Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
наблюдается характерный срыв, подобный описанным в гл. 4; он
соответствует .переходу в нормальное состояние
вследствие_________________
кризиса кипения. ,-Д-- -.....- - ' - -
Полученные экспериментальные результаты полностью подтвердили
правильность модельных представлений, развитых нами для комбинированных
проводников с продольным градиентом температуры при учете кризиса кипения
в жидком гелии.
Рис. 5-20. Вольт-амперные характеристики вспомогательного измерительного
участка при В=27.
Глава шестая
РАСПРОСТРАНЕНИЕ НОРМАЛЬНОЙ ЗОНЫ В СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ОБМОТКЕ
6-1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ ЗОНЫ
Для комплексного исследования закономерностей возникновения,
существования и распространения нормальной зоны в обмотке сверхпроводящей
магнитной системы, помимо исследования статических условий равновесия
необходимо изучить динамические процессы распространения и сокращения
нормальной зоны в комбинированном проводнике. Поскольку в процессе
распространения нормальная зона захватывает значительно большую длину
проводника, чем при стационарных усло-12* 179
виях, для проведения экспериментов был выбран комбинированный проводник
длиной 200-300 м, представляющий собой соленоид.
Следует отметить, что переход от образца, находящегося в большом объеме
жидкого гелия, к образцу, находящемуся в условиях разреженной обмотки *,
приводит, естественно, к уменьшению коэффициента теплоотдачи с
поверхности комбинированного проводника и, следовательно, к снижению
степени стабилизации. Поэтому количественное сравнение между собой
результатов экспериментов, проведенных в существенно различных условиях
теплоотдачи, представляет интерес с точки зрения определения соотношения
между коэффициентами теплоотдачи в указанных условиях.
Результаты исследования динамических процессов, приводимые в настоящей
главе, были получены нами в наиболее "чистых", идеализированных условиях,
когда исследуемый образец был выполнен в виде короткозамкнутой обмотки. В
этом случае соленоид свободен от какого-либо влияния возмущений внешней
части электрической цепи - исключаются возмущения, обусловленные
колебаниями напряжения источника питания и помехами в регулирующей
аппаратуре.
Нормальная зона в исследуемой обмотке создавалась с помощью
микронагревателя, расположенного на одном из витков внутри обмотки
соленоида. Микронагреватель, мощность которого предварительно подбиралась
эмпирически, включался на короткий промежуток времени, необходимый для
появления нормальной зоны в данном участке обмотки (около 0,1 с). Таким
образом, причина, вызвавшая появление нормальной зоны, устраняется и
появившаяся зона оказывается "предоставленной самой себе". Этот режим
работы микронагревателя имитирует появление нормальной зоны в результате
"катастрофического" скачка потока или в результате перемещения витков
обмотки. После выключения микронагревателя регистрируется дальнейшее
поведение нормальной зоны.
При исследовании динамических процессов с помощью короткозамкнутого
соленоида применялись два ме-
1 Условимся обмотку, в которой имеются каналы для проникновения жидкого
гелия во внутренние слои, называть разреженной в отличие от плотной
обмотки, в которой витки прилегают один к другому н, тем самым,
практически препятствуют проникновению гелия к внутренним слоям обмотки.
180
тода: метод одиночного соленоида и метод сдвоенного соленоида. При
использовании первого метода исследуемый образец навивался в виде
обычного соленоида, который затем использовался в эксперименте в режиме
"замороженного" магнитного потока, т. е. в таком режиме, когда с помощью
сверхпроводящего шунта соленоид замкнут накоротко и отключен от источника
питания.
При эксперименте в каждый момент времени регистрировались величины,
пропорциональные силе тока I в обмотке соленоида и падению напряжