка которого соединена с источни з ком переменного тока, а ко вторичной обмотке в средней точке ее присоеди.нена. дэухполупериодиая выпрямительная схема, содержащая в каждом плече по одному сверхпроводящему ключу и 20 по одному иасыщающемуся дросселю, подключенные к блоку управления, который соединен с электронным ключом, вход которОгО соединен.с блоком эталонного напряжения, а выход - с источником переменного тока.Работой СПКуправляет блок управлейия,.отслеживающий. состояние иамаг.ниченйости двух насыцающихся дросселей, иа каждом нз которых имеется ЗЕ сверхпроводящая обмотка, включенная последовательно с .ьагрузкой, В такой схеме переменное насыщение дросселей приводит к поочередному переклю,чению СОК в плечах цепи питания нагруЭ- Щ ки и, следовательно, к непрерывному возрастанию тока через. нагрузку с каждым полупериодом переменного тока, поступающего в первичную обмотку тран. сформатора, Магнитный поток из трансформатора перекачивается в сверх ф проводящую нагрузку. Для того, чтобы увеличить КНД СИТ, перевод СПК в реэистивное состояние и обратно должен осуществляться при нулевом. токе через него. Поэтому последовательно ео СПК 45 включен насыщающийся дроссель. Если СПК находится в сверхпроводящем состоянии и через него протекает полный ток, то дроасель работает в режиме насыщения и не вызывает падения напря-яО жения, Если ток уменьшится и стРемится изменить свою полярность,то дрос сель становится ненасяценным и иа нем выделяется. все напряжение, ТеПерь будет протекать небольшой ток намагничивания, Пока Иа будет достигнуто насыщение другой полярности за вромежуток.времениМ, .В начальный яомеит первый СПКиа.ходится и сверхпроводящем еост 6 янии, а второй - в,резнативном. к первйч-. фо ной обмотке трансформатора.прикла-. дывается напряжение, которое вызывает возникновение ЭДС во вторичной.,обмотке. Мерез.первый .СПК и нагрузку проходит постепенно возрастающий,Ъра-, 6 Когда напряжение на первичной обмОтке меняет полярность, второй СПК переводится в сверхпроводящее состояние и,следовательно, обе вторичные обмоткитрансформатора замыкаются накоротко через индуктивностн рассеяния транс- Форматора и дросселей и через нихпротекает ток короткого замыкания.Во второй выпрямительной цепи ток уве.личивается, а в первой уменьшается.Как только ток в первой цепи станет равным нулю, дроссель посылает сигнал в блок управления для перевода первого СПК в резистивное состояние. Так как скорость нарастания тока короткого замыкания большая и существуетзадержка порядка О,1-0,2 с с момента получения сигнала управления от дросселя до того, как СПК полностью перейдет в реэистивное состояние, токчерез первый СПК перейдет через нольн перевод его в реэистивное состояниепроизойдет при нулевом токе черезнего, Это приведет к выделению -"энергии в объеме СПК, и следовательнок уменыаенню КПД СПТ. Поэтому дляуменьшения скорости токакороткого замыкания и осуществления задеракнтока через СПК на нулевом уровне при переводе СПК в СНТ имеются электронный ключ, соединенный с блоком управления, и блок эталонного напряжения,соединенный через электронный ключ систочником переменного тока, В этомслучае перед изменением полярностинапряжения иа первичной обмотке траксФорматора включается электронныйключ, который действует таким образом, чтобы на время переключения СПК из одного состояния в другое напряжение иа первичиой обмотке трансФорматора биио равно нулю. Затем включается небольаое напряжение противоположной полярности.для перевода тока из одной выпрямительвой цепи в другую. Так как зто варряжение небольшое, то и скорость тока короткого заьикания небольшая. Таким образом, предотвращено воделение энергии в объеме СПК при их переключении, что ведет к увеличению КОД СПТ.Недостатком известного СПТ является уменьшение его КПД при увеличении мощности 4."