Устройство для эвакуации энергии из магнитной системы Советский патент 1979 года по МПК H02H3/02 

ком сверхпроводящего магнита и должно быть больше времени отгатючения тиристорно го выключателя, что необходимо для полного окончания процесса рекомбинации носителей зарядов в тиристорах после их закрытия При этом моментом отключения считается момеет полного перехвата тока из тиристоро це11ью с конденсаторами. Не всегда заранее с достаточно высокой степенью точности известно, при «саком токе может случиться переход сверхпроводящего мапшта в нормальное состоят1е. Более того, переход может произойти и по причинам, не связанным с превышением -критических параметров (потеря вакуума в криостате и резкое снижение уровня жидкого геяия, повреждение или поломка сверхпроводника под действием поидеромоторных усилий и т.п.). В чайх про1волЬка, шунтирующая диски лугогаситепьной решетки, рассчитанная пЬ величине критического тока, будет сгорать медленнее (при токах, меньших расчетных), т.е. снижа;ется быстродействие устройства в целом. Уве личение сечения плавкой проволоки нежелательно еще и потому, что при ее сгорании внутри рещетки буяп оставаться больше брь1зг металла, в большей степени будут мет Яйзироваться Topiw изоляционных прокладок решётки, что повышает опасность закорачивания отдельных промежутков и снижает эфф(ктивность работы устройства в целом. ТаКИМ образом, игличне в устройстве (в варианте с тирисгорным выключателем) группы лО(Э1едо дате} ьир-пара}шепьнЬ; вкл1бчаемы} диодов и плавкой проволоки увеличенного (nci сравнению с необходимым: только для инициирования электрической дуги непосредственно в рещетке) сечения, длительно обтекаемой током, снижает надежность работы устройства эвакуации и не обеспечивает миннм ьное коммутации при всех режнмах эвакуации энергии. Целью изобретения является уменьшение времени коммутации и повышение надежности работы устройства эвакуации с шунтированной плавкой проволокой дугогасительной решеткой в схемах, например, с тиристорным выключателем. Для этого в устройстве для эвакуации энергии, содержащем быстродействующий вы ключатель (например, тиристорный) с подсоединенной параллельно ему шунтированной плавкой проволокой дугогасительной рещетк ЖйесТбдйода последовательно с решеткой соединено включающее устройство, например разрядный промеж ток. На чертеже изображена сверхпроводящая м нитиая система с устройством однократной эвакуации энергии с использованием в качестве быстродействующего-тиристорного выключателя, а в качестве включающего устройства - разрядного промежутка. Устройство содержит плавкую проволоку 1, подсоединенную к крайним дискам дугогасиТельной решетки 2 и изолированную от всех других дисков. Последовательно с рететкой установлено включающее устройство 3, например, дуговой разрядник. Цепочка из последовательно соединенных элементов 2 и 3 подсоединена к выводам быстродействующего (тирнсторного) выключателя 4 (обведен штриховой линией), через который один из выводов магнита 5 соединен с одним из полюсов источника 6 питания; другой вьшод обмотки подсоединен непосредственно ко второму полюсу источника питания. В состав тиристорного выключателя входят: силовая тиристорная группа 7 (условно показана одним тиристором), управляющий тиристор 8, конденсаторная батарея 9 и зарядное устройство 10 с блоком управления тиристорами (на чертеже не показано). Устройство работает следующим образом. По сигналу чувствительного датчика, фиксирующего переход обмотки магнита 5 в нормальное (несверхпроводящее) состояние, подается команда на блок управления тиристорами 7 и 8, который снимает сигиая (при его йаличии) с тиристора 7 и подает сигнал иа открытие тиристора 8. Тиристор 8, открываясь, подает напряжение обратной полярности иа тиристор 7 от предварительно заряжеиной от устройства 10 конденсаторной батареи 9. В результате ток от источника 6 питания к магниту 5, продолжая протекать через вь1ключатель 4, полностью перехватывается из цепи с тиристорами 7 цепью с коидеисаторами 9. Через промежуток времени, необходимый для рекомбииации носителей заряда в тиристорах 7 после момента перехвата (100 мксек), тиристоры 7 полностью закрываются, а конденсатсфы 9 перезаряжаются до напряжения (с обратной, по сравиешоо с