Устройство для эвакуации энергии из магнитной системы

Номер патента: 690583

Авторы: Анищенко, Образцов, Хорев, Шишов

ZIP архив

Текст

Союз Советских Социалистических Веспублик(22) ЗаЯвлено 07.07.76 (21) 2383458/24-07 51) М, КлгН 02 Н исоединением заявкиеударотвеииый комитет СССР о делам изобретений и открытий(71) Заявитель Я ЭВАКУАЦИИ ЭНЕРГИИ ИЗ МАГНИТН СИСТЕМЫ(54 УСТРОЙСТВ Изобретение относится к электротехникеи касается устройств эвакуации энергии, запасенной в обмотках крупных сверхпроводящих магнитов, индуктивйых накопителей,электрических машин и других устройств вслучае внезапного перехода их обмотокизсверхпроводящего в нормальное состояние,Оно может быть также использовано в схемах гашения магнитного поля крупных син.хронных электрических машин обычного ис.полнения с тиристорными преобразователями, 1 а,По основному авторскому свидетельствуЮф 523477 известно устройство, состоящее изподсоединенйого последовательно к магнитубыстродействующего выключателя, например,тиристорного, и подсоединенной к выводамвыключателя дугогасительной решетки, шун.тированной проходящей сквозь диски решетки плавкой проволокой, Причем в схемах стиристорным выключателем с конденсаторным перехватом, с целью предотвращенияпреждевременного перегорания проволоки,последовательно с решеткой подсоединен диод(диоды),Устройство эвакуации с использованием тиристорного выключателя имеет следующие недостатки, При нормальной работе устрой.ства плавкая проволока длительно обтекается частью тока от источника питания, величина которого ограничивается омическим сопротивлением диода (диодов) в прямом направлении и сопротивлением проволоки. Повреждение диода (или части диодов) в этой последовательной цепочке может привести либо к недопустимому нагреву проволо.ки, либо к увеличению тока через нее до такой величины, прн которой проволока пе. регорит, т.е, выйдет из строя все устройство эвакуации энергии, Режим длительного проте. кения тока через плавкую проволоку при. водит к необходимости увеличения сечения последней по сравнению с тем, которое требуется только для инициирования электры.ческой дуги одновременно во всех проме.жутках дугогасительной решетки. Кроме этого, время плавления проволоки (соответственно, ее сечение) в схеме прототипа выбирается, например, в соответствии с практическим током сверхпроводящего магнита и должнобыть больше времени отключения тиристорно.го выключателя, что необходимо дпя полного окончания процесса рекомбинации носителей зарядов в тиристорах после нх закрытия,При этом моментом отключения считаетсямомент полного перехвата тока из тиристоровцейью с конденсаторами, Не всегда заранеес достаточно высокой степенью точности из.вестно, прн каком токе может случиться пе. 10реход сверхпроводящего магнита в нормаль.ное состояние. Более того, переход можетпроизойти и по причинам, не связанным спревышением критических параметров (поте.ря вакуума в криостате и резкое снижение 15"уровня жидкого гелия, повреждение или по ломка сверхпроводника под действиемйондеромоторных усилий и т,п,). В этих слу-чаях" проволока, шунтирующая диски дугогаснтельной решетки, рассчитанная по величине 2 окритического тока, будет сгорать медленнее(при токах, меньших расчетных), т.е, снижа;ется быстродействие устройства в целом, Увеличение сечении плавкой проволоки нежелательно еще и потому, что при ее сгорании 25внутри решетки будет оставаться большебрызг" метзлла, в большей степени будут метзллизироваться торцы изоляционных прокладокрешетки, что повышает опасность закорачива.