ПТ. Максимальная выходная мощность СПТ равнаР =1ЮфКС Ь макс агде.Х- максимальный ток в нагруэ-."мскМ - амплитуда напряжения навторичной обмотке сверхпроводящего трансформатораеЯри линейном изменении тока в первичйой обмотке трансформатора получимО =М=М -зфгде М - коэффициент связи междупервичной и вторичной обмотками трансформатора;1- максимальный ток в первич ллдксной обмотке трансформатора;Го - время одного цикла работыСПТ, соответствующее времени изменения 1 от минимального значения домаксимального и наоборот.Отсюда р 1 Ь мсг ксмаКс Ь г,максВидно, что мощность СПТ увеличивается при увеличении 1 или при уменвшении Го при фиксированных 1иМ . Уменьшение Го приводит к увеличению частоты переключения СПК:. Однако при существующих сверхпроводящих материалах и способах их перевода в резистивное состояние увеличитьбыстродействие мощных СПК при малыхпотерях энергии невозможно, так каквыбор сверхпроводника для СПК представляет трудность, т.к. он долженвыдерживать большой ток в сверхпроводящем состоянии; обладать большимсопротивлением в резистивном состоянии; обладать достаточно высокимкритическим магнитным полем, чтобынадежно работь в магнитных полях рассеивания; иметь достаточно низкоекритическое магнитное поле, поэзоляющее произвести эффективное переключение с.ПК (от 200 до 2000 Гс),Уменьшение КПД СПТ при быстром переключении мощных СПК происходит засчет увеличения количества энергии,затраченной на период СПК в реэистивное состояние, и улучшения тепловогокойтакта СПК с жидким гелием длябыстрого охлаждения СПК при переходеего в сверхпроводящее состояние, Приувеличении мощности также увеличивается 0 и, следовательно, потериэнергии ь Ркл в СПК, находящихся врезистивном состоянии,40 ЬР г Кл р где Ркл - сопротивление СПК, находящегоея в реэистивномсостоянии. 50В связи с этим в существующих мощных СПТ увеличение мощности производится за счет увеличения тока 1,(ллакс через первичную обмотку трансформатора .при низкой частоте переключения СПК, Это также ведет к уменьшению КПД СПТ так как увеличиваются теплопритоки через токовводы в криогенную среду.и которые равны фд 1 мВт/А. Создание мощных низкочастотных Жц=1"2 мин) СПК с малыми потерями энергии 60 на йеревод их в резистивное состояние не представляют особой трудности.Целью изобретения является увеличение коэффициента полезного дейст" 65 вия сверхпроводящего преобразователя тока.Поставленная цель достигается тем, что в известную конструкцию СПТ введен второй сверхпроводящий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в диагональ первой двухполупериодной выпрямительной схемы и ко вторичной его обмотке присоединена вторая двухполупериодная выпрямительная схема, содержащая в каждом иэ двух плеч по одному сверх- проводящему ключу и о одному насыщающемуся дросселю, подключенные к блоку управления, а сверхпроводящая нагрузка включена в иагональ второй двухполупериодной выпрямительной схемы, а также введен блоК циклического РЕверсирования, соединенный с блоком управления и с источником переменного тока.На Фиг.1 изображена структурная схема сверхпроводящего преобразователя тока; на фиг.2 - временные диаграммы токов и напряжений в элементах СПТ при первом цикле заведения токав сверхпроводящую нагрузку на Фиг,Звременные диаграммы токов и напряжений в элементах СПТ при втором цикле заведения тока в сверхпроводящуюнагрузку,СПТ содержит источник переменного тока 1, первый сверхпроводящий трансформатор тока 2, состоящий из первичной обмотки 3 и вторичных обмоток 4 и 5, первый СПК б и его обмотку управления 7, первый насыщающийся .дроссель 8 и его сигнальную обмотку 9, второй СПК 10 и его обмотку управления 11, второй насыщающийся дроссель 12 и его сигнальную обмотку 13, второй сверхпроводящий трансформатор тока 14, состоящий иэ первичной обмотки 15 и вторичных обмоток 1 б и 17, третий СПК 18 и егообмотку управления 19; третий насыщающийся дроссель 20 и его сигнальную обмотку 21; четвертый СПК 22 и его обмотку управления 23, четвертый насыщающийся дроссель 24 и его сигнальную обмотку 25; сверхпроводящую нагрузку 2 б, блок управления 27, электронный ключ 28, блок 29 эталонного напряжения, блок 30 циклическогореверсированияВ момент времени (,-, когдапервый СПК б находится в сверхпроводящем состоянии (Фиг.2 г), а второй СПК 10 - в резистивном (Фиг,2 ж), в первичную. обмотку 3 трансформатора 2 от источника переменного тока 1 заводится линейно нарастающийток,меняющийся от значения -1, до 1 (Фиг.2 в). На первичной обмотке 3 создается. напряжение, а во вторичных обмотках 4 и 5 возникают ЭДС 02 тр (Фигэ 2 А.) и О-р.(фиг.25), По цеПи,. состоящей иэ вторичной обмотки 4, СПК 6,: дросселя 8, первичнойобмотки 15, трансформатора 14, протекает постепенно возрастающий ток 1 ь. С целью упрощения временных дйаграмм обратный ток, протекающий через СПК 10 от Ог р не показан, Ток 1, (Фиг.2 Л), пратркающий по первйчйой обмотке 15 трансформатора 14, создает напРЯжение 01 трг (Фиг.2 к) . Во вторйчных обмотках 16 и 17 возникают ЭДСОН и(Фиг.2 р) соответственно. Во время 11-1 гт третий СПК 18 находится в сверхпроводящем .состоянии (Фиг.2 м), а четвертый СНК 22 в резистивном (фиг,2 п). Поэтому под действием напряжения Огтрг по цепи, состоящей иэ вторичной обмотки 16 трансформатора 14, третьего СК 18, третьего дросселя 20, сверхпроводящей нагрузки 26, протекает постепенно возрастающий токспк 1 В (Фиг,2 с),который равен току через сверхпроводящую нагрузку 1(,н (Фиг.2). напря-. 20 жение иа нагрузке Ц 1 д(фиг.2 т), В.момент времени Впрекращается рост то" ка 4 (Фиг. 2 И . Напряжение Ц реэко- умейбшается до нуля (фиг.2 Ю и блоком управления 27 Формируется сигнал 25 управления (Фиг.2 А), который прекра-. щает действие управляющей обмотки 11 второго СПК 10 и он начинает переходить в сверхпроводящее состояние. Токи (1 тр ф 1 спкь ф 11 тра"спк 48 ф 1 ь в это у) время остаются постоянными. В момент времени 1 э, когда СПК 10 перешел. в сверхпроводящее состояние из блока управления 27, поступает сигнал управления (Фиг.2 а, который поступает на электронный ключ 28. Он открывается и с блока 29 поступает нанряжение, которое вызывает уменьшение тока,в первичной обмотке 3 до значения 1 тр 4 (Фиг. 2 в), На первичной обмотке 3 возникает напряжение - С .р, 46 (фиг.25),которое по абсолютной величине меньше О.р. ВО вторичных обмотках 4 и 5 возникает ЭДС -Ву 2 щ 4 (ФЯГ,ЗИ и гтр (фмг.2 Э) . Так как первый СЙК б. и второй СПК 10 находяси в сверх" 4 проводящем состоянии, через них протекает ток короткого замыкания 11 . (Фиг.1), который вызывает уменьшение. тока (сякь (фиг.2 е) и увеличение тока .1 сцк 1 о (Фиг,2 н) . Скорость переключения 5 тоКа небольШая так как напряжение. ,2 тр и гетр небольшие и поэтому ток 1 СЦК 6 НЕ УСПЕВаЕт Изменить свою полярность до полного перехода СПК б в резистивное состояние.С целью упрощения временных диаг-. рамм время задержки, осуществляемое насыщающимися дросселями, не показано. В момент времениток через СИК б достигает нулевого значения, происходит перемагничивание первого дроссе ля 8 и все напряжение 6 гтр.+ 6"т 1 выделяется на ием, С сигнальной обмотки 9 поступает импульс (Фиг.2.Ж в блок управления.27, который подает сигнал в обмотку управления 7 СИЯ 6 . б 5 для перевода его в рееистивное сос-. тояние (Фиг.2 г) . В это же время из блока управления 27 поступает сигнал на электронный ключ 28Ключ закрывается,ток(тпрекращает уменьшать-,ся и остаетсй постоянным до моментавремени, За время А 4- первыйСНК б переходит полностью а резис" тивйое состояние. В этот период времени напряжения Отм 0 этою гтрк равны нулю и ток через СПЭК. б тоже равен нулю. Так как переключение СПЕб пРоисходи ЯРи 1 к = О, когда СПКб находится в резйстивнои состоянии, а СПК. 10 - в сверхпроводящем, источник переменного тока.1 автоматическиизменяет ток через первичную обмотку3 от.