О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока
Приведены основные характеристики элементов и результаты экспериментальных исследований в различных режимах работы сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока с тепловыми ключами. Приведені основні характеристики елементів і результати експериментальних досліджень у різних ре...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2003 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111388 |
| 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 источника питания на базе насоса магнитного потока / В.А. Рахубовский // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 87-89. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111388 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Рахубовский, В.А. 2017-01-09T18:12:01Z 2017-01-09T18:12:01Z 2003 О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока / В.А. Рахубовский // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 87-89. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111388 621.314.6:537.312.62 Приведены основные характеристики элементов и результаты экспериментальных исследований в различных режимах работы сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока с тепловыми ключами. Приведені основні характеристики елементів і результати експериментальних досліджень у різних режимах роботи надпровідного джерела живлення на базі насосу магнітного потоку з тепловими ключами. The main characteristics of the elements and the results of the experimental investigations in different modes of operation of the superconducting power source based on the magnetic flux pump with the heat switches have been given. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока Про деякі характеристики надпровідного джерела живлення на базі насосу магнітного потоку On some characteristics of the superconducting power supply source based on the magnetic flux pump Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока |
| spellingShingle |
О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока Рахубовский, В.А. Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы |
| title_short |
О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока |
| title_full |
О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока |
| title_fullStr |
О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока |
| title_full_unstemmed |
О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока |
| title_sort |
о некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока |
| author |
Рахубовский, В.А. |
| author_facet |
Рахубовский, В.А. |
| topic |
Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы |
| topic_facet |
Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы |
| publishDate |
2003 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Про деякі характеристики надпровідного джерела живлення на базі насосу магнітного потоку On some characteristics of the superconducting power supply source based on the magnetic flux pump |
| description |
Приведены основные характеристики элементов и результаты экспериментальных исследований в различных режимах работы сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока с тепловыми ключами.
Приведені основні характеристики елементів і результати експериментальних досліджень у різних режимах роботи надпровідного джерела живлення на базі насосу магнітного потоку з тепловими ключами.
The main characteristics of the elements and the results of the experimental investigations in different modes of operation of the superconducting power source based on the magnetic flux pump with the heat switches have been given.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111388 |
| citation_txt |
О некоторых характеристиках сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока / В.А. Рахубовский // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 87-89. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT rahubovskiiva onekotoryhharakteristikahsverhprovodâŝegoistočnikapitaniânabazenasosamagnitnogopotoka AT rahubovskiiva prodeâkíharakteristikinadprovídnogodžerelaživlennânabazínasosumagnítnogopotoku AT rahubovskiiva onsomecharacteristicsofthesuperconductingpowersupplysourcebasedonthemagneticfluxpump |
| first_indexed |
2025-11-24T15:46:14Z |
| last_indexed |
2025-11-24T15:46:14Z |
| _version_ |
1850848562185764864 |
| fulltext |
УДК.621.314.6:537.312.62
О НЕКОТОРЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ИС-
ТОЧНИКА ПИТАНИЯ НА БАЗЕ НАСОСА МАГНИТНОГО ПОТОКА
В.А.Рахубовский
Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”,
г.Харьков 61108, ул. Академическая, 1, Украина, тел. 40-44-48
Приведены основные характеристики элементов и результаты экспериментальных исследований в раз-
личных режимах работы сверхпроводящего источника питания на базе насоса магнитного потока с тепловы-
ми ключами.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время запитка током сверхпроводя-
щего соленоида осуществляется от источника посто-
янного тока, работающего при комнатной темпера-
туре. Использование при этом сильноточных 102…
104 А токовводов в “холодную зону” приводит к до-
полнительным тепловыделениям в жидкий гелий и
соответственно к дополнительному расходу этого
хладагента и мощности рефрижератора [1]. Иногда
токовводы можно удалить из “холодной зоны” по-
сле введения в соленоид требуемого тока. Однако
прежде, чем это сделать, необходимо соединить
концы обмоток соленоида сверхпроводящей пере-
мычкой. В подобной ситуации говорят, что солено-
ид работает в режиме “замороженного потока”.
Если сопротивление контактов в соединительных
цепях мало, ток будет циркулировать в соленоиде в
течение длительного времени без подвода энергии
извне. Известны сверхпроводящие источники пита-
ния (СИП), которые могут быть размещены непо-
средственно в “холодной зоне” рядом с соленоидом.