ния отдельных промежутков и снижает эф- ЗОфективность работы устройства в целом. Та-,ким образом, наличие в устройстве (в варианте с тиристорным выключателем) группыпоследовательно-параллельно включаемыхдиодов и плавкой провапоки увеличенного 35(по сравнению с необходимым; только дляинициирования электрической дуги непосред ственно в решетке) сечения, длительно обтекаемой током, снижает надежность работыустройства эвакуации и не обеспечивает ми онимзльное время коммутации при всех режимах эвакуации энергии,Целью изобретения является уменьшениевремейй коммутации и повышение надежности работы устройства эвакуации с шунтированной плавкой проволокой дугогасительнойрешеткой в схемах, нзпример, с тиристорнымвыключателем.Для этого в устройстве дпя эвакуацииэнергии, содержащем быстродействующий вы. 50ключатель (например, тиристорный) с подсоединенной параллельно ему шунтированнойплавкой проволокой дугогасительной решеткой,." "вместо диода последовательно с решеткойсоединено включающее устройство, например, 55разрядный промежуток.На чертеже изображена сверхпроводящая маг.нитная система с устройством однократной эвакуации энергии с использованием в качест. ве быстродействующего - тирнсторного выключателя, а в качестве включающего устройства -разрядного промежутка.Устройство содержит ппавкую проволоку 1, подсоединенную к крайним дискам дуго. гасительной решетки 2 и изолированную отвсех других дисков. Последовательно с ре.щеткой установлено включающее устройство3, например, дуговой разрядник. Цепочкаиз последовательно соединенных элементов2 и 3 подсоедннена к выводам быстродей-ствующего (тнристорного) выключателя 4 (обведен штриховой линией), через который один из выводов магнита 5 соединен с од. ним из полюсов источника 6 питания; дру.гой вывод обмотки подсоединен непосредствен.но ко второму полюсу источника питания. Всостав тиристорного выключателя входят:силовая тиристорная группа 7 (условно пока.зана одним тиристором), упрзвляющий тирис.тор 8, конденсаторная батарея 9 и зарядноеустройство 10 с блоком управления тиристо.рами (на чертеже не показано),Устройство работает следующим образом,По сигналу чувствительного датчика, фиксирующего переход обмотки магнита 5 в "нор.мапьное" (иесверхироводящее) состояние, пода.ется команда на блок управления тиристора.ми 7 и 8, которым снимает сигнал (при егоналичии) с тиристорэ 7 и подает сигнзл наоткрытие тиристора 8. Тиристор 8, открывэ.ясь, подает нзпряжение обратной полярйостинэ тиристор 7 от иредварителью заряженнойот устройства 10 конденсаторнои батареи 9.В резулвтате ток от источника 6 питания кмагниту 5, продолжая протекать через вы.ключатепь 4, полностью "перехватывается" иэцени с тиристорами 7 цепью с конденсатора.ми 9. Через иромежуток времени, необходимыйдня рекомбиюцш юситепей заряда в тиристорах 7 после момента ."перехвата" (100 мксек),жристоры 7 полностью закрываются, а. кон.деисэторы 9 йерезаряжаются до напряжения(до срабатывания устройства), и достаточногодпя срабатьйЖия разрядного промедутка 3.При этом напряжение срабатывания промежутка 3 заранее выбирается большим, чем нзлряжение предварительного заряда конденсаторов9, с той цепью, чтобы исключить ложное сра.батывзние разрядного промежутка при открытии тиристоров 8, В момент пробоя разрядного промежутка 3 по плавкой проволоке 1йачйнает протекать ток сверхпроводящего маг-.-нита 5, проволока сгорает и инициирует электрическую дугу, одновременно во всех проме690583 устройство для эвакуатии энергии из магнитной системы по авт, св, Мф 523477, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени коммутации и повышения надежности работы, в устройство введен включаю.