О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn
Представлены результаты исследований в импульсном режиме работы сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn. Измерены времена переключения ключа из сверхпроводящего состояния в резистивное и обратно при различных величинах параметров управляющих импульсов. Представлені результати до...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2007 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2007
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110726 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn/ В.А. Рахубовский // Вопросы атомной науки и техники. — 2007. — № 4. — С. 73-74. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860164853914664960 |
|---|---|
| author | Рахубовский, В.А. |
| author_facet | Рахубовский, В.А. |
| citation_txt | О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn/ В.А. Рахубовский // Вопросы атомной науки и техники. — 2007. — № 4. — С. 73-74. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Представлены результаты исследований в импульсном режиме работы сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn. Измерены времена переключения ключа из сверхпроводящего состояния в резистивное и обратно при различных величинах параметров управляющих импульсов.
Представлені результати досліджень в імпульсному режимі роботи надпровідного ключа з тепловим керуванням зі стрічки Nb₃Sn. Виміряні часи переключення ключа з надпровідного стану в резистивний і зворотно при різних величинах параметрів керуючих імпульсів.
The results of investigation carried out in the pulse mode for the superconducting heat-controlled switch made of Nb₃Sn tape have been given. The switch time of the above switch from its superconducting state into the resistive one and visa versa at different values of parameters of the control pulses has been measured.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:56:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 537.312.62:538.945
О НЕКОТОРЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО
КЛЮЧА С ТЕПЛОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ИЗ ЛЕНТЫ Nb3Sn
В.А. Рахубовский
Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт",
г. Харьков, Украина
Представлены результаты исследований в импульсном режиме работы сверхпроводящего ключа с тепло-
вым управлением из ленты Nb3Sn. Измерены времена переключения ключа из сверхпроводящего состояния
в резистивное и обратно при различных величинах параметров управляющих импульсов.
ВВЕДЕНИЕ
Сверхпроводящие источники питания (СИП) на
базе насоса потока (НП) [1] используются для ввода,
вывода, хранения, регулирования и стабилизации
тока в сверхпроводящем соленоиде. Одним из
основных элементов НП являются сверхпроводящие
ключи. Известны различные конструктивные испол-
нения таких ключей исходя из способа управления
фазовым переходом сверхпроводящего материала
переключающего элемента ключа-вентиля. Типы
сверхпроводящих ключей и их параметры представ-
лены в [2-4]. В настоящее время большинство разра-
ботчиков отдают предпочтение сверхпроводящим
ключам с тепловым управлением. Это обусловлено
простотой их конструкции и эксплуатации, а также
тем, что в вентилях можно использовать сверхпро-
водящие материалы с высокими критическими пара-
метрами: TК, ρN · J²K [5,6]. Ниже рассматривается
сверхпроводящий ключ с тепловым управлением,
вентиль которого изготовлен из ленты Nb3Sn. (Та-
кой сверхпроводящий ключ будем называть в даль-
нейшем ключ).
1. КОНСТРУКЦИЯ КЛЮЧА
Конструктивная схема ключа показана на рис. 1.
В качестве токонесущего элемента ключа использо-
валась шина 1, сформированная из 2-х лент Nb3Sn
(лента Nb3Sn толщиной 0,06 мм, шириной 10 мм,
плакированная с обеих сторон медью толщиной
0,05 мм и затем залуженная), пропаянных индием. В
вентильной части ключа 2 на длине 10 мм стравли-
валось стабилизирующее медное покрытие, и на
этом участке устанавливались нагреватели 4,8 по
одному на каждую ленту из Nb3Sn. Каждый из на-
гревателей выполнен на текстолитовой пластинке
10х10х0,5 мм, на которой располагалась бифиляр-
ным образом уложенная обмотка из константано-
вой проволоки диаметром 0,08 мм в лаковой и шел-
ковой изоляции. Сопротивление обмотки нагревате-
ля при 4,2 К равно 100 Ом. Между вентилем и на-
гревателями устанавливались изолирующие пла-
стинки 3,9 из слюды толщиной 0,1 мм. Нагреватели
приклеивались клеем БФ-2 к вентилю и обматыва-
лись кварцевой нитью 5 (нагреватели 4,8, соёдинён-
ные последовательно, будем называть в дальнейшем
нагреватель). Для защиты ключа от перегрева в ре-
жимах коммутации вентиль зашунтирован актив-
ным сопротивлением 6, выполненным из мангани-
нового провода диаметром 2,5 мм и длиной 10 мм.
