Сверхпроводящая магнитная система

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 210875 (21) 2167739/26-25 р)щ2 Н 01 Р 7/22 с присоединекием заявки М Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(088,8) Дта опубликования описания . 70280(54) СВЕРХПРОВОДЯЩЬЯ МАГНИТНАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к области техническойфизики и может быть использовано, в частности, при создании энергетических сверхпроводящих индуктивных накопителей.,.Одной из основных задач для сверх проводящих магнитных систем предназначенных для различного рода исследований и экспериментов, является обеспечение целостности системы после прохождения аварийных режимов, связанных с образованием нормальной зоны в сверхпроводниковом материале.Наиболее приемлемым решением этой задачи является секционирование сверх проводящей катушки. Известна сверхпроводящая магнит" ная система, где секции катушки снабжены блоком обнаружения нормальной 2 О зоны, общим для .всей катушки, устройством защиты, содержащим шунт и производящим отключение источника питания от катушки, и сверхпроводящими переключателями, позволяющими цроиз" 25 водить последовательное соединение секций катушки с источником питания в нормальной работе системы и параллельное соединение с устройством защиты в аварийном режиме. ЭО Более надежная сохранность системы обеспечивается при такой конструкции,где каждая секция катушки шунтирована нормальным металлом с удельным сопротивлением большим,чем сопротивление подложки сверхпроводника.Такое устройство системы способствует шунтированию сверхпроводника,перешедшего в нормальное состояние еще до срабатывания блока обнаружения нормальной зоны и отключения источника питания. Известна также система, где каждая секция выполнена в своем криостате, снабжена блоком обнаружения нормальной эоны и внешним шунтом. Включенное в систему программное устройство обеспечивает одновременный вывод энергии из всех секций с разрывом электрической связи между секциями.Все перечисленные конструкции позволяют сохранить систему без каких-либо повреждений. Однако при создании сверхпроводящих магнитных систем, предназначенных для применения в энергосистеме. в качестве накопителей или в ряде устройств, прел- назначенных для поддержания магнитного поля, возникает необходимостьобеспечить продолжение функционирования системы и при необратимой по,тере сверхпроводимости в одной илинескольких секциях катушки.Наиболее близкой к предлагаемойсистеме является система, содержашаясверхпроводящую секционированную катушку, каждая секция которой снабжена шунтом, отключателем и соединеннымс ним блоком обнаружения нормальнойзоны, а также индуктивно связаннуюс катушкой и размещенную на общемс ней магнитопроводе обмотку устройатча защиты.Цель изобретения - обеспечение возможности сохранения работоспособности 5системы в заданных пределах выходныхпараметров при потере сверхпроводимости отдельными секциями.Это достигается тем, что магнитопровод выполнен в ниде последовательно . соединенных участков, состоящихйз двух параллельных ветвей, одна изкоторых имеет зазор,и на ней размещена отдельная секция сверхпроводящейкатушки магнитной системы обмоткаустройства защиты и шунт выполненыиз сверхпроводящего материала, при.чем каждый шунт размещен в зазоре ветви магнитопровода, а секции сверхпроводящей катушки магнитной системы ЗОпоследовательносоединены с источником постоянного тока,На чертеже изображена электрическая схема (функциональная) сверхпроводящей магнитной системы. .35Система содержит секции 1 сверх-,проводящей катушки, каждая из которыхснабжена шунтом 2, отключателем 3 иблоком 4 обнаружения нормальной зоны,обмотку 5 устройства защиты, индуктив".4 Оно связанную с секциями катушки и .размещенную на общем с ними магнитопрсводе 6, выполненном в виде последовательно соединенных участков 7,ссстоящих из двух параллельных ветвей, одна из которых имеет зазор а.Секции катушки последовательно соединены с источником 8 постоянного тока.Источник 8 :постоянного тока снабженвыключателем 9. Формула изобретения Сверхпроводящая магнитная система,содержащая сверхпроводящую секционированную катушку, каждая секция которой снабжена шунтом, отключателем и соединенным с ним блоком обнаружения нормальной зоны, а также индук тивно связанную с катушкой и размещенную на общем с ней магнитопроводе обмотку устройства защиты, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности сохранения ра работоспособности системы в заданКроме того, на. схеме показаны сеть 10 переменного тока, управляемый инверторный преобразователь 11 и криостат 12,Работа сверхпроводящей магнитной системы, например как накопителяэнергии, осуществляется следующим образом. В режиме ввода тока от сети 10 через преобразователь 11 в секции 1 катушки сверхпроводящей магнитной системы источник 8 постоянного тока подключен с помощью своего выключателя 9, что обеспечивает временную перегрузку сверхпроводящих шунтов 2 Начиная с определенного значениявведенного в секции 1 тока, источник8 постоянного тока должен быть отключен, а каждый шунт 2 будет запертмагнитным полем только в своей секции 1, действующим в воздушном зазоре а, в котором размещен шунт 2. Обмотка 5 устройства защиты разомкнута.В таком состоянии система находитсяво всех режимах ее нормальной работы,т.е. при вводе, хранении и выводеэнергии на потребителе.При появлении нормальной зоны водной или нескольких секциях 1 катуш-.ки происходит срабатывание соответствующих блоков 4 обнаружения нормальной зоны, которые подают сигналы насрабатывание соответствующих отключателей 3 и на устройство защиты,что приводит к закорачиванию обмоткиустройства защиты,Часть энергии, запасенной в отказавших секциях 1, передается на обмотку 5 устройства защиты, выполненнуютакже из сверхпроводящего материалаи индуктивно связанную с секциями1, а оставшаяся часть энергии рассеивается преимущественно на размыкаемыхотключателях 3 внутри криостата 12.Поскольку вывод энергии из отказавших секций 1 катушки приводит к исчезновению магнитного поля в воздушных зазорах а этих секций, связь остальных секций 1 с сетью осуществляется с помощью шунтов 2, что позволяет сохранить работоспособность системыДальнейший вывод энергии из обмотки 5 устройства защиты осуществляется обычным путем, т.е, на внешнийшунт.Лучше всего такой вывод производить в режиме сохранения запасеннойэнергии.Помимо сохранения работоспособности, такая система обладает меньшигли габаритами и незначительным. дополнительным расходом сверхпроводящего материала, так как максимальнаяэнергия, запасаемая в обмотке устройства защитй, составляет лишь незначительную часть энергии, запасеннойво всех секциях 1 катушки сверхпроводящей магнитной системы,ставитель Г.ред ИЛсталош заро т Месропо еда ПодписноСР каэ омитета открытийшская наб/5 илиал ПЙП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ных пределах выходных параметров припотере сверхпроводимости отдельнымисекциями, магнитопровод выполнен ввиде последовательно соединенныхучастков, состоящих из двух параллельных ветвей, одна из которых име.ет зазор,и на ней размещена отдельная секция сверхпроводящей катушки 588/51 , Тираж 844 ЦЗИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рамагнитной системз, обмотка устройства защиты и шуит выполнены иэ,сверхпроводящего материала, причем каждый шунт размещен в зазоре ветви магнитопровода, а секции сверхпроводящейкатушки магнитной системы последовательно соединены с источником постоянного тока,