щий элемент, предназначенный для срабатывания при повышении напряжения, например,разрядник, включенный последовательно сдугогасительной решеткой,жутках дугогаснтельной решетки 2. На решетке, а следовательно, и на концах магнита 5 сразу возникает номинальное напряжение, кото. рое в течение всего процесса эвакуации оста. ется неизменным, 5В качестве разрядного промежутка может использоватъся, например, дуговой разрядник многократного действия типа РА - 21 - 2, при меняемый для затцитгд цепей возбуждения крупных синхронных машин от перенапряжений и И выпускаемый Ленинградским электротехничес. ким объединением "Электросила". Разрядник . этот прост по конструкции и надежен в ра. боте,: многократное его действие обеспечи ьвается за счет применения кольцевых элект- т 5 родов и магнитного дутья (от постоянных магнитов), Пробивное напряжение разрядны. ка выбирается в широких пределах за счет изменения давления воздуха (или другого газа), заполняющего его внутреннею полость, го Разрядник рассчитан на длительное пропускание больших сопровоздающих токов -с амп. литудой до 5 кА при среднем значении тока до 1 кА в течение 1 секБыла опробована одноразовая эвакуация 25 энергии с использованием серийной дугогаси тельной решетки, шунтированной одной медной плавкой проволокой 0,35 мм, и дугово- го разрядника тяпа РА.21.2, Прн эвакуации запасенной энергии порядка 26 кДж при то- Зо ке 2 кА получено время от срабатывания разрядника до начала эвакуации энергии при постоянном номинальном напряжении решет. ки, равном 1 кВ, около 2 мсек,Эффективность устройства заключается в з 5 следующем. В схеме с тиристорным выключателем введение последовательно с решеткой включающего устройства предотвращает протекание по плавкой проволоке тока в нор. мальном режиме работы, что позволяет применять для шунтирования дугогаснтельной решет. ки плавкую проволоку минимального сечения (независимо от величины тока, при которой может произойти авария). Это новышает быстродействие устройства в целом, Кро 45 ме того, при плавлении такой проволоки выделяется меныпее количество паров и расппавьленных брызг металла, т,е повышается надежность работы дугогасительной решетки.Экономический эффект от использования изобретения для защиты крупных сверхпроводящих систем, в частности, сверхпроводящего ускорителя релятивистских ядер - "Нуклотрона", основан на достижении безопасности сверхпроводящих обмоток ускорителя даже в случае их аварийного перехода из сверх. проводящего в нормальное состояние. Необ. ,ходимыми условиями достижения такой без"опасности является, во-первых, четкая работа чувствительного датчика перехода, во-вторых достаточно высокая злектрическая прочность электроизоляционной конструкции всей магнит. ной системы, что:позволит вести эвакуациюэнергии при постоянном напряжении, величина которого определяется конструкцией сверхпро. водника и обмотки магнитов, а также величиной запасенной энергии системы. Вопросы же коммутации тока и эвакуации энергии решаются с помощью предлагаемого устройства оптимальным образом, Трудно дать конкретное выражение величины экономичес. кого эффекта в денном слуее, поскольку мпросьт экономики в бурно развивающейся технической сверхпроводимости еще недостаточно разработаны. Однако следует указать, что, с одной стороны, ориентировоч. ная стоимость дипольного магнита "Нуклотрона" составляет порщка 100 тыс. рублей, а с другой, стороны, нам неизвестны другие, эквивалентттьте до оптимальности прттесса, способы эвакуации энергии из подобных сверхпроводацих магнитных систем. Формула изобретения. Зрдерновская авнтель Ю. Макарычевред,М,Петко ., Корректо Ю, Челюканов Тех Заказ 5977(50 ПодпиСССР ное/5 113 Патент", г. Ужг ная, 4 нал Тираж 857ИИПИ Государственного комитетапо дейамизобретений и открытийМосква, Ж - 35, Раушская наб., д

Смотреть

Заявка

2383458, 07.07.1976

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

АНИЩЕНКО НИКОЛАЙ ГРИГОРЬЕВИЧ, ОБРАЗЦОВ ВИКТОР АЛЕКСАНДРОВИЧ, ХОРЕВ ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ШИШОВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H02H 3/02

Метки: магнитной, системы, эвакуации, энергии

Опубликовано: 05.10.1979

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-690583-ustrojjstvo-dlya-ehvakuacii-ehnergii-iz-magnitnojj-sistemy.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для эвакуации энергии из магнитной системы</a>

Похожие патенты