Величина защитного сопротивления при 4,2 К равна
8·10-4 Ом.
Рис.1. Конструктивная схема ключа:
1 - сверхпроводящая шина; 2 - вентиль; 3,9 - изоли-
рующие пластинки; 4,8 - нагреватели; 5 - теплоизо-
лирующая обмотка; 6 - защитное сопротивление;
7 - монтажная стойка
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Были проведены экспериментальные исследова-
ния работы ключа в импульсном режиме в жидком
гелии при температуре 4,2 К. Процесс переключе-
ния ключа из сверхпроводящего состояния в рези-
стивное и обратно показан на рис. 2, из которого
видно, что за время t1 нагреватель доводит вентиль
до температуры перехода. С этого момента ключ на-
чинает переходить из сверхпроводящего состояния
в резистивное, и начинает расти напряжение на клю-
че Uk. Через время t1 +t2 Uk достигает максимума, а
затем падает. За время t3 ключ переходит из рези-
стивного в сверхпроводящее состояние. В результа-
те исследований получены зависимости tn=f(tи)IH (та-
блица) и tn=f (IH)tu (рис. 3).
Из приведенных в таблице и на рис. 3 данных
следует, что при изменении длительности импульса
от 0,03 с до 0,145 с и амплитуды импульса от 0,06 до
0,11 А tп составляет от 0,07 до 0,55 с. Это соответ-
ствует частоте переключения ключа от 1,8 до 14 Гц.
При этом Rkм изменяется от 2,7·10-4 до 4,8·10-4Ом
при импульсе нагрева мощностью 2 Вт. Сопротивле-
ние ключа при установившейся тепловой мощности
2 Вт равно 7,4·10-4Ом.
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 4.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (16), с.73 - 74 .
73
Рис. 2. Эпюры импульса тока в нагревателе и напряже-
ния на вентиле ключа при длительности импульса тока в
нагревателе 0,14 с и амплитуде импульса 0,1 А, где
t1- время задержки начала перехода ключа в резистивное
состояние; t2 - время перехода ключа в резистивное со-
стояние; t3 - время перехода ключа из резистивного в
сверхпроводящее состояние
Рис. 3. Зависимость времени переключения ключа из
сверхпроводящего состояния в резистивное и обратно от
амплитуды импульса тока в нагревателе при f = 2 Гц и
Ik=2 А, где кривая 1 - для tи=0,1 с; кривая 2 - для tи=0,145с
f=2 Гц IH=0,1 A Ik=2 A
tи·10-3 с 30 50 70 100 120 145
t1·10-3 с 33 32 29 26 22 10
t2·10-3 с 15 50 86 115 128 150
t3·10-3 с 20 75 110 195 240 300
tn·10-3 с 68 157 225 336 390 460
Uм·10-3 В 0,4 0,5 0,55 0,6 0,6 0,6
Rkм·10-4 Ом 2,7 3,6 4,2 4,8 4,8 4,8
f - частота следования импульсов тока в нагревателе; IH - амплитуда импульса; Ik - ток в вентиле ключа; tи - длитель-
ность импульса; tn - время переключения ключа из сверхпроводящего состояния в резистивное и обратно; Uм - макси-
мальное напряжение на вентиле ключа (см. рис. 2); Rkм - максимальное сопротивление ключа в резистивном состоянии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сверхпроводящий ключ был использован в СИП на
базе НП, в рабочем контуре которого циркулировал ток
~103 А и, работая на частоте 2,3 Гц, показал надёжную и
устойчивую работу [7].
ЛИТЕРАТУРА
1. H.L. Laquer. An electrical flux pump for powering super-
conducting magnet coils // Cryogenics. 1963, v. 3, N 1,
p. 27-30.
2. L.J.M. Klundert, H.H.J. Kate. On fully super-conducting
rectifiers flux pumps // Cryogenics. 1981, v. 21, N 5, p.
267-277.