значения 1 тр, до 1.р для сохранения одинаковой длительности рабочих циклоВ 61 ЬгЕ 6 Фу и т аде(фиг.2 В). В связи с изменением полярности напряжений Ор ОЦФ4 Ю2 ТР 4 4 трь георг Оьн . происходйт незначительное Уменьшение токов 1 ско,1 трг 1 сдк з,которое не влияет йа .КПД и мощность СПТ. В момент времени ь-т источник переменного тока изменяетток в первичной обмоткЕ 3 от эначениЯ 1 тр до1 (Фиг.2 в). В пеРвичнойобмотке 3 возникает напряжение -О(Фиг.2 б) и к току, протекающему поцепи, состоящей из вторичной обмотки5, СПК 10, второго дросселя 12, нервичной обмотки 15, второго трансформатора 14, добавляется возрастающийток ( фиг.2 и) под действием ЭДС Отр(Фиг.2 Э), возникшей во вторичной обмотке 5. Напряжение Огтр(фиг.2 Й)навторичной обмотке 16 второго трансформатора 14 создает дополнительныйимпульс тока (Фиг.2 о) в цепи, содержащей вторичнуто обмотку .16, третий ОИ 18, третий дроссель 20, сверх- проводящую нагрузку 26, который добавляется к току, протекающему черезсверхпроводящую нагрузку (Фиг.2 У),В момент времени Ф,т прекращается изменение тока 1, 1 (Фиг.2 Й . НапряжениеВцр становится равньм нулю(Фйр.2 Г) и блок управления 27 Формирует сигнал управления (фиг,2 А), который прекращает действие управляющей обмотки 7 первого СПК б и он начинает переходить в сверхпроводящеесостояние. Токи 11 тр 1 1 спК о, 1 тргу1 сак 16 1 ьи в это ВРемЯ остаютсЯпостоянными.В момент времени 1 8, когда первыйСПИ 6.перешел в сверхпроводящее Состояйие, из блока управления 27 поступает сигнал управления (Фиг.2 А), который подается на электронный ключ 28. Он открывается и с блока эталонного напряжения 29 поступает напрящение, которое вызйвает изменение тока в первичной обмотке 3 до значения - 1 1 тр( (Фиг.2 В). На первичной обмотке 3 возникает напряжение Втр 1 (Фиг,26), которое по обсолютной величине меньше От. Во вторичных обмотках 4 и 5 возникают ЭДС 12 тр(Фиг.2 д) и - В". (Фиг.2 з) . Так как первый СПК 6 и второй СПК 10 нахо-дятся р сверхпроводящем состоянии, через них протекает ток короткого замыкания, который вызывает увеличение тока 1 спкь(фиг.2 с)и уменьшение тока(спк 1 о(фиг.2.и) . Скорость переключения тока небольшая, так как напряг -раения батрак и Вт небольшие и поэтому ток 1 сякане успевает изменять свою .полйриость до полного перехода СПК 10 в резистивное состояние.В момент времени 1 ток .через СПК 10 достигает нулевого значения, происходит перемагничивание второго дрос-"5 Селя 12 и все напряжение, выделяется иа нем. С сигнальной обмотки 13 постуйает импульс .в блок управления 27, который подает сигнал (фиг.2 А) в обмотку управления 11 СПК 10 для пере вода его в резистивное состояние. В это же время из. блока управления 27 поступает сигнал Иа электронный ключ 28.Ключ 28 закрывается, ток 1 , прекращает изменяться и остается йостоян иым до момента времени 1 . За время Вуввторой СПК 10 переходит полнОстью в резистивное состояние. В этот период времени напряжения Осетр( О .,равны нулю и ток через СПК 10 ЗО .тле равен .нулю. Так как переключение СПК 10 пРоисхоДит пРи ВТСП в - О, это ведет к увеличению коэффициента полезного действия СПТ. В период времени,6 И, когда СПК 6 находится в сверхйроводящем состоянии, а СПК 10 .а резистивнам, источник переменного тока 1 автоматически изменяет ток через первичную обмотку 3 от значений ",1 р.) до+1,)(фиг, 2 в) . Работа СЦТ в" период времени 6-Ь(фиг, 2) 40 аналогична его работе в период времениЬ-Ьи , В момент времениЮзаканчивается первый цикл.работц СПТ. За период времени (,-(, в первичиОй обмотке 15 трансформатора 14.