Способ защиты сверхпроводящего магнита при его переходе в нормальное состояние

(19) 0139/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР. Троха Карасик В.Р Конюхов истемы защиты секциороводящих магнитных еходные процессы в агнитных системах. - ы ФИАН СССР.с. 35. Ь апб М. Косппег,ЕЕЕ 3, чо. Мад - 19, р. 696;(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО МАГНИТА ПРИ ЕГО ПЕРЕХОДЕ В НОРМАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ(57) Изобретение относится к. технической .сверхпроводимости и может быть использо-. вано для построения систем защиты сверхпроводящих (СП) магнитных систем, Цель изобретения - повысить эффективность защиты. В известном способе защиты параллельно обмотке размещают защитный резистор. При обнаружении в обмотке напряжения нормальной фазы и достижении этим напряжением заранее установленного известного уровня обмотку отключают от источника питания, Энергию, запасенную в обмотке, выводят на защитный резистор. При этом для увеличения скорости вывода ъф(Л3О Изобретение относится сверхпроводимости и може но для построения систем проводящих магнитных сисЦелью изобретения яв ние эффективности защиты нитных системах. к технической т быть применезащиты сверхтем (СПМС). ляется увеличев крупных маг(21) 4468580/25 (22) 13.06.88 (46) 07.05.93. Бюл, М Р 2) М,В. Желамс и В,Г. Якубовский (56) Высоцкий В.С., А.А, Исследование с нированных сверхп систем; В кн,: Пер сверхпроводящих м М,: Наука. 1984, трудК, Коерйе, Р. Магт ,Тгапз, оп/Мадп, 198 обмоткудополнительно подогревают, Недостаток состоит в том, что при этом в криостате выделяется значительная доля первоначально запасенной в обмотке энергии. Для избежания этого разбивают обмотку на ряд секций. Каждую из нихнеобходимо зашунтировать защитным резистором и следить за появлением нормальной фазы в каждой из секций. При возникновении напрмкения нормальной фазы всю обмотку отключают от источника питания, а подогревают только поврежденную секцию. При этом из нее энергия выводится быстро, а из остальных - медленно, Доля энергии, выделившейся в криостате, значительно уменьшается по сравнению с типом. При таком разряде СП магнита в неповрежденных секциях наводится индуктивный ток. Поэтому число секций и коэффициенты их электромагнитной связи выбирают так, чтобы суммарный ток в каждой секции не превышал критического, Для обеспечения минимального допустимого нагрева секций при выводе энергии выбирают постоянные разряда секций без учета дополнительного нагрева, Все это позволяет повысить эффективность защиты СП маг.нитов, которую можно оценить как отношение полной первоначально запасенной энергии к энергии, выделившейся в криостате при разряде. 1 ил. На чертеже приведена структурная схема устройства, при помощи которото может быть реализован предложенный способ.СПМС разделена на три секции, к каждой из трех секций 1-3 подключены внешние резисторы 4-6, величины которых обеспечивают выведение энергии из секцийбез повышения допустимого нагрева в слу- зависит от коэффициента связи между секчае, когда нормальной фазы в них на момент отключения не обнаружено. Все секции обо- и 1 Е 2 рудованы нагревателями 7 - 9, при помощи ной энергии в единичной секции, т.е, по которых можно быстро перевести сверхпро существу от их числа ч. Понятно, что с росводящую секцию в нормальное состояние, К том И при прочих равных условиях величина каждой секции подключены каналы 10 - 12 Ь падает обнаружения нормальной фазы, эаканчива- Ь=1 (К,в, ч) ющиеся исполнительными устройствами Аналитические выражения, определяю - 15, которые подключены к соответству щие эту зависимость, достаточно сложны ющему нагревателю, а кроме того, есть об- уже при И=2 и поэтому не приводятся, Чаще щее дополнительное устройство 16, всего применяются численные методы рассуммирующее команды со всех каналов, ко- чета. Из приведенных соображений видно, торое отключает магнит от источника в слу- что для устранения перехода ненагреваечае появления нормальной фазы в одной из ".5 мых секций в нормальное состояние необсекций, ходимо выполнить условие:Устройство работает следующим обра- с+п 1 к или Ьп Лз, зом, для чего необходимо уменьшить связь меж-.