Устройство для накопления электромагнитной энергии и генерации импульсных токов

3 17Изобретение относится к электротехнике, к разделу импульсной техники, преииущественно мощной импульсной энергетике и может быть использовано в технике физического эксперимента для создания импульсных магнит,ных полей, ионизации плазмы, накачки Ъазеров, ускорения макроскопических тел в электромагнитных ускорителях, имитации электромагнитного излучения ядерных взрывов, а также в машино- . строении для прессовки и штамповки.Целью изобретения является снижение потерь накопленной энергии и по вышение мощности импульсов тока.На фиг.1 приведена схема устройства для накопления электромагнитной энергии и генерации импульсных токов, на фиг.2 - осциллограммы токов в устройстве.Устройство состоит из первичной обмотки 1 с клеммами 2 и 3, вторичной обмотки 4 с клеммами 5 и 6, сверхпроводящего экрана 7 со связанным с ним блоком 8 управления, источника 9 постоянного. тока и нагрузки 10. Первичная обмотка 1, вторичная обмотка 4 и экран 7 могут быть выполнены сверх- проводящими. В качестве источника 9 постоянного тока может быть аккумуляторная батарея, генератор постоянного тока или выпрямитель. В качестве экрана 7 может быть также электро- проводящая плазма. В качестве блока 8 управленияможет быть источник импульсного тока или напряжения, связанный с экраном 7 гальванически, индукционно или тепловым образомДля повышения надежности работы экрана 7 он может быть выполнен из набора тонкостенных труб, вставленных одна в другую (не показано), что исключает вероятность самопроизвольного перехода экрана в нормальное состояние при скачках магнитного потока в нем на этапе ввода тока.Устройство работает следующим образом.К первичной обмотке 1 через клеммы 2 и 3 подключают источник 9 тока, к вторичной обмотке 4 через клеммы 5 и 6 подключают нагрузку 10, экран 7 захолаживают до температуры, ниже критической, т.е. переводят его в сверхпроводящее состояние, тем самым создают магнитный барьер между обмотками 1 и 4. Включают источник 9 тока . и заряжают первичную обмотку.до номинального тока 1,1 = 1 О (фиг.2) такой 36016 4величины, чтобы ток 1 в экране 7(который наводится в нем при увеличении тока первичной обмотки) не превышал критического значения, при которои экран переходит в нормальное сос.тояние, т.е. нарушаются его барьерныесвойства, Таким образом осуществляютнакопление электромагнитной энергиив виде магнитного поля в зазоре междупервичной обмоткой и экраномДля получения импульса тока в нагрузке включают блок 8 уравления, экран 7 переходит в нормальное состояние, т.е. разрушают магнитный барьермежду обмотками 1 и 4, Ток в экране 7затухает из-за резистивных потерь внем, во вторичной обмотке 4 и нагрузке 10 возникает ток 12 = ф 1 112) х 1 о 2 О удерживающий магнитный поток, который . ранее удерживался аверхпроводящим.токаи экрана 7, Импульсный ток12, наведенный во вторичной обмоткеи нагрузке, затухает, производя полезную работу: разогрев нагрузки, образование магнитного поля и т.д.Перевод экрана 7 в нормальное состояние, т,е. получение импульса токаво вторичной цепи, может осуществляться без блока 8 управления, путем 30 заряда первичной обмотки до тока свыше номинального, при этом ток в экране 7 превысит его критический ток,экран перейдет в нормальное состоя-.ние, во вторичной обмотке 4 генерируется импульсный ток.Для поддержания обмотки 1 и экрана 7 в СП состоянии на этапе вводатока необходимо охладить их до температуры ниже их температуры сверхпроо водящего перехода. Поскольку энергия,запасаемая в накопителе, описываетсявыражением И л В/2 Ц, то первичнуюобмотку выполняют из СП с высокой токонесуцей способностью в сильных магнитных полях. Такие СП выполняются в.виде длинных многожильных проводов с Тл 10-15 К (МЬ 38 п, ЮЪТд) и захолаживают дорогостоящим жидким гелием.Экран может быть выполнен в видецилиндров, шайб, поэтому имеется воз 50можность выполнить их из высокотемпературных СП материалов типа УВа Си 0 .с ТХ - 90 К, и захолаживать их йлигазообразным гелием, или жидким азотом.55Потери в экране могут быть менее10 Е, что приводит к увеличению КПД иувеличению мощности импульса. Снижение потерь энергии в холодной зоне1736016 Формула изобретения ВОЯ 2 оставитель С;Шитов едактор Н,Тупица Техред Л,Кравчук Корректор И. Эрдей Заказ 1825 Тираж ВНИИПИ Государственного комите 113035, МоскваПодписное и открытиям при ГКНТ аб., д. 4/5 по изобретени "35, Раушская Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина, 10 происходит также на,этапах заряда накопг "еля и хранения энергии ввиду того, что экран является короткозамкнутым сверхпроводяшим контуром, практически без омических потерь. Устройство для накопления электромагнитной энергии и. генерации импульсных токов, содержащее индуктивный накопитель, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная снабжена клеммами для подключения к нагрузке, и коммутирующий элемент с блоком управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потерь накопленной энергии и повьппения мощности импульсов тока, коммутирующий элемент выполнен в виде сверхпроводящего экрана, размещенного между обмотками;2, Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что первичная ,и вторичная обмотки индуктивного накопителя выполнены в виде коаксиальных соленоидов, а сверхпроводящий экран в виде трубки меящу ними.