Сверхпроводящий провод Советский патент 1988 года по МПК H01B12/00 

;о

Изобретение относится к электротехнике, а именно к сверхпроводящим обмоточным проводам для создания переменных полей.

Цель изобретения - обеспечение работоспособности провода при частотах изменения магнитного поля порядка и вьппе 50 Гц с амплитудой не менее 2 Тл путем уменьшения величины мощ- ности потерь энергии при сохранении высокой токонесущей способности.

Сверхпроводящий провод содержит группу единичных проводников со сверхпроводящими волокнами в резистивной матрице, скрученных между собой, причем матрица выполнена из материала с удельной проводимостью G 2 10 1/OMiM, например из титана, ванадия или ниобия, а диаметр единичного проводника D, и диаметр сверхпроводящих волокон удовлетворяют соотношению

L - шаг скрутки единичных проводников;

X - коэффициент заполнения еди- ничного проводника сверхпроводником;

В 4fB - скорость изменения

,м

магнитного поля;

величина критического тока, полученная по экспериментальной эольт-амперной характеристике сверхпровод- ника.

Работоспособность провода определяется из условия сохранения стационарного распределения температуры по сечению провода, причем отличие температуры в центре провода от температуры границы, омьшаемой жидким гелием, не должно превосходить нескольких сотых Кельвина во избежание локальных перегревов. Совместное решение уравнений тепловой и электромагнитной диффузии для прохождения конструкции провода и экспериментально определяемой реальной переходной характеристикой сверхпроводящего материала дает условия работоспособности провода с учетом мощности кооперативных потерь и гистерезисных потерь в сверхпроводящих волокнах.

с

50

5

5

0

с

0

5

Неравенство, выражающее условие работоспособности, представляет собой взаимосвязь параметров провода - физических величин, характеризующих его в статическом состоянии, а именно геометрических размеров: диаметра волокон d, диаметра D единичного проводника,шага скрутки L,коэффициента заполнения Я со статическими электрофизическими характеристиками: матрицы - через удельную проводимость G и сверхпроводника - через параметры статической вольт-амперной характеристики „, Е, Т„. При этом скорость изменения магнитного поля В является численным параметром

1 / (B-d/2E)

Пример 1. Провод содержит 211 единичных проводников диаметром 0,25 мм. Каждый единичный проводник содержит по 121 Nb-Ti волокну диаметром 1,0 мкм в титановой резистивной матрице с (5 240 1/Ом«м. Шаг скрутки L 2 мм. При этом сверхпроводящий провод при плотности тока 1 З-Ю А/М вьщеляет мощность, меньшую или равную 0,26 Вт/см при амплитуде магнитного поля Вм 2Тл и частоте f 50 Гц.

Пример 2. Провод содержит 37 единичных проводников диаметром D 60 мкм. Каждьй единичный проводник содержит 10 Nb-Ti волокон диаметром d 0,13 мкм в ниобиевой резистивной матрице с у 2-10 . Шаг скрутки L 1,5 мм. Провод рабо- тоспособньй при амплитуде магнитного поля В;,, 4Тл и частоте f 50 Гц.

Изобретение позволяет получить сверхпроводящий провод, работоспособный при частотах изменения магнитного поля порядка и вьщ1е 50 Гц и скоростях изменения магнитного поля порядка и выше 100 Тл/с, что обеспечивает возможность создания сверхпроводящих магнитных систем для работы на промьшшенных частотах с амплитудой магнитного поля несколько тесла.

Формула изобретения

Сверхпроводящий провод, содержащий группу единичных проводников с сверхпроводящими волокнами в реэистивной матрице, отличающий- с я тем, что, с целью обеспечения работоспособности при частотах изменения магнитного поля порядка и выше 50 Гц с амплитудой Вм не менее 2 Тл путем уменьшения величины мощности потерь энергии при сохранении высокой токонесущей способности, единичные проводники механически скручены, матрица выполнена из матери- ела с удельной проводимостью (2-10 , а диаметр единичного провода DI и диаметр сверхпроводящих волокон d удовлетворяют соотношению

1

2,9-10- б

ij.B.,v..(|b) .

где L - шаг скрутки единичных проводников ;

Х - коэффициент заполнения сверх- проводником; В скорость изменения магнитного поля;

Ij. - величина критического тока, определенная по эксперимен- тальной вольт-ампериой характеристике сверхпроводника.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технической сверхпроводимости. Цель изобретения обеспечение работоспособности проводов при частотах изменения магнитного поля порядка 50 Гц и вьше с амплитудой не менее 2 Тл путем уменьшения величины мощности потерь энергии при сохранении высокой токонесущей способности. Единичные проводники скручены, матрица выполнена из материала с удельной проводимостью не более 2-10 1/ОМ М. Диаметр единичного провода и диаметр сверхпроводящих волокон должны удовлетворять определенному соотношению, зависящему от шага скрутки единичных проводников, коэффициента заполнения сверхпроводников, скорости изменения магнитного поля и величины критического тока.