Способ создания переменного магнитного поля

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.Н 01 1. 39/О НО 1 Р 7/22 а присоеди явкиосударстеенныи намет Свавта Министров ССС но делам изооретеннйн открытий 23) Приоритет43) Опубликовано,01.77, Бюллетень1 УДК621,326 (0888) 45) Дата опубликования описания 28.02,7(72) Авторы изобретения Клименко и С. И, Новико Заявител ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛ(54 СПОСОБ СО Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для получения меняв. щихся магнитных полей со скоростью от нуля до нескольких тесла в секунду и использовано, например, для создания сверхпроводящих магнитов ускорителей элементарных частиц или электро.шин со сверхпроводящими обмотками и сверховодящнх трансформаторов.Известен способ создания магнитного поля во внутреней полости многосекционной сверхпроводящей обмотки, питаемой одним источником тока. Однако такой способ не позволяет получать переменное магнитное поле во внутренней рабочей области при повышенной конструктивной плотности тока с заданным временным характером и 1 пространственной конфигурацией.Из известных способов создания переменного магнитного поля наиболее близким к описываемому является способ создания переменного маг. нитного поля во внутренней рабочей области 2 много секционной сверхпроводящей обмотки с коаксиальным расположением секции путем изме. нения тока в секциях обмотки. причем временной характер изменения тока во всех секциях выбирают так же, как и требуемый характер изменения 2 мапктного поля. Недостатком этого способа является значительная величина тепловыделений в обмотке вследствие гистерезисных потерь и вихревых токов в нормальном металле, входящем в 5 состав сверхпроводящего провода, обусловленныхтем, что вся обмотка подвергается воздействию переменного магнитного поля. И в тех случаях, когда требуется, чтобы магнитное поле в рабочем обьеме в процессе работы приближалось к нулю, о приближается к нулю и поле во всей обмотке.Известно, что значительная доля гистерезисных по; терь происходит в области малых полей, где велики значения критической плотности тока. Недостатки известного способа еще заключаются в том; что, 5 во-первых, поскольку распределение тепловыделений в обмотке близко к равномерному, то в ней равномерно располагают каналы для хладагента (жндкого гелия), что существенно снижает конструктивную плотность тока и увеличивает габари ты обмотки, во.вторых, распределение тепловьще.лений во времени ограничивает допустимую скорость изменения магнитного поля.Цель изобретения - уменьшение тепловыделе.ний в обмотке и увеличение конструктивной плот ности тока при суперпозиции магнитных полей,5 создаваемых секциями, с заданными временнымиизменениями и пространственной конфигурацией,При этом возможно увеличение допустимой скорости изменения магнитного поля в рабочей области,Для достижения поставленной цели внутренниесекции обмотки питают током, имеющим постоянную составляющую с периодически дискретнымвозрастанием амплитуды, во время которого вовнешних секциях ток подцерживают постоянным иуменьшают его на время, когда ток во внутреннихсекциях подцерживают постоянным.На чертеже изображены кривые, поясняющиеизменение тока в секциях сверхпроводящей обмот.ки, и суперпозиция магнитных полей в рабочейобласти.Внутренние секции питают током ) а внешниетоком 32. При этом суперпозиция полей в рабочемобьеме имеет временной характер изменения согласно кривой Н = 1 (ю 1 Е ),Один из возможных примеров осуществленияпредлагаемого способа может быть реализован, например, с помощью двухсекционного селеноида дляполучения магнитного поля, меняющегося в рабочей области по закону Н=Н /1+ьп оз (,где Н - текущее значение магнитного поля в рабочей области,Но - амплитуда изменения магнитного поля,ы - частота изменения магнитного поля,1 - время.Внутреннюю секцию питают переменным токомз 1 ь 1 и щ 1, при этом она создает в рабочей областипеременное поле Но 51 ъ а 1.Внешнюю секцию запитывают постоянным током 32, она создает в рабочей области постоянноеполе Но . Суперпозиция полей двух секций изменяется по требуемому закону Нойз 1 па 1) Тепловыделения же в обмотке будут существенно сниженыпо двум причинам; внешняя секция подвергаетсявоздействию лишь слабых рассеянных переменныхполей внутренней секции, которая находится всильном постоянном поле внешней секции и поэтому для большей ее части циклы перемагничивания.смещены в область повышенного поля, где гистерезисные потери невелики. Кроме того, амплитудаэтих циклов для значительной части внутреннейсекции меньше амплитуды переменного поля, действие которого несущественно зависит от способавозбуждения магнитного поля, Именно во внутренней секции и располагают каналы с хладагентом для отвода выделяющегося тепла в отличие от равномерного распределения каналов по всей обмотке в известном случае.Увеличение допустимой скорости изменения магнитного поля без накопления тепла в обмотке по заданному закону достигают следующим образом,Внутреннюю секцию, например, питают током;Э (О,+51 ъ и 1 ), если 2 Л и ( в 1( л (2 п+ 1 ) О,Г, если (2 п 177ш+с 2 Я(пффф)Внешнюю секцию питают токомО,К 1если 27 гп с э 1 ч (2 п+1)л (Э (о,-ь 1 исоФ),Если (2 п+1)7 ав 1 Л(п+Л,где и =0,1,2,3,Суперпозиция магнитных полей секции имеет требуемый характер, а режим тепловыделения такой, что после периода изменения поля в обмотке, во время которого происходит максимальное тепловыделение, имеется выдержка, в течение которой тепловыделение уменьшено, и тепло может быть отведено за это время от обмотки. Экспери. ментальная проверка предлагаемого способа пока. зала, что при применении данного способа для получения переменых полей, тепловыделения в обмотке уменьшаются в 2 - 3 раза, а скорость изменения магнитного поля может быть увеличена приблизительно вдвое. Формула изобретения Способ создания переменного магнитного поля во внутренней рабочей области многосекционной сверхпроводящей обмотки с коаксиальным расположением секций путем изменения тока в секциях обмотки, о тли ча ющи й с я тем, что, с целью уменьшения тепловыделений в обмотке и увеличения конструктивной плотности тока при суперпозиции магнитных полей, создаваемых секциями, с заданными временными изменениями и пространственной конфигурацией, внутренние секции питают током, имеющим постоянную составляюшую и переменную с периодически дискретным возраста. нием амплитуды, во время которого во внешних секциях ток поддерживают постоянным и уменьшают его на время, когда ток во внутренних секциях поддерживают постоянным.аказ 5993/3 снос омитета Совета Микистений и открытий5, Раунская наб., д. 4/ иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная по делам изоб13035, Москва,Ж ов 1 Х