3. В.А. Рахубовский. Тепловой сверхпроводящий ключ
с защитной оболочкой в вентильной цепи // Вопросы
атомной науки и техники. Серия «Общая и ядерная
физика». 1984, в. 3(28), с. 33-35.
4. В.Е.Тонкаль, А.В.Новосельцев, Ю.В.Скобарихин,
С.В.Непогодьев. Введение в теорию статических
сверхпроводниковых преобразователей // Киев: «Нау-
кова думка», 1990, с. 26-52.
5. K.E.Gray, R.T.Kampwirth. Design for a repetitive su-
perconducting switch // Cryogenics. 1984, v. 24, N 1, p.
21-27.
6. Справочник по физико-техническим основам криоге-
ники // Под ред. Н.П.Малкова. М.: Энергоатомиздат,
1985, с. 154-162.
7. V.A.Rakhubovskij. Compact superconducting po-wer
source constructed on base of the flux pump with heat
switches // Cryogenics. 1992, v. 32, ICEC, Supplement, p.
470-472.
ПРО ДЕЯКІ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДПРОВІДНОГО КЛЮЧА З ТЕПЛОВИМ УПРАВЛІННЯМ
ЗІ СТРІЧКИ Nb3Sn
В.А. Рахубовський
Представлені результати досліджень в імпульсному режимі роботи надпровідного ключа з тепловим керуванням зі
стрічки Nb3Sn. Виміряні часи переключення ключа з надпровідного стану в резистивний і зворотно при різних
величинах параметрів керуючих імпульсів.
ON SOME CHARACTERISTICS OF A SUPERCONDUCTING HEAT CONTROLLED SWITCH MADE
OF Nb3Sn TAPE
V.A. Rakhubovskij
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 4.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (16), с.73 - 74 .
74
The results of investigation carried out in the pulse mode for the superconducting heat-controlled switch made of Nb3Sn tape
have been given. The switch time of the above switch from its superconducting state into the resistive one and visa versa at dif-
ferent values of parameters of the control pulses has been measured.
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 4.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (16), с.73 - 74 .
75
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-110726 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:56:23Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рахубовский, В.А. 2017-01-06T09:15:02Z 2017-01-06T09:15:02Z 2007 О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn/ В.А. Рахубовский // Вопросы атомной науки и техники. — 2007. — № 4. — С. 73-74. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110726 537.312.62:538.945 Представлены результаты исследований в импульсном режиме работы сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn. Измерены времена переключения ключа из сверхпроводящего состояния в резистивное и обратно при различных величинах параметров управляющих импульсов. Представлені результати досліджень в імпульсному режимі роботи надпровідного ключа з тепловим керуванням зі стрічки Nb₃Sn. Виміряні часи переключення ключа з надпровідного стану в резистивний і зворотно при різних величинах параметрів керуючих імпульсів. The results of investigation carried out in the pulse mode for the superconducting heat-controlled switch made of Nb₃Sn tape have been given. The switch time of the above switch from its superconducting state into the resistive one and visa versa at different values of parameters of the control pulses has been measured. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn Про деякі характеристики надпровідного ключа з тепловим управлінням зі стрічки Nb₃Sn On some characteristics of a superconducting heat controlled switch made of Nb₃Sn tape Article published earlier |
| spellingShingle | О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn Рахубовский, В.А. Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы |
| title | О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn |
| title_alt | Про деякі характеристики надпровідного ключа з тепловим управлінням зі стрічки Nb₃Sn On some characteristics of a superconducting heat controlled switch made of Nb₃Sn tape |
| title_full | О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn |
| title_fullStr | О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn |
| title_full_unstemmed | О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn |
| title_short | О некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты Nb₃Sn |
| title_sort | о некоторых характеристиках сверхпроводящего ключа с тепловым управлением из ленты nb₃sn |
| topic | Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы |
| topic_facet | Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110726 |
| work_keys_str_mv | AT rahubovskiiva onekotoryhharakteristikahsverhprovodâŝegoklûčasteplovymupravleniemizlentynb3sn AT rahubovskiiva prodeâkíharakteristikinadprovídnogoklûčazteplovimupravlínnâmzístríčkinb3sn AT rahubovskiiva onsomecharacteristicsofasuperconductingheatcontrolledswitchmadeofnb3sntape |