ток 45 вырастает до максимального своего значения 1которое в реальных СПТ может составлять сотни ампер, Этот ток 1 эорпределяется СПК б и 10, которйе должны иметь критический 5 О ток, превышающий Т.д.щс, работать с эмсокой частотрй переключения при малых потеряХ энергии на перевод СПК в: резистивиое "состояние и иметь большое сопротивление в резистивном состоянии.Ве время второго цикла работы СПТ (Фиг,З) ток в первичной обмотке 15 второго трансформатора уменьшается до нуля (Фиг.Зл) или может уменьшатьсе до отрицательного значения тока - 6 О 1 При этом ток 1 ьн в. оверх- лроводящей нагрузке. продолжает возрастать (фиг.Зу), В момент времени Ь,когда ток в первичной обмотке 15 достиг своего максимального значений, 65 из блока циклическогО реверсиро-( вания 30 поступает импульс управления (фиг,За), который подается на источник переменного тока 1, прекращая изменение тока мр,., подается в блок управления 27, изменяя его режим работы. В новом режиме работы блока управления 27 в период времени 6-ЬВСПК б остается в резистивном состоянии, СПК 10 - в сверхпроводящем состоянии, третий СПК 18 остается в сверхпроводящем состоянии, а с управляющей обмотки 23 четвертого СПК 22 в момент времени Фуснимается управляющий сигнал И СПК 22 начинает переходить в сверхпроводящее состояние.За время.1-СПК 22 полностью переходит в сверхпроводящее состояние (фиг.зп). это время значительно превышает время возврата в сверхпроводящее состояние СПК б и СПК 10, так как третий.и четвертый СПК представляют собой сложиые в управлении мощные расчитанные на большие токи " (от нескольких тысяч до десятков тысяч ампер), низкочастотные СПИ с малыми потерями энергии при их переключении-и большим сопротивлением в резистивном состоянии, В.момент времени (8 с блока управления 27 поступает импульс (Фиг.За) в блок цилиндрического реверсирования 30, который изменяет ток 4,фиг.Зв) . На вторичных обмотках 4 и 5 возникают ЭДС 0 др (Фиг. Зд) и Оддс(фиг. Зз) . Под действием -От, уменьшается ток 1,П в первичной обмотке 15На вторичных обмотках 16 и 17 появляются напряжения - О- (Фиг.Зн) и О" (Фиг.Зр) которые вызывают протекание тока короткого замыкания аэ(Фиг, 1) по цепи, состоящей из вторичных обмоток 16 и 17, четвертого СПК 22., четвертого дросселя 24, третьего дросселя 20, третьего СПК 18. Ток короткого замыкания(2 к вызывает уменьшение тока СПК 18 (фиг.Зо) и увеличение.тока СПК 22 (фиг.Зс).В момент .времени 6) ток через СПК 18 достигает, нулевого значения, происходит перемагничивание третьего дросселя 20 и все напряжение выделяется на нем. С сигнальной обмотки 19 .поступает импульс (Фиг.За) в блок управления 27, который подает сиг.- нал в обмотку управления 19 СПК 18 для перевода его в резистивное состояние (Фиг Зм). В это время из бло- ка циклического реверсирования 30 поступает сигнал,(фиг.За) в источник переменного тока 1, ток 1 прекращает изменяться и остается"7 остоян-. ным до.момент времени Ф,зо. За это время Ь 2-6 З третий СПК. 18 переходит полностью в резистивное состояние. Так, как переключение СПК 18 происходит при 1 ац О, то не происходит 1 выделения энергии на резистивномперничной обмотке 3 до значения -1,ггц (Фиг,Зн). На первичной обмотке 3 возникает напряжение - (фиг.36), которое по абсолютной величине меньше О (тр. Во нторичных обмотках 4 и 5 возникают ЭДС -я.тр(фиг. 3) и 15 (Фиг.З Э) . Так как СПК 6 и 10 нахо-.2 тр 4 дятся в СП состоянии, через них протекает ток короткого замыкания, котсрЫй НЫЗЫВаЕт УМЕНЬШЕНИЕ тОКа МгПКб (фиг.Зе) и увеличение тока д Дфиг.Зм)0В момент времени 38 ток через СПК 6 достигает нулевого значения (фиг.Зе) . Произойдет перемагничивание первого дросселя 8 и все напряжение выделится на нем. С сигнальной обмотки 9 поступает импульс в блок управления 27, который подает сигнал (Фиг.За)1) в обмотку 7 для перевода СПК б в реэистивное состояние В это же время из .блока управления 27 .