При появлении нормальной фазы в од- ду секциями или увеличить их число, что ной иэсекций магнита его обмотка отключа определяется в каждом конкретном случае ется от источника питания и иэ всех секций отдельно, ,начинается выведение энергии с малой ско- Второй возможный механизм нежеларостью. Одновременно с этим в секции, в тельного появления нормальной фазы в некоторой обнаружена нормальная фаза, нагреваемых секциях - влияние скорости включается нагреватель, которыЙ перево изменения магнитного поля, в котором они дит секцию в нормальное состояние, увели- находятся. Известно, что тепловыделения в чивая тем самым величину разрядного переменных магнитных полях могут приве- сопротивления и повышая скорость дисси- . сти к потере сверхпроводимости. В данном пации энергии. Таким образом, из перешед- случае существенно как собственное поле шей в нормальное состояние секции 30 секции Вс,таки поле, создаваемоенагреваэнергия выводится быстро, но при малом емой секцией Вн, Поле В,. падает по закону напряжении благодаря внутреннему распо-1 1жению дополнительного р Вехф тт 1 де а из сверхпроводящих секций энергия выво- постоянная времени секции, определяемая дится медленно, также обеспечивая малое 35 индуктивностью секциии величиной напряжение. При этом число секций, их ге- внешнего защитного резистора Вш. ометрия, характеристики проводника в них Скорость затухания тока в нагреваемой и внешние разрядные сопротивления выбРаны так, чтс быстРаЯ Диссипаииа энеРгии " "Р Д " йи + Иачтгав перешедшей секции не переводит осталь где йвн р - сопротивление нагретого участные секции в нормальное состояние. ка секции.Выбор перечисленных в формуле пара- . Величины т, и т необходимо выбиметров, характеризующих предлагаемый рать так, чтобы проводник в ненагреваемых способ, показан на примере. В каждой сек- секциях нетерялсверхпроводящихсвойств. ции СМС в исходном состоянии до срабаты Связь тепловыделений с указанными веливания защиты протекает собственный токчинами т и г;, определяется геометрией о; величина котоРого естественно меньше магнита, типом проводника, его. ориентакритического тока примененного сверхпро- цией и т.д. В общем случае она может быть водникаобразуя тем самым запас по току оценена расчетным путем на этапе проектиЬз=к - с Очевидно, что при резком затуха рования или экспериментально в ходе нании тока в нагреваемой секции часть энер- стройки системы защиты, гии иэ нее за счет электромагнитной связи Оценки показывают, что при числе секперекачивается в другие секции, создавая ций 10 выделение энергии в криостате там прибавку тока Ь к собственному. В можно снизить в 5 раз при одновременном общем случае прибавка тока в ненагревае снижении напряжения в режиме вывода мых секциях может превысить имеющийся энергии на порядок, в них запас по току, что приведет к нежела- .Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я тельному переходу указанных секций в нор- Способ защиты сверхпроводящего магмальное состояние, но величина Ь нита при его переходе в нормальноесосто1579368 Составитель А. ВаганоТехред М.Моргентал едактоо Г. Федот орректор Л. Пилипенко Заказ 1973 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва,Ж, Раушская наб., 4/5 но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 иэводс яние, при котором регистрируют напряжение нормальной фазы на установленном уровне, отклк)чают источник питания от обмотки магнита и подключают к обмотке внешний защитный резистор и одновременно дополнительно нагревают обмотку магнита, отличающийся тем,что,сцелью повышения эффективности защиты, при регистрации напряжения нормальной фазы в одной из секций секционированной обмотки магнита с защитными резисторами у каждой секции отключают обмотку от источника питания, дополнительно нагревают секцию с нормальной фазой, при этом запас по току в каждой секции, число секций и коэффициент электромагнитной связи между ними выбраны так, что сумма собственного и на веденного токов в каждой секции при выведении энергии,не превышает критический ток, а.собственные постоянные времени секций без учета дополнительного нагрева и скорость затухания тока в нагреваемой 10 секции выбраны так, чтобы обеспечивалсядопустимый нагрев проводника секции беэ нормальной фазы,