К ним относятся: трансформаторы импульсного
действия, топологические генераторы, насосы маг-
нитного потока [2-4]. Это позволяет исключить
необходимость использования массивных сильно-
точных токовводов. Перспективным направлением
является также разработка комбинированной систе-
мы питания, когда быстрый ввод тока в соленоид
производится с помощью источника, расположенно-
го при комнатной температуре, а регулирование и
стабилизация требуемого уровня тока осуществляет-
ся с помощью СИП [5] .В состав СИП входят: насос
магнитного потока (НМП), узел управления и
контроля, блок внешних источников питания. НМП
– это сверхпроводящий выпрямитель, в схеме кото-
рого для увеличения входного тока используется
сверхпроводящий трансформатор, работающий в ре-
жиме короткого замыкания. Ток вторичной цепи
трансформатора перекачивается двумя ключами [6]
в сверхпроводящий нагрузочный соленоид (СНС),
используя многоцикловый режим работы. Таким
образом, СИП на базе НМП позволяет накачивать в
СНС ток порциями. При достижении заданной ве-
личины тока СИП выключается и начинает выпол-
нять функцию сверхпроводящей перемычки, шунти-
рующей СНС
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ НМП
Был изготовлен СИП, содержащий НМП, со-
бранный по однополупериодной схеме выпрямителя
и работающий в резистивном режиме [7]. Основны-
ми элементами НМП являются: сверхпроводящий
входной трансформатор (СПТ) и два тепловых
сверхпроводящих ключа [5,8]. СПТ соленоидаль-
ный, однофазный, без магнитного сердечника. Ха-
рактеристики элементов НМП приведены в табл. 1.
Первичная обмотка сверхпроводящего трансфор-
матора выполнена: СПТ1-2 из сплава 60Т; СПТ3 из
сплава СС2. Вторичная обмотка выполнена: СПТ1
из проволоки диаметром 1,2 мм из сплава NbTiZr;
СПТ2 из шины 3х1 мм из сплава НТ50; СПТ3 из
ленты Nb3Sn толщиной 0,06 мм и шириной 10 мм.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Были проведены экспериментальные иссле-
дования работы СИП в режиме накачки тока в
СНС с нулевого уровня до требуемого значения.
Исследования проводились в жидком гелии при
Т=4,2 К. Результаты исследований приведены в
табл.2. Как видно из табл.2, СИП позволяет
производить запитку током СНС в довольно ши-
роком диапазоне изменения параметров управ-
ляющих токовых импульсов и величины индук-
тивности СНС. Исследования показали наличие
сопротивления контактов в НМП, СНС и соеди-
нительных цепях. Величина этих сопротивлений
находится в диапазоне 3,4·10-8 …2·10-7 Ом при
токах через контакты 150…400 А. Это приводит
к уменьшению со временем тока в СНС. Экспе-
риментальная зависимость тока в СНС от време-
ни заведения, поддержания, затухания и накач-
ки приведены на рисунке.
Уменьшение тока (кривая 3) вызвано вклю-
чением в цепь СНС активного сопротивления
величиной ~1,3·10-4Ом. При уменьшении тока
на допустимую величину включается СИП и
производится подкачка тока (кривая 4). При до-
стижении требуемого значения тока СИП вы-
ключается и ток в СНС поддерживается в режи-
ме “замороженного потока”.
Таблица 1
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. №
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.87-89.
87
Характеристики элементов НМП
НМП-1 НМП-2 НМП-3 НМП-1 НМП-2 НМП-3
D1 мм 44 42 50 L1 Гн 0,02 0,2 0,24
D2 мм 24 9 12 M Гн 7,4·10-5 1,2·10-4 3·10-4
l мм 22 54 58 L2 Гн 8,6·10-7 2·10-7 5·10-7
W1 1490 7050 8015 tn с 0,9 0,5 0,1
W2 2 2 3 R Ом 0,1 0,03 1,5·10-3
D1 мм 0,35 0,36 0,37
D1, D2 – наружный и внутренний диаметр катушки СПТ, соответственно; l – длина намотки; W1, W2 –
число витков первичной и вторичной обмотки; d1 – диаметр провода первичной обмотки; L1 – индук-
тивность первичной обмотки; М – взаимная индуктивность между первичной и вторичной обмотками
СПТ; L2 – полная индуктивность вторичной цепи СПТ; tn – время переключения ключа из сверхпрово-
дящего состояния в нормальное и обратно; R – активное сопротивление вентиля ключа.
Таблица 2
Результаты исследований
1 2 3
I A 2 2 2,5 2,5 1,9 1,7 3
Iy А 0,1 0,045 0,04 0,04 0,045 0,04 0,13
f Гц 0,4 0,4 0,7 0,7 0,4 0,7 2,5
yτ С 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,03
IH А 150 137 196 5 0,9 100 411
t С 70 590 1,9·103 17·103 11·103 20·103 480
LH Гн 5,5·10-6 9·10-5 10-3 0,56 0,9 0,023 10-3
t∂Ι∂ Η / А/с 4 0,13 0,2 3,6·10-4 8,2·10-5 6·10-3 0,85
Rk Ом 3,4·10-8 2,5·10-7 2·10-7
1,2,3 – СИП, построенные на базе НМП 1-3, соответственно; I – величина тока в первичной обмотке
СПТ; Iy – величина тока в нагревательной обмотке ключа; f – частота накачки; τy – длительность
импульса тока в нагревательной обмотке ключа; IH – величина тока в СНС; t – время накачки тока в
СНС; LH – индуктивность СНС; t∂Ι∂ Η / – скорость нарастания тока в СНС на начальном участке;
Rk – активное сопротивление контактов в НМП, соединительных цепях и СНС.