первоначальной, полярностью), большего, чем первоначальное (до срабатывания устройства), и достаточного дня срабатьйайи разрядного промедутка 3. При зТом напряжение срабатывания промежутка 3 заранее выбирается большим, чем напряжение предварительного заряда конденсаторов 9, с той цепью, чтобы исключить ложное срабатывание разрядного промежутка при открытии тиристорой 8. В момент пробоя разрядиого пр лежутка 3 по плавкой проволоке 1 йШянает протекать ток сверхпроводящего маг-: иита 5, npoieojiOKa сгорает и инициирует электрическую дугу, одновременно во всех проме5жутках дугогасигельной решетки 2. На решетке, а следовательно, и на концах магнита 5 сразу возникает номинальное напряжение, кот рое в течение всего процесса эвакуации остается неизменным. В качестве разрядного промежутка может использоваться, например, дуговой разрядник лшогократного действия типа РА-21-2, применяемый для защнти цепей возбуждения кру ных синхронных машин от перенапряжений я вьшускаемый Ленинградским электротехническим объединением Электросила. Разрядник. этот прост по конструкции и надежен и работе, ; многократное его действие обеспечи-iвается за счет применения кольцевых электродов и магиитного дутья (от постоянных магнитов). Пробивное напряжение разрядаика выбирается в широких пределах за счет измшения давления воздуха (или другого газа), заполняющего его внутршнюю полость, Разрядник рассчитай на длительное пропуск иие больщих .сопровоздающих токов - с амплитудой до 5 к А Лри средаем значении гока до 1 кЛ в течение 1 сек. Была опробована одаоразовая эвакушщя жерпга с использованием серийной дугопиятельной решетки, шунщюванной ота& медной плавкой (1Ькой мм, и дугового разрядника типа РЛ-21-,2. При звакуации запасенной энергии порядка 26 кДж при гоке 2 кА получено время от фг атываяия раз рядника до начала эвакуации энергии при постоянном 1юминальном напряжении решетки, равном 1 кВ, около 2 мсек. ; Эффективность устройства заключается в следующем. В схеме с Т1фисторным выклю чателем введение поспед жателыю с решеткой включающего устройства Iфeдotвpaцiaeт яротекание по плавкой проволоке тока в нормальиом режиме работы, что позволяет 1фимеиять для шунтирования дугогасительиой решетки плавкую проволоку минималыюго сечения (независимо от величиш тока, при которой может произойти авария). Это повыша ет быстродействие устройства в целом. Кроме того, при плавлйош такой про1волоки выделяется меиьшее количество паров и расплав83ленных брызг металла, т,е, повышается надежность работы дугогасительной решетки Экономический эффект от использования изобретения для защиты крупных сверхпроводящих систем, в частности, сверхпроводящего ускорителя релятивистских ядер - Нуклотрона, основан на достижении безопасности сверхпроводящих обмоток ускорителя даже в случае их аварийного перехода из сверхпроводящего в нормальное состояние. Необ,ходамыми условиями достижения такой безопасности является, во-первых, четкая работа чувствительного датчика перехода, во-вторых, . достаточно высокая электрическая прочноаь электроизоляционной конструкции всей магнитной системы, что :позволит вести эвакуацию с энергии при постоянном юпряжении, величина которого определяется конструкцией сверхпроводника и обмотки магнитов, а также величиной запасенной энергии системы. Вопросы же коммутации тока и звакуации энергии решаются с помощью предлагаемого устрой.ства оптимальным образом. Трудно дать конкретное выражение величины экономичес- . кого эффекта в данном случае, поскольку просы экономики в бурно развивающейся технической сверхпроводимости еще недо|статочио разработайы. Однако следует указать, что, с одной стороны, ориентировочиая сгоимос1ь дипольного магнита Нуклотро|иа составляет порядка 100 тыс. рублей, ас лфугой стороны, нам неизвестны другие, эквивалентные до оптимальности пр цесса, способы эвакуашш энергии из подобных сверхпроводящих магнитных систем. Формуланзобретения Устройство для эвакуащш энергии из магнитной системы Ш) авт. св. Р 523477, о т л ичающееся тем, что, с целью уменьщения времени коммутации и повышения надежности работы, в устройство введен включаюЩИЙ элемент, предназначенный для срабатывания при повышении напряжения, например, разрядник, включеюшй последовательно с дугогасительной решеткой.

.-4 чшщщь-шз

+

/