поступает сигнал (Фиг.ЗА) на элек. - тронный ключ 28, Ключ 28 закрывается, ток(ггрпрекращает изменяться и остается постоянным до момента времениФ. За время 18-1 первый СПК б переходит полностью в реэистивное состояние, 25 В этот период времени напряжения Орб1Огтр 1гтрк равны нулю.и ток через СПК б тоже равен нулю. Так как переключение СПК 6 происходит при "епкин= 0 то не происходит выделения энергии 3 на резистивном участке СПК б, что ведет кувеличению КПД СПТ.Работа СПТ в период временит 9-14 Е (Фиг.З) аналогична его работе в период времени 6 В момент времени 4 8 заканчивается второй цикл работы СПТ. Далее первый и.второй циклы (14-148) повторяются до достижения в сверхпроводящей нагрузке требуемого тока 11 эн40Исйользование второго сверхпроводящего трансформатора, второй выпрямительной схемы, 6 лока циклическогореверсирования выгодно отличает предлагаемый сверхпроводяций преобраэо ватель тока, так как позволяет сконструировать СПТ большой мощности при высоком коэффициенте полезного действия вследствие того, что увеличивается КПД эа счет уменьшения 59 тока в первйчной обмотке первого трансформатора использования маломощных быстродействующих сверхпроводящих ключей в первой выпрямительной схеме СПТ, которые не требуют больших ьатрат энергии для перевода их в резистивное состояние и обладают большим сопротивлением в резистивном состоянии;2) увеличивается коэффициент полезного действия эа счет малой 60 энергии, требуемой на перевод мощных СПК но второй ныпрямительной схеме СЙТ, так как они работают с низкой частотой переключения, что тРебует незначительной затраты энер- б 5 гии на переключение и поддержание их в резистинном состоянии,Продолжительная запитка сверхпроводяцих магнитов постоянным токомот источников энергии, имеющих комнатную температуру, затруднительна и дорога. Сверхпроводящий преобразователь тока с высокими коэффициентом полезного действия и ныходной мощностью, расположенный в гелиевой среде ( Т = 4,2 К) решит обе эти задачи. Для сверхпроводяцих магнитов, запитываемых током свыше 1000 А, сверхпроводящий преобразователь тока с его управлением более дешев, чем источник полезного тока, работающий при комнатной температуре. При выходной мощности порядка 50 Вт,вес СПТ с его управлением составляет только лишь одну десятую от веса выпускаемых источников, работаюцих при комнатной температуре.Формула изобретенияСверхпроводяций преобразователь тока, содержащий сверхпроводяцую нагрузку, запитываемую постоянным током через сверхпроводящий трансформатор тока, первичная обмотка которого соединена с источником переменного тока, а ко вторичной обмогке и средней точке .ее присоединена двухполупериодная выпрямительная схема, содержацая в каждом плече по одному сверх- проводящему ключу и по одному насыщающемуся дросселю, подключенные к блоку управлений, который соединен с электронным ключем, вход которого соединен с блоком эталонного напряжения, а выход - с источником переменного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения коэффициента полезного дейстния, н сверхпронодяций преобразователь тока включен второй сверхпроводящий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена.н диагональ первой двухполупериодной выпрямительной схемы, и ко вторичной обмотке присоединена вторая двухполупериодная нынрямительная схема, содержащая в каждом плече по одному сверхпроводящему ключу и по одному насыщающемуся дросселю, подключенные к блоку управления, при этом н диагональ второй двухполупериодной выпрямительной схемы включена сверх- проводящая нагрузка, а с блоком управлений и источником тока соединен блок циклического реверсирова-, ния.Источники информации,принятые во внимание при, экспертизе1, Иеййе 8 езойп К.Натуге, 132, 1933,р.602,2, ВцаЫоИ Т, Сгуоцеп 1 сз, 4,УШ, 1964," Р 4, рр, 212217.