Сверхпроводниковых трансформатор постоянного тока

(5 И 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ИЕ ИЗ ВТОРСНОМУ С(53) 621,326(О 88 (56) Харви И.К. Бюл, Н 42пинский и Э.Т Фран.81 ентывлен-. рстиястаканов,Фиг.1 температурныи т ного тока". При следований, 197Салливан Л,В температурные к го тока", Прибо дований, 1974, (54)(57) СВЕРХП ИАТОР ПОСТОЯННОПрецизионный низкорансформатор постоянборы для научных ис 2, (1 ф 11, с, 43.Лзюба Р.Ф. "Низкоомпараторы постоянноры для научных исслеВ 4, с, 45.РОВОДНИКОВЫЙ ТРАНСФОГО ТОКА, содержащий ЯО 876006 первичную обмотку, намотанную на полый металлический каркас, и вторичную обмотку из параллельно соединенных витков, образованных отверстиямив двух сверхпроводящих элементах,разделенных диэлектрической прослойкой, отличающийся тем,что, с целью увеличения коэффициента трансформации тока, каркас выполнен в виде отрезка трубы из сверхпроводника, имеющей разрез междуторцами, а сверхпроводящие элемвыполнены в виде стаканов, встаных один в другой и установленных нторце каркаса, при этом отвевыполнены в боковых стенках876006 Предлагаемое изобретение относится к области сверхпроводниковыхустройств и может быть использованодля трансформации электрического тока,магнитного потока и повышения чувствительности к току сверхпроводниковых квантовых интерферометров.Известный сверхпроводниковый трансформатор постоянного тока содержитпервичную .обмотку, помещенную всверхпроводниковый тороидальный экран, являющийся вторичной одновитковой обмоткой. Коэффициент трансформации по току такого трансформаторане пропорционален числу витков первичной обмотки, так как с увеличением этого числа уменьшается коэффициент связи между обмотками. Недостатком такого трансформатора являетсянедостаточно высокий коэффициенттрансформации тока.Наиболее близким техническим решением является сверхпроводниковыйтрансформатор постоянного тока, содержащий первичную обмотку, намотанную на полый металлический каркас,и вторичную обмотку из параллельносоединенных витков, образованньх отверстиями в двух сверхпроводящих элементах, разделанных диэлектрическойрослойкой.На фиг. 1 изображена конструкцияизвестного сверхпроводникового тран 3сформатора постоянного тока; нафиг. 2 - конструкция предлагаемогосверхпроводникового трансформаторапостоянного тока,Известный сверхпроводниковый тран.сформатор постоянного тока (см.фиг.1)содержит первичную обмотку 1, намотанную на полый металлический каркас 2, внутри которого помещена вто-ричная обмотка 3, состоящая из параллельно соединенных витков, образованных отверстиями 4 в двух цилиндрических элементах 5 и 6 иэ сверхпроводника, разделенных диэлектрической прослойкой и имеющих продольныеразрезы 7 и сверхпроводящие соединения 8 у каждого из отверстий, а выходные конды 9 вторичной обмотки расположены на оси цилиндрических элементов.Трансформатор работает следующимобразом. Изменения тока 1 в первичной обмотке 1 вызывает изменениямагнитного потока, воздействующегона отверстия 4 параллельно соединенных витков вторичной обмотки 3. Ес 45 Это достигается тем, что в сверхпроводниковом трансформаторе постоянного тока, содержащем первичную обмотку, намотанную на полый металлический каркас и вторичную обмотку 50 из параллельно. соединенных витков,образованных .отверстиями в двухсверхпроводящих элементах, разделенных диэлектрической прослойкой, каркас выполнен в виде отрезка трубы 55 из сверхпроводника, имеющей разрезмежду торцами, а элементы выполненыв виде стаканов, вставленных одинв другой и установленных на торце ли нагрузкой вторичной обмотки является сверхпроводник (как правило,нагрузкой вторичной обмотки такоготрансформатора является "слабаясвязь сверхпроводникового квантового интерферрометра, которая при токах 11 кр является сверхпроводником), а все сверхпроводящие соединения 8, кроме одного-го разомкну ты, то поток в этом отверстии остается постоянным при любых измененияхвнешнего потока за счет изменениятока 1; , циркулирующего вокруг отверстия в верхнем 5 и нижнем 6 эле ментах и проходящего через-оесверхпроводящее соединение 8 и нагрузку.