Устройство накопления и передачи электромагнитной энергии

(72) Авторы изобретения П. Амелин И. Бл Научно-исследовательский инс электроники и автоматики при институте им, ут ядерной физики, мском политехническом И. КироваИзобретенкорительной т к области усники физическ.нссти к уст тиос и ники ю мотк вого дннко бмотку , квыиз пос- торной дачи электроью сверхпроопителей эне магии тосводам кледовате батареи Недостатком известных тепловым управлением явля скорость срабатывания, а у магнитным управлением, кр чительнь 1 е мощности и габт ков управления,Так, если принять необх шение индукции (10-20%),энергии вспомогательного и тавит (21-44%) от первон гии сверхпроводяшей катуш д 1 ф , () (21 1 4) Ча у 2 ц к истройс тся низкаятройств с ме того, знариты источни димое прев то величина сточника сос ачальной энеркиВ2 я/ го эксперимента и, в част ройствам накопления и пе магнитной энергии с помо водниковых индуктивных н гии. Известны устройства, основанные на запасании энергии в магнитном поле свер проводниковых катушек. Причем передача энергии в нагрузку осушествляется вследствие перевода материала обмотки катушки в нормальное состояние, характеризующееся большим значением омического сопротивленияГ 41Перевод обмотки из сверхпроводяшего состояния (с нулевым сопротивлением) в нормальное состояние (с конечным большим сопротивлением) осушествляется вследствие превышения критической тел+- пературы либо критической величины магнитного поля, Необходимая энергия сообщается от вспомогательных источников,стно устроиство, содержащ ока, нагрузку, накопитель ыполненную из сверхпров тернала, дополнительную о вязанную с накопительно оторой псдсоединена цепь льно включенных конденс и замыкающего элемента3 6861где Йн, 9/- начальные значения индукции и запасенной энергии,соответственно;Ь - конечное значение индукции,превышающее крИ гическоезначение В р,У, - рабочий объем катушки накопления;р - магнитная проницаемость.Целью предлагаемого изобретения является сокращение времени срабатыванияи уменьшение габаритов устройства.Бель достигается тем, что в предлагаемом устройстве нагрузка с оеди не напараллельно с дополнительной обмоткой, 15один из выводов которой подсоединеннепосредственно к одному из выводов накопительной обмотки, а противоположныевыводы накопительной и дополнительнойобмоток соединены через цепь из последовательно включенных конденсаторнойбатареи и замыкающего элемента.На чертеже показана принципиальнаясхема, пример передачи энергии из сверхпроводящего накопителя энергии в нагруз-КуНакопитель энергии, выполненный ввиде двух магнитосвязанных встречновключенных обмоток; накопительной 1 ивспомогательной 2, подключен к источнику питания 3. Один вывод вспомогательной обмотки 2 подсоединен непосредственно к одному из выводов накопительной обмотки 1, а другой вывод через выключатель 4 и конденсатор 5 подключен ко вто-Зрому выводу накопительной обмотки 1.Нагрузка 6 подсоединена непосредственно к выводам вспомогательной обмотки 2.Работа устройства происходит следующим образом.Накопительная обмотка 1 запитываетсяот источника тока .3 до величины тока(0,8-0,95 критического значения, Припередаче энергии запускается выключатель 4 и предварительно заряженный кон 45денсатор 5 разряжается на систему встречно включенных по магнитному потоку катушек 1 и 2, Величина разрядного токаопределяется индуктивностью рассеяниясистемы катушек 1-2. Если суммарное59значение тока в накопительной обмотке1 превышает критическое значение токаее проводника, то обмотка переходит изсверхпроводящего состояния с нулевымсопротивлением в нормальное состояниесо значительным сопротивлением. Таккак контур вспомогательной обмотки 2представляет цепь с меньшим сопротивле 08нием, то ток в накопительной обмотке 1 спадает, а во вспомогательной обмотке 2, согласно закону электромагнитной индукции нарастает, При этом энергия, за- . пасенная в магнитном поле обмотки 1выделяется на резистивных элементах схемы в отношении обратно пропорционален ном их сопротивлениям,В предлагаемом устройстве достижение положительного эффекта основано на том, что на период управления обмотка накопителя представляется в виде системы взаимосвязанных .встречно вюпоченных катушек, эквивалентная индуктивность ко торой принципиально меньше индуктивности уединенной катушки (режим накопления энергии). Причем уменьшение индуктивности пропорционально квадрату коэффициента связи К между обмотками= .,- 2)Уменьшение индуктивности системы позволяет существенно уменьшить фронтУразрядного тока, т, е. улучшить временные характеристики. Кроме того, пропорционально уменьшению индуктивности уменьшается необходимая энергия доподнительных конденсаторов. Так, если управляюший импульс подавать непосредственно на накопительную обмотку, то необходимая энергия конденсаторов составит 21-44% от энергии накопителя при превышении критического тока на 10-20%. В предлагаемом устройстве при тех же условиях и при коэффициенте связи между обмотками К = 0,9 требуется конденсатор с энергоемкостью всего в 2,3-4,6% от энергии накопителя.Таким образом, предлагаемое схемное решение устройства позволяет уменьшить время срабатывания при уменьшении габаритов источника управляющих импульсов. Введение же дополнительной обмотки, рассчитанной на кратковременную работу, несущественно увеличивает габариты на копителя, так как обмотка может быть выполнена из несверхпроводящего провода небольшого сечения.Подобные устройства могут найти применение для аварийной эвакуации энергии из крупных сверхпроводящих магнитных систем в технике физического эксперимента, а также для импульсного питания лазерных установок, нагрева газов импульсными токами.Формула изобретенияУстройство накопления и передачи электромагнитной энергии, содержащее686108 Соста Техре Шуби Тираж 923 Подписноеосударственного комитета СССРлам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская набд, 4/5 аз 5472/52 ЦНИИП п 113035, илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,источник тока, накопительную обмотку,выполненную из сверхпроводникового материала, дополнительную обмотку, замыкаюший элемент, конденсаторную батарею.инагрузку, отличающеесятем, что, с целью сокращения временисрабатывания и уменьшения габаритовустройства, нагрузка соединена параллельно с дополнительной обмоткой, один извыводов которой подсоединен непосредственно к одному из выводов накопительной 6обмотки, а противоположные выводы накопительной и дополнительной обмотоксоединены через цепь из последовательновключенных конденсаторов батареи и замыкающего элемента,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Патент Франции М 2105430,кл. Н 014 11/00, опублнк. 1972,2. Патент франции Ъ 2181218,кл. Н 01 Ч 11/00, опублик. 1974,ль В. КручинкинаМигай Корректор,М. Вигу