1
Изобретение относится к области технической; физики и может быть использовано, в частности, при создании энергетических сверхпроводящих индуктивных накопителей .4
Одной из основных задач для сверхпроводящих магнитных систем,, предназначенных для различного рода исследований и экспериментов, является обеспечение целостности системы после прохождения аварийных режимов, связанных с образованием нормальной зоны в сверхпроводниковом материале.
Наиболее приемлемым решением этой задачи является секционирование сверХ проводящей катушки.
Известна сверхпроводящая магнитная система, где секции катушки снабжены блоком обнаружения нормальной зоны, общим для .всей катушки, устройством защиты, содержащим шунт и производящим отключение источника питания от катушки, и сверхпроводящими переключателями, позволяющими производить последовательное соединение секций катушки с источником питания в нормальной работе системы и параллельное соединение с устройством защиты в аварийном режиме.
Более надежная сохранность системы обеспечивается при такой конструкции, где каждая секция катушки шунтирована нормальным металлом с удельным сопротивлением большим,чем сопротивление подложки сверхпроводника.Такое устройство системы способствует шунтированию сверхпроводника,перешедшего в нормальное состояние еще до срабатывания блока обнаружения нормальной зоны и отключения источника питания.
Известна также система, где каждая секция выполнена в своем криостате, снабжена блоком обнаружения нормальной зоны и внешним шунтом. Включенное в систему программное устройство обеспечивает одновременный вывод энергии из всех секций с разрывом электрической связи между секциями.
Все перечисленные конструкции позволяют сохранить систему без каких-либо повреждений. Однако при создании сверхпроводящих магнитных систем, предназначенных для применения в энергосистеме. в качестве накопителей или в ряде устройств, предназначенных для поддержан ия магнитного ПОЛЯ, возникает необходимость :обеспечить продолжение функционировакия системы и при необратимой понтере сверхпроводимости в одной или нескольких секциях катушки. Наиболее близкой к предлагаемой системе является система, содержашая сверхпроводящую секционированную катушку, каждая секция которой снабжена шунтом, .отключателем и соединенннм с ним блоком обнаружения нормальной :зоны, а также индуктивно связанную ;с катушкой и размещенную на общем с ней магнитопроводе обмотку устройЕТ аа защиты. Цель изобретения - обеспечение во можности сохранения работоспособности системы в заданных пределах выходных параметров при notepe сверхпроводимости отдельными секциями. Это достигается тем, что магнитопровод выполнен в виде последователь но, соединенных участков, состоящих из двух параллельных ветвей, одна из которых имеет зазор, и на ней размещена отдельная секция сверхпроводяще катушки магнитной системы,/ обмотка устройства защиты и шунт выполнены из сверхпроводящего материала, при.чем каясдый шунт размещен в зазоре ве ви магнитопровода, а секции сверхпроводящей катушки магнитной системы последовательно-соединены с источником постоянного тока. На чертеже изображена электрическая схема (функциональная) сверхпроводящей магнитной системы. Система содержит секции 1 сверхпроводящей катушки, каждая из которь снабжена шунтом 2, отключателем 3 и блоком 4 обнаружения нормальной зоны обмотку 5 устройства защиты, индукти но связанную с секциями катушки и . размещенную на общем с ними магнитопрсводе б, выполненном в виде последовательно соединенных участков 7, состоящих из двух параллельных ветвей, одна из которых имеет зазор а. Секции катушки последовательно соеди нены с источником 8 постоянного тока . Источник 8 .постоянного тока снабжен выключателем 9. Кроме того, на схеме показаны сеть 10- переменного тока, управл.яемы инверторный преобразователь 11 и кри стат 12. Работа сверхпроводящеймагнитной системы, например как накопителя энергии,осуществляется следующим образом. В режиме ввода тока от сети 10 через преобразователь 11 в секции 1 катушки сверхпроводящей магнитной системы источник 8 постоянного тока подключен с помощью своего выключателя 9, что обеспечивает временную перегрузку сверхпроводящих шунтов 2 Начиная с определенного значения введенного в секции 1 тока, источник 8 постоянного тока должен быть отключен, а каждый шунт 2 будет заперт магнитным полем только в своей секции 1, действующим в воздушном зазоре а, в котором размещен шунт 2. Обмотка 5 устройства защиты разомкнута. В таком состоянии система находится во всех режимах ее нормальной работы, т.е. при вводе, хранении и выводе энергии на потребителе. При появлении нормальной зоны в одной или нескольких секциях 1 катушки происходит срабатывание соответствукщих блоков 4 обнаружения нормальной зоны, которые подаютсигналы на срабатывание соответствующих отключателей 3 и на устройство защиты, что приводит к закорачиванию обмотки устройства защиты. Часть энергии, запасенной в отказавших секциях 1, передается на обмот ку 5 устройства защиты, выполненную также из сверхпроводящего материала и индуктивно связанную с секциями 1, а оставшаяся часть энергии рассеивается преимущественно на размыкаемых отключателях 3 внутри криостата 12. Поскольку вывод энергии из отказавших секций 1 катушки приводит к исчезновению магнитного поля в воздушных зазорах а этих секций, связь остальных секций 1 с сетью осуществляется с помощью шунтов 2, что позволяет сохранить работоспособность систеДальнейший вывод энергии из обмотки 5 устройства защиты осуществляется обычным путем, т.е. на внешний шунт,. Лучше всего такой вывод производить в режиме сохранения запасенной энергии. Помимо сохранения работоспособности такая система обладает меньшими габаритами и незначительным, дополнительньтм расходом сверхпроводящего материала, так как максимальная энергия, запасаемая в обмотке устройства защиты, составляет лишь незначительную часть энергии, запасенной во всех се.кциях 1 катушки сверхпроводящей магнитной системы. Формула изобретения Сверхпроводящая магнитная система, содержащая сверхпроводящую секционированную катушку, каждая секция которой снабжена шунтом, отключателем и соединенным с ним блоком обнаружения нормальной зоны, а также индуктивно связанную с катушкой и размещенную на общем с ней магнитопроводе обмотку устройства защиты, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности сохранения раработоспособности системы в заданных пределах выходных параметров при потере сверхпроводимости отдельными секциями, магнитопровод выполнен в виде последовательно соединенных участков, состоящих из двух параллельных ветвей, одна из которых име-. ет зазор и на ней размещена отдельная секция сверхпроводящей катушки
магнитной систеьы, обмотка устройства защиты и шунт выполнены из, сверхпроводящего материала, причем каждый шунт размещен в зазоре ветви магнитопровода, а секции сверхпроводящей катушки магнитной системы последовательно соединены с источником постоянного тока.
8
Г
П
гёпз-1 --I гптгтг--1-I
