Мощный криотрон

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 51)5 " О 1 1. 39/20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН юл. М 12ектродинамики АН УСский институт ЦЭФМ Иевченко (80)нак (СБ) кий, О. А ислав Це .8) физи 198 Введени М.: На е св :1 983 тель(54) МОЩНЬ 1 И КРИОТРОН (57) Изобретение относкриогенной электротехнибыть использовано в качпроводящих ключей преобэлектрической энергии.ние быстродействия мощи снижение мощности .упрада сверхпроводника на тся к обласки и можетестве сверх азова выше она, схого крио лен зготовл зо ктро ован ключеи п кой энер является повыш щно го крио трон ретенияствия мо Целью изобние быстродейснижение мощи вления и рас изготовление сти ка н а сверхпров бмотки упраНа фиг, 1 редлагаемый пения,схема ти изображен отрон, общинмощнь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕ 7 ЕЛЬСТВУ(71) Институт эи ЭлектротехничСАН (СЯ)(56) 1 Цмидт В. Всверхпроводникос. 88-198,АвторскоУ 1130148,тение относится к криоген хинке и может быть испо качестве сверхпроводящих еобразователей электричес обмотки управления, В мощном криотроне трубки безиндуктивного сверхпроводящего ключевого элемента по высотеобмотки управления разделены на полосы продольными параллельными прорезями. Прорези заполнены материалом, отличньк по токонесущим свойствам отсверхпроводника ключевого элемента.Каждая вторая продольная полоса трубки выполнена из сверхпроводника первого рода и снабжена поперечными разрезами, следующими вдоль трубки содинаковым шагом. С целью повьппениятехнологичности трубки ключевого элемента выполнены из многожильногосверхпроводникового композита, Трубкимогут быть выполнены из трех слоевсверхпроводника, между которыми расположены слои диэлектрика, причемсредний слой выполнен из сверхпровод,.ика второго рода, а крайние - изсверхпрододника первого рода, и продольные полосы в них чередуются.3 з,п. ф-лы, 4 ил. вид; на фиг. 2 ; трубка его ключевого элемента; на фиг. 3 и 4 - примеры конкретного выполнения трубок ключевого элемента, позволяющие облегчить изготовление устройства.Мощный криотрои (фиг, 1) содержит безындуктивный ключевой элемент 1, выполненный из одинаковых тонкостенных трубок 2 (они могут быть любого сечения), параллельных одна другой, концы которых электрически соединены сверхпроводящими перемычками 3, силовые выводы 4 ключевого элемента 1, охватывающую его сверхпроводящую обмотку 5 управления, ее выводы 6, подключенные через блок 7 управления к источнику 8 электрической мощности. системы управления, Стенки соседних трубок 2 со встречно направленными электрическими токами прилегают друг к другу через электроизоляцию 9. КлюО чевой элемент 1 и обмотка 5 помещены в криостат 10 с низкотемпературным хладагентом. Прилегающие друг к другу стенки соседних трубок 2 по высоте обмотки 5 снабжены узкими продольны 5 ми прорезями 11, заполненными диэлектриком 2. Поперечными разрезами 13 могут быть снабжены каждая вторая по периметру трубки 1 продольная полоса 14, причем при этом они могут быть выполнены из сверхпроводника первого рода (на фиг. 1 и 2 затемнены). Чередующиеся с ними полоски 15 выполнены из сверхпроводника второго рода и при наличии разрезов 13 только полоски 15 являются коммутирующими, На фиг. 3 изображено сечение трубки 2, выполненной из многожильного сверхпроводящего композита, где показаны сверхпроводящие нити 1 б и диэлектрическая илиЗО нормально проводящая матрица 17, На фиг, 4 изображен элемент сечения трубки 2, выполненный методом напыления, где показаны подложка 18, слой сверх- проводника второго рода, например нитрида. ниобия 19, тонкие слои изоля 35 тора 20, например БЬО или БхО, толстые слои (более 1 мкм) сверхпроводника первого рода с поперечными разрезами 21, диэлектрическое заполнение 22 прорезей 11.Устройство работает следующим образом.Переключение ключевого элемента 1 из сверхпроводящего состояния в нормальное (отключение мощного криотрона осуществляется при подключении к выводам 6 обмотки 5 управления, блоком 7 управления источника 8 электрической мощности системы управления, работающего в режиме источника напряжения.50 При этом в трубках 2, нндуктивно связанных с обмоткой 5, наводится ЭДС, направленная перпендикулярно продольным прорезям 11, причем ЭДС включаезся поспедовательно прорезям 11 и уравновешивается падениями напряжения на их сопротивлениях. Мощность источника 8, отношение ширины полос 14 и 15 к ширине прорезей 11, материалы полос 14 и 15 подобраны так, что начинается сильная инжекция квазичастиц в сверхпроводник полос 15, не имеющих разрезов 13 и включенных электрически параллельно в силовую цепь, переводящая сверхпроводники по обе стороны полосы 11 на глубину диффузии квазичастиц (на глубину приблизительномкм) в нормальное состояние.Следующее отключение криотрона осуществляется при подключении к выводам б напряжения обратной полярности.При этом ток в обмотке управления уменьшается от максимального, проходит через нуль и нарастает до максимального значения обратного направления,Таким образом, в открытом состоянии криотрона сверхпроводящий ключевой элемент находится в управляющем магнитном поле, параллельном транспортному току.Формула из обретенияМощный криотрон, содержащий безындуктивный сверхпроводяший ключевой элемент выполненный из одинаковых трубок, параллельных одна другой, концы которых электрически соединены друг с другом и с силовыми выводами ключевого элемента, и систему управления, сверхпроводящая обмотка управления которой охватывает ключевой элемент и расположена соосно с ключевым элементом, а ее выводы подключены к блоку управления, о т л и ч а ю - щ и й с я тем,. что, с целью повышения быстродействия и снижения мощности управления и расхода сверхпроводника на изготовление обмотки управления, трубки ключевого элемента по высоте обмотки управления разделены на полосы продольными параллельными про" резями, заполненными материалом, отличным по токонесущим свойствам от сверхпроводника ключевого элемента.2, Криотрон по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждая вторая продольная полоса трубки выполнена из сверхпроводника первого рода и снабжена поперечными разрезами, следующими вдоль трубки с одинаковым шагом.3, Криотрон по п, 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности, трубки клю чевого элемента выполнены из многожильного сверхпроводникового композита,4. Криотрон по пп, 1 и 2, о т - ,л и ч а ю щ и й с я тем, что трубкйключевого элемента выполнены из трех 554050 6слоев сверхпроводника, между которыми расположены слои диэлектрика причем средний слой выполнен из сверх- проводника второго рода, а крайниеиз сверхпроводника первого рода и продольные полосы в них чередуются.441 ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О из аказ 4 Б 1 НИИПИ Го арствен 113дписное киям и открытиям при ГКНТ С ая наб., д, 4/5 го комитета по изобре 5, Москва, Ж, Раув