Коэффициент трансформации токав таком трансформаторе зависит от 20 коэффициента связи между первичнойи вторичной обмотками, индуктивностей этих обмоток, а также от взаимнойиндуктивности каждого отверстия совсеми остальными и увеличивается при 25 увеличении взаимной индукции.Так как эта взаимная индуктивностьобратно пропорциональна длине цилиндрических элементов, то для ее увеличения целесообразно уменьшить длину 30 этих элементов.Но в данной конструкции невозможноувеличить коэффициент трансформациитока за счет уменьшения длины цилиндрических элементов, так как при этомувеличится также и индуктивность вторичной обмотки, что приведет к снижению коэффициента трансформации тока.Недостатком известного трансформатора тока является недостаточно высокий коэффициент трансформации тока.Целью предлагаемого изобретенияявляется повышение коэффициента трансформации тока сверхпроводниковоготрансформатора постоянного тока.876006 фиг,7 каркаса, при этом отверстия выполнены в боковых стенках стаканов.Такая конструкция позволяет увеличить взаимную индуктивность параллельно соединенных витков вторичнойобмотки без увеличения индуктивностиэтих витков, что приводит к увеличению коэффициента трансформации тока.Предлагаемый трансформатор содержит первичную обмотку 1, наматываемую 10на полый каркас 2, выполненный в виде трубы из сверхпроводника и имеющей разрез между торцами, обеспечивающий электрический разрыв кольцаобразованного боковой поверхностью 5каркаса.Вторичная обмотка 3 из параллельно соединенных витков, образованных отверстиями 4 в боковых стенках двухсверхпроводящих стаканов 5 и 6, 20вставленных один в другой, разделенных диэлектрической прослойкой и имеющих разрезы 7 между отверстиями и торцами стаканов и сверхпроводящиесоединения 8, замыкающие витки вторичной обмотки таким образом, чтобыбыло образовано параллельное соединение этих витков, а выходные концы9 вторичной обмотки расположены на оси сверхпроводящих стаканов. 30Предлагаемый трансформатор работает следующим образом. Токпротекающий по первичной обмотке 1, создает магнитный поток, воздействующий на отверстия 4 в боковых стенках ста.35канов 5 и 6 и вызывающий ток во вто" ричной обмотке 3. Коэффициент трансформации тока зависит от коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками, индуктивностей этих обмоток, от взаимной индуктивностикаждого отверстия со всеми отверстиями и увеличивается при увеличении этой взаимной индуктивности.В предлагаемом трансформаторе взаимная индуктивность каждого отверстия со всеми остальными увеличивается ра счет уменьшения длины отверстия витков вторичной обмотки 3. В то же время индуктивность-го отверстия не увеличивается, так как она пропорциональная площади отверстия и обратно пропорциональна длине кар-каса, которые остаются неизменными.Таким образом, выбирая соответствующую длину каркаса 2 и толщину стенок стаканов 5 и 6, можно добиться увеличения взаимной индуктивности каждого отверстия со всеми остальными отверстиями по сравнению с прототипом.В предлагаемой конструкции трансформатора увеличивается также коэффициент связи между обмотками за счет уменьшения потоков рассеяния, которые проходят только через тонкие изолирующие слои. При строгом равенстве диаметров отверстий и их симметричном расположении в таком трансформаторе уменьшается чувствительность к посторонним внешним магнитным потокам.Таким образом, увеличение взаимной индуктивность параллельно соединенных витков вторичной обмотки трансформатора без увеличения индуктивности этих витков и увеличение коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками приводят к увеличению, по крайней мере, в два раза коэффициента трансформации предлагаемого сверхпроводникового трансформатора постоянного тока.