Электромеханическое реле Советский патент 1977 года по МПК H01L39/00 H01F6/06 H01H51/00 

(54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ РЕЛЕ

1

Изобретение относится к криогенной электротехнике и может быть испольэовано для коммутации сверхпроводящих цепей.

Известны сверхпроводящие контактные устройства, обеспечивающие в положении

замкнуто сопротивление контактного

рехода до 10 ома , 2J .

Разработаны сверхпроводящие цепи с остаточным сопротивлением менее 10 ома Коммутация таких цепей упомянутыми приборами не представляется возможной.Уменшить сопротивление контактного перехода до величины 10 ома и менее сопряжено с созданием удельного давления на контакторе порядка 40 кг/см, достижение которого возможно лишь с применением сильноточной цепи управления. Для этого создано переключающее устройство, содержащее сверхпроводящий контактор, обмотку управления и экран .

Однако в этом устройстве положительный, эффект сопровожцается большим теплопритоком по электрическим вводам к гелиевой ванне, обеспечивающей низкотемпературный режим, что в конечном итога

приводит к большой потери дорогостоящего хладагента. Заметим, что при рациально рассчитанных электровводах, например с использованием испаряющегося гелия, кадый ампер передаваемого тока вызывает в ванне с жидким выделение мощности 0,004 Вт, которая испаряет гелий со скоростью О,1 мл в мин. Кроме того, из-з низКнх коэффициентов магнитострикции известных материалов,|Например при Т 4,2К.(54% Pt, 46% Fe), перемещение подвижного элемента контактора имеет малую величину, предопределяя этим боль- . Шую проходную емкость контактора.

Цель изобретения - расширение области применения реле и повышение его эффективности путем снижения теплопритоков по электрическим вводам цепи управления и уменьшения проходной емкости контактора.

Для этого устройство снабжено циклическим сверхпроводящим трансформатором и сверхпроводящим соленоидом, н в качестве обмотки управления электромеханического реле,.использована обмотка циклического сверхпроводящего трансформато-, pa, нагруженного на оомотку сьерхпроводящего-соленоида, причем контактор отделен от элементов цепи управления сверх проводящим экраном. На фиг. 1 изображена конструкция пред ложенного электромеханического реле для сверхпроводящих цепей, на фиг. 2 дана егс принципиальная схема. Электромеханические реле, расположенное в криостате 1, состоит из контактора в виде сверхпроводящих штырей 2 и мембраны 3, о.бмотки управления в виде циклического сверхпроводящего трансформа тора, нагруженного на сверхпроводящий соленоид 4 и сверхпроводящего экрана 5. Циклический сверхпроводящий трансформатор отделен от нагрузки сверхпроводящим экраном 6 и содержит повышающий трансформатор 7 постоянного тока, во вторичну обмотку 8 которого..- включены две перемычки 9, 1О магнитных ключей. Первич ная обмотка 11 трансформатора 7 и обмотки 12, 13 перемычек 9, 10 через клю чи 14, 15, 16 подключены к источникам 17, 18, 19 постоянного тока. Замьпсание .штьфей 2 мембраной 3 происходит после многократной подачи импульсов малой мощности в обмотку 11 в результате чего в соленоиде 4, замкнутом накоротко перемычкой 10 образуется незатухающий ток, магнитный поток которого наводит ток на поверхности мембраны 3 (глубина проникновения порядка сотен А ). Этот ток создает магн,итное поле, направленное навстречу магнитному полю соленоида 4, и в итоге их взаимодействия .ераникает сила, преодолевающая силу упругости мембраны 3 и прижимающая ее к щт рям 2. После уничтожения незатухающего тока мембрана 3 возвращается в первоначал нре положение под действием силы упругости Принцип работы циклического сверхпро водящего трансформатора следующий: 1.Ключ 16 разомкнут. Ключ 15 аамы кается, подключая обмотку 12 к источник 18. Под действием протекающего тока в обмотка 12 образуется магнитный поток, который выводит перемычку 9 из состояния сверхпроводимости. 2.Ключ 14 з.амыкается, подключая об мотку 11 к источнику 17. Протекающий п обмотке 11 ток создает магнитный ; пото который практически не вызывает возникновение тока в контуре обмотка 8 - перемычка 9 - перемычка Ю, так как перемычка 9 находится в нормальном состоянии. 3.Ключ 15 размыкается, образуя контур обмотка. 8 - перемычка 9 - перемычка 10, с которым оказывается сцепленным магнитный поток. 4.Ключ 14 размыкается, отключая обмотку 11 от источника 17, так как магнитный поток должен сохраниться неизменным, то в контуре -обмотка 8 - перемычка 9- перемычка 10 по закону Ленца наводится ток. Ток в контуре обмотка 8 перемычка 9 - соленоид 4 мал вследствие больщой величины индуктивности соленоида 4. 5.Ключ 16 замыкается, подключая обмотку 13 к источнику 19. Под действием протекающего тока в обмотке 13 образуется магнитный поток, ликвидирующий сверх проводимостьв перемычке 10. Поскольку поток не может исчезнуть в контуре об- мотка 8 - перемычка 9 - соленоид 4 наводится ток, 6.Ключ 16 размыкается, сверхпроводимость в перемычке 10 восстанавливается и в контуре соленоид //4 - перемычка 10оказьшается пойманным незатухаю щий ток. 7.Ключ 14 включается, и реле оказывается вновь подготовленным к следующему циклу. Предложенное устройство позволяет осуществить какое угодно число циклов. Максимальный магнитный поток, который можно получить в контуре соленоид 4 - перемычка 10 при бесконечном числе циклов равен произведению тока, наводимого в обмотке 8, на индуктивность соленоида 4. Отделение соленоида 4 от циклического сверхпроводящего трансформатора сверхпроводящим экраном 6 способствует уменьщению прямого прохождения тепла и радиоизлучений последнего к контакту. Предложенное электромеханическое реле для сверхпроводящих цепей создает существенный экономический эффект за счет использования в криогенных системах рефрижераторных установок меньщей холод опроизводительности. Формула изобретения Электромеханическое реле для сверхпроводящих цепей, содержащее сверхпроводящие контактор, обмотку управления и экран, отличающееся тем, что, с целью расщирения области применения реле и повышение его эффективности путем снижения теплопритоков по электрическим вводам цепи управления и уменьшение проходной емкости контактора, устройство снабжено циклическим сверхпроводящим трансформатором и сверхпроводящим соленоидом, и в качестве обмотки управления использована обмотка циклического сверх