Образец для измерения электропроводности гиперпроводящих шин,преимущественно прямоугольного сечения,при поперечном сжатии Советский патент 1984 года по МПК H01F7/20 

Изобретение относится к элекчротехнике, в частности к конструирова-; нию мощных гиперпроводящих электромагнитов, преимущественно на основе высокочистого алюминия, и исследованию свойств гиперпроводников. Известно изготовление .мощных элек тромагнитов с использованием гиперпроводников, .т.е. йроводников из вы;сокочистых металлов с высоким совершенством внутренней структуры, испол зуемых при криогенных температурах (соответствующих жидкому гелию или водороду), электросопротивление которых в тысячи и десятки тысяч раз ниже обычного зфовня. Приближаясь по этому показателю к техническим сверх проводникам, они выгодно отличаются от них дешевизной, доступностью,усто чивостью к внещним воздействиям, про ;стотой и надежностью. Однако, как у Гвсех высокочистых металлов, механи ческая прочность гиперпроводников сравнительно невысока и при их использ вании в эбмотках моющих электромагнигов, где возникают большие электромагнитные нагрузки, часто оказьюает ся недостатЬчной. В таких случаях обычным приемом является искусственное упрочнение обмотки путем введени силовых элементов, например бандажирующих лент, наматываемых одновременно с токопроводящими и служащих для них жесткой опорой ClJ. : Однако, хотя при этом существенно снижается растяжение проводника, остается возможность его поперечного сжатия в рабочих условиях(в ре зультате прижатия к бандажу) и опасность пластического вытекания металла в боковых направлениях, что приводит к нарушению первоначально упорядоченной структуры и соответственно возрастанию электросопротивления относительно исходного уровня, зна ние и учет которого необходим для проектирования. Исследование зависимости электросопротивления гиперпроводников от мехнагружения проводят в среде жидкого гелия или водорода, а вследствие высокой проводимости и невозможности использования модельных образцов из-за чувствительности гиперпровод ник6,в к размерам и форме поперечного сечения (так называемого размерного эффекта) для получения уверенно регистрируемого сигнала на уровне 10 -10 В необходимо иметь длинные - в десятки сантиметров, образцы и обеспечить однородность их рабочих условий. Соответствующие сложности возрастают при необх эдимости моделирования условий поперечного сжатия гиперпроводников как из-за сложности размещеч ния длинньк образцов поперек криостата вместе с нагружающим устройством, так и обеспечения однородности мехнагружения . Наиболее близким к изобретению является образец в виде отрезка испытуемой машины с токовыми и потенциальными контактами, который снабжен жесткими проставками из изоляционного материала в виде пластинок с дистанционирующими. выступами с противоположных сторон, отрезок шины -имеет зигзагообразную форму с прямолинейными деформируемыми участками, а проставки установлены одна против другой между зигзагами так, что дистанционирующие выступы прилегают к деформируемым участкам. Исследуемая шина сжимается силой Р по прямолинейным участкам между дистанционирующими проставками, так что сигналы падения электрического напряжения Д U(l) по отдельным участкам многократно суммируются {2J, Недостатком этого решения является прерывистый характер нагружения, прикладываемого к большому.числу пространственно разделенных рабочих участков, в результате чего возникает множество концевьрс зон, ,длина влияния и характер нагруженного состояния которых уче.ту не поддается. Соответственно при обработке экспериментальных данных в ряде случаев возникают трудно объяснимые погрешности. Трудности усугубляются при усложнении экспериментальных условий: при моделировании нагружение в поперечном магнитном поле, более полно имитирующем условия в обмотках электромагнитов, трудно обеспечить однородность по всей длине участков, без существенного увеличения размеров элект1 омагнита при моделировании отжига структурных дефектов путем пропускания сильноточных импульсов часто происходит разрыв образца по боковым незакрепленным участкам между прощадками нагружения изтза самовзаимодействия токов. Обпщми признаками предлагаемого образца и прототипа являются преимущественно прямоугольное сечение шины и наличие электроизоляционных дистан ционирующих проставок между отрезками образца. Цель изобретения - упрощение испытаний и повьшение точности измерений путем придания образцу формы, позволяющей производить его однородное нагружение по всей требуемой длине при разнообразных условиях испытаний. Цель достигается тем, что образец для измерения электропроводности гиперпроводящих шин, преимущественно прямоугольного сечения, при поперечном сжатии, имеющий витую форму с жесткими проставками между рабочими поверхностями, выполнен в виде цилиндрической спирали, между поверхностями сжатия которой расположена спирально-цилиндрическая проставка. Использование образца предлагаемого вида позволяет получить большую длину рабочего участка при малом объ ме устройства в целом за счет исполь зования практически всей длины образ ца. При этом концевые зоны нагружения и неподкрепленные участки сведены до минимума. Упрощается изготовление самого образца за счет возможности придания ему нужной формы изгибочным устройством по шаблону. В результате упрощается и ускоряется проведение исследований и повышается точность получаемых результатов и соответственно качество конструктирования электромагнитов. На фиг. 1 представлена схема образца вместе с устройствами нагружения; на фиг. 2 и 3 - конструкция матрицы и пуансона. Исследуемый образец - отрезок гиперпроводящей шины предварительно специально изогнут в виде циндрической спирали и отожжен для исключения влияния структурных дефектов гиба. Спирально-цилиндрическая прочная проставка 2 между витками шины выполнена из жесткого материала, способного без искажения передавать усилия на шину с витка на виток. Исследуемый образец с проставкой находится между пуансоном 3 (фиг.2,3) и матрицей 4, причем при необходимости ограничить возможность течения материала шины в боковых (в данном случае - радиальных) направлениях матрица снабжается цилиндрическим буртиком 5, а пуансон - буртиком- 6, что позволяет создавать условия, в желаемой степени воспроизводящие всестороннее сжатие шины, оптимальное для работы гиперпроводников. Это позволяет резко сократить объем необходимых экспериментов за счет возможности экстраполяции ограниченного числа измерений на все возможные случаи, упростить расчеты и повысить их точность. Полученный результат представляет интерес для физики твердого тела, в частности понимания деформационных процессов. Предложенный образец за счет упрощения изготовления доступен для воспроизведения, за счет повышения точности измерений с помощью образца снижается объем необходимых исследований.

ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ГИПЕРПРОВОДЯЩИХ, ШИН, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ, ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ СЖАТИИ, имеющий витую форму с жесткими проставками между рабочими поверхностями, о тличающийся тем, что, с целью упрощения испытаний и повьшения точности измерений, он выполнен в виде цилиндрической спирали, между поверхностями сжатия которой расположена спирально цилиндрическая проставка. (П