Трансформатор Советский патент 1976 года по МПК H01F27/36 

(54) ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относнтся к трансформаторам с ограничением тока для зашиты водключ- нных сверхпроводящих элементов установки от повьшениых то.ов короткого замыкания.

Известно подключение к элементам устройства сильноточных криотронов из сверхпроводящего тороидального и уп- равляюшего. проводников и подключениекатушек, заэкранированных сверхпроводящим материалом, либо выполнение трансформаторов с высоким напряжением короткого замыкания, что ведет к возникновению больших полей рассеяния, в результате чего в сверхпроводниках возникают большие потери в переменном поле. Поэтому трансформаторы со сверхпроводящими обмотками выполняются так, что содержат незначительное напряжение короткого замыкания, приводящее к высокому току короткого замыкания.

Для ограничения без дополнительных устройств избыточных токов или токов короткого замыкания сверхпроводящими элементами без потери сверхпроводимости в главных каналах рассеяния, образованных обмотками трансформатора, раз;мещены сверхпроводящие экраны, в резултате чего образуется объем, свободный iOT электромагнитных полей при нормальной работе трансформатора. Для экрани1рования полей рассеяния в зоне обмоток выполнены сверхпровод5пдие экраны поперек полей рассеяния.

На фиг. 1 схематически изображено .описываемое устройство в продольном разрезе (на диаграммах а и б идеализированная зависимость полей рассеяни В (f ); на фиг. 2 - описываемое устройство с электромагнитным проводником (на диаграммах а и (5 -идеализированная зависимость полей рассеяния В (Г); на фиг. 3 - списываемое устройство с экраном, размещенным внутри обмотки (на диаграммах а и 5 5вдеализиро ванная зависимость полей рассеяния В (Г) вдоль линий пересечения А-А и Б-Б,

Между обмотками 1 и 2 в главном канале рассеяши размещена экранирующая сетка 3. Обозначенная пунктиром оболоч ка криостата 4 указывает, что обмотка 1 расположена в зоне нормальных температур. Обе обмотки могут быть расположены также в зоне окружающей или низкой температуры. При превышении критическо электромагнитной напряженности попя сет ки 3 заьисимость поля Б ( f ) по фиг. 1а Преобразуется соответственно в зависи-(мость поля по фиг. 16 в пересчете на равную намагничиваюшуюсилу обмоток и 2. Повышение напряжения тока короткого замыкания показано на диаграмме 16 Экран 5 (фиг. 2) изображен открытым с одной стороны. Внутри экрана5: либо 3 {фиг. 1 и 3) может быть предусмотрен электромагнитный проводник, усиливакяций описываемый эффект, что иаглядно1:Покаэанй; -на диаграммах зависимости полей рассеяния В ( ) нафиг.2 и 26. Электромагнитный проводник 6 может иметь щели или зазоры 7, оказывающие влияние на индукцию в электромагнитном проводнике. Внутри обмотки 2 (фиг. 3) размещены экраны 8, способствующие ослаблению поля рассеяния в зоне обмотки 2, как показано на характеристике Б ( ), вдол , линий пересечения А-А и Б-Б. Периоду прекращения сверхпроводимости экрана 3, и 8 соответствует характеристика Б (/ (фиг. 16). Экранирующие элементы 3, 5, 8 не должны образовывать замкнутого витка, т. е., они должны быть снабжены шлицем, причем щлицы должны быть уста новлены со смещением относительно друг друга Сверхпроводящие экраны в главном канале рассеяния выполнены в виде сетки которая мож iT иметь с торцевой стороны отверстие, У щлицев между внутренним и наружным цилиндрами предпочтительно выполнить проводящее соединение. Для дальнейшего повышения напряження тока короткого замыкания внутри; сетки установлен ферромагнитный материал, который находится преимущественн в зоне нормальной температуры. Для ока зания воздействия на индукцию в ферромагнитном материале он может быть вы.полнен с зазоракти или щелями. Сверхпроводящие экраны выполнены, например, из ткани, оплетки из фольги, или иначе разделенного материала, причем места стыков отдельных элементов должны быть выполнены с .достаточным 11ерек ытием. Описываемое устройство работает следуюии м образом. Сверхпроводящие экраны при превыше- ИИ критической электромагнитноГ. напряженности полей рассеяния переходят в нор«лальный режим проводимости. В Этом режиме они пронизываются электромагнитными полями. По величине объема обмотки, пронизываемого электромагнитными полями в нормальном режиме проводимости экранировок, повыщается напряжение тока короткого замыкания, в результате чего возникает эффект ограничения тока. Благодаря соответствующей установке и выбору сверхпроводящего материала устанавливается ограничиваемая сила перегрузочного тока.Отношение значений напряжения тока короткого замыкания после (J, и перед ограничением тока выражается фор- мулой и(У + и- - --v 1 „ ияп С ., а. .с.а, где О) , (2 , Ctj и а - размеры по фиг. 1; fU - эквивалентная магнитная проницаемость экранированного пространства между обмотками, причем yU 1; Cli С2, Сз - коэффициенты, учитывающие ослабление поля установкой сверхпроводя ших экранов внутри обмотон, причем С и С2 1,О, а Сз 1,О. Формула изобретения 1.Трансформатор, содержащий обмотки, по крайней мере, одна из которых сверхпроводящая, образующие главные каналы , рассеяния, по крайней мере одна из ток находится в зоне низких температур, и сверхпроводящие экраны, о т л и ч а щ и и с я тем, что, с целью ограничения токов короткого замыкания без нарушения сверхпроводимости обмоток, сверхпроводящие экраны размещены в главных каналах рассеяния и в зоне обмоток поперек поля рассеяния. 2.Трансформатор по п. 1, о т л ичающийся тем, что сверхпроводящие экраны в главном канале рассеянния выполнены в виде сетки, имеющей с одной торцевой стороны разрез. 3.Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что сверхпроводящие экраны выполнены в виде слоев сверхпроводящей оплетки, например из фольги, причем стыки слоев выполнены с перекрытием. 4. Трансформатор по пп. 2, 3, от л и ч а ю щ и и с я тем, что в сверхпроводящем экране размещен магнитопро- вод, выполненный с воздушными зазорами.