Зависимость тока в СНС от времени при
различных режимах работы СИП
для LH = 0,023 Гн, где: 1 - ток первона-
чально заводится от внешнего источника
до величины 82 А; 2 - ток поддерживает-
ся на уровне 82 А; 3 - ток уменьшается до
величины 71 А; 4 - ток накачивается до
величины 82 А; 4 - ток поддерживается
на уровне 82 А. Накачка тока в СНС осу-
ществляется при следующих параметрах
управляющих токовых импульсов:
f=2,2 Гц, I=2,1A, Iy=0,1A, yτ =0,05 с
ВЫВОДЫ
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. №
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.87-89.
88
СИП на базе НМП может быть использован для
непосредственной запитки током секций сверхпро-
водящих соленоидов с индуктивностью ≤ 10-2 Гн и
для поддержания тока, предварительно заведенного
от внешнего источника, на заданном уровне в сверх-
проводящих соленоидах с индуктивностью ≥ 10-2 Гн
при работе в режиме “замороженного потока”.
ЛИТЕРАТУРА
1. La.L.Buyanov, A.B.Fradkov, J.Ja.Shebalin. Current
leads for cryogenics devices //Areview. Cryogenics.
1975, v. 15, N 4, p. 193-200.
2. H.L.Laquer. An electrical flux pump for powering
superconducting magnet coils //Cryogenics. 1963,
v. 3, N 1, p. 27-30.
3. В.Б.Зенкевич. Е.Я.Казаковский, М.Г.Кремлев,
В.В.Сычев, М.И.Федосов, В.Н.Шахтарин,
П.П.Орлов. //Сверхпроводники в судовой техни-
ке. Ленинград: Судостроение, 1971, с. 208-228.
4. В.Е.Тонкаль, А.В.Новосельцев Ю.В.Скоба-ри-
хин, С.В.Непогодьев. Введение в теорию ста-
тических сверхпроводниковых преобразо-ва-
телей. Киев: Наукова думка, 1990, 184 с.
5. V.A.Rakhybovskij. Compact superconducting pow-
er source constructed on base of the flux pump with
heat switches //Cryogenics. 1992, v. 32, ICEC,
Supplement, p. 470-472.
6. L.J.Klundert, H.H.J.Kate. On fully superconducting
rectifiers and flux pumps //Cryogenics. 1981, v. 21,
N 3, p. 267-277.
7. С.Р.Бернард, Д.Л.Атертон. Анализ работы ис-
точников подкачки вентильного типа // ПНИ.
1977, т. 48, № 10, с. 3-8.
8. В.А.Рахубовский. Тепловой сверхпроводящий
ключ с защитной оболочкой в вентильной цепи.
// Вопросы атомной науки и техники. Серия:
"Общая и ядерная физика". 1984, вып. 3(28),
с.33-35.
ON SOME CHARACTERISTICS OF THE SUPERCONDUCTING POWER
SUPPLY SOURCE BASED ON THE MAGNETIC FLUX PUMP
V.A.Rakhubovskij
NSC KIPT, 1 Akademicheskaya St. Kharkov, 61108, Ukraine, 40-44-48
The main characteristics of the elements and the results of the experimental investigations in different modes of
operation of the superconducting power source based on the magnetic flux pump with the heat switches have been
given.
ПРО ДЕЯКІ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДПРОВІДНОГО ДЖЕРЕЛА
ЖИВЛЕННЯ НА БАЗІ НАСОСУ МАГНІТНОГО ПОТОКУ
В.А.Рахубовский
Національний науковий центр “Харківський фізико-технічний інститут”
вул. Академічна, 1, Харків 61108, Україна. 40-44-48
Приведені основні характеристики елементів і результати експериментальних досліджень у різних
режимах роботи надпровідного джерела живлення на базі насосу магнітного потоку з тепловими ключами.
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. №
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.87-89.
89
Введение
Характеристики элементов НМП
Результаты исследований
Были проведены экспериментальные исследования работы СИП в режиме накачки тока в СНС с нулевого уровня до требуемого значения. Исследования проводились в жидком гелии при Т=4,2 К. Результаты исследований приведены в табл.2. Как видно из табл.2, СИП позволяет производить запитку током СНС в довольно широком диапазоне изменения параметров управляющих токовых импульсов и величины индуктивности СНС. Исследования показали наличие сопротивления контактов в НМП, СНС и соединительных цепях. Величина этих сопротивлений находится в диапазоне 3,4·10-8 …2·10-7 Ом при токах через контакты 150…400 А. Это приводит к уменьшению со временем тока в СНС. Экспериментальная зависимость тока в СНС от времени заведения, поддержания, затухания и накачки приведены на рисунке.
Уменьшение тока (кривая 3) вызвано включением в цепь СНС активного сопротивления величиной ~1,3·10-4Ом. При уменьшении тока на допустимую величину включается СИП и производится подкачка тока (кривая 4). При достижении требуемого значения тока СИП выключается и ток в СНС поддерживается в режиме “замороженного потока”.
Характеристики элементов НМП
Результаты исследований
Выводы
Литература
|