Кабельный сверхпроводящий выключатель

ЕЙ О П аз Советски иалнстнческихРеслублнн ИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМткрытнй 5) Дата опубликования описания 30.12.81 2) Авторыизобретения Блуд(71) Заявител Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики и Томском политехническом институте им. С. М. Киров2 предлагаемыи вы - узел 1 на фиг. 1, полый диэлектричена цилиндрическая я из чередующихся 1 отки 3 и слоев меИзобретение относится к сверхпроводящей электронике, где используется эффект сверхпроводимости для коммутации токов,Известен выключатель, работающий при низких температурах (11. Коммутация тока в таком выключателе осуществляется вследствие перехода материала электрического проводника из сверхпроводящего состояния в нормально проводящее, Для увеличения быстродействия и уменьшения энергии, рассеиваемой в криогенном объеме в процессе размыкания, проводник в таких выключателях выполнен в виде безындуктивной обмотки.Известен кабельный сверхпроводящий выключатель, содержащий безьшдуктивную отключающую обмотку в виде четного числа цилиндрических коаксиальных слоев, управляющий конденсатор, его зарядное устройство и замыкающий элемент 12. 20Однако быстродействие такого выключателя ограничивается остаточной индуктивностью отключающей обмотки, индуктивностью управляющего конденсатора и замыкающего элемента, а также в наиболь шей степени индуктивностью высоковольтных токоподводов от управляющего конденсатора, расположенного при комнатной температуре, к отключающей обмотке, расположенной в криостате при 4,2 К. З 0 Кроме того, сверхпроводящий выключатель имеет значительные габариты из-за наличия управляющего конденсатора (в теплой зоне), высоковольтных токоподводов и вводных устройств в низкотемпературную область.Целью изобретения является повышение быстродействия кабельного сверхпроводящего выключателя при уменьшении его габаритов.Эта цель достигается тем, что в кабельном сверхпроводящем выключателе коаксиально слоям отключающей обмотки размещены соединенные параллельно замкнутые цилиндрические проводящие слои, являющиеся одной обкладкой управляющего конденсатора, отделенные от слоев отключающей обмотки, являющихся второй обкладкой, изоляционным материалом, а зарядное устройство и замыкающий элемент соединены параллельно и присоединены одним выводом к отключающей обмотке, а другим - к общему выводу проводящих слоев.11 а фиг. 1 показанключатсль; на фиг. 211 а цилиндрическийский каркас 1 намотаобмотка 2, состоящаслоев отключающей об25 зе З 5 4 О таллической фольги 4, между которыми расположен диэлектрический материал 5. Концы отключающей обмотки 3 соединены с сильноточными выводами 6, закрепленными на каркасе 1. Во внутренней полости каркаса 1 расположен разрядник 7, один электрод которого соединен кабелем 8 с одним из сильноточных выводов 6, а другой кабелем 9 подсоединен к параллельно включенным слоям фольги 4 и кабелем 10 - к зарядному устройству (не показано), которое расположено вне или внутри криостата.Выключатель работает следующим образом,От зарядного устройства заряжается до требуемого напряжения электрический конденсатор, образованный слоями отключающей обмотки 3 и металлической фольги 4. В требуемый момент времени запускается разрядник 7 и происходит разряд междуслойного конденсатора непосредственно на отключающую обмотку 3. При этом ток разряда суммируется с транспортным током в отключающей обмотке 3, и при превышении критической величины тока материал обмотки переходит в нормальное состояние.В предлагаемом выключателе вследствие значительного уменьшения длины высоковольтных токоведущих проводников разрядного контура управления, а следовательно, и соответствующего уменьшения их индуктивности (в несколько раз по сравнению с традиционным исполнением) существенно уменьшается полная индук,тивность зарядного контура, что приводит к соответствующему увеличению быстродействия выключателя. Кроме того, совмещение управляющего конденсатора с управляющей обмоткой уменьшает габариты выключателя за счет исключения корпуса конденсатора, токоведущих шин, монтажных и конструкционных элементов.В качестве примера даны значения для изготовленного и испытанного сверхпроводящего кабельного выключателя на основе 61-жильного кабеля из сплава ниобий-титан с толщиной жилы 45 мкм. Общая длина кабеля отключающей обмотки 320 м, сопротивление в нормальном состоянии 1500 Ом, критический ток 115 А. Отключающая обмотка содержит четыре слоя по 200 витков, межслоевая изоляция - четыре слоя лавсановой пленки толщиной 50 мкм. Управляющие обкладки расположены снаружи и внутри отключающей обмотки и отделены от нее изоляцией из лавсана толщиной 500 мкм. Общие габариты выключателя с каркасом; высота 250 мм, наружный диаметр 125 мм. Зарядное напряжение 25 кВ, емкость управляющего конденсатора (отключающая обмотка - управляющие обкладки) 0,05 мкф. Измеренное время выключения 2 мкс, габариты уменьшены. Ф ор мул а изобретения Кабельный сверхпроводящий выключатель, содержащий отключающую безындуктивную обмотку в виде четного числа цилиндрических коаксиальных слоев, управляющий конденсатор, его зарядное устройство и замыкающий элемент, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия выключателя при уменьшении его габаритов, коаксиально слоям отключающей обмотки размещены соединенные параллельно замкнутые цилиндрические проводящие слои, являющиеся одной обкладкой управляющего конденсатора, отделенные от слоев отключающей обмотки, являющихся второй обкладкой, изоляционным материалом, а зарядноеустройство и замыкающий элемент соединены параллельно и присоединены одним выводом к отключающей обмотке, а другие - к общему выводу проводящих слоев. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР518079, кл. Н 01 . 39/10, 1976.2, 1 агпег а а 1 Ргосеейпд о 1 Ве Арр 11 ед прегсепс 1 Соп, Апаро 11 з, 1972, р. 95 - 101 (прототип) .714971 Фиг.1 З Уг 3 1 Корректор С файн Редактор И. Марголис Техред Л. Куклина Тип. Харьк. фнл. пред, Патент Заказ 1627/1233 Изд.602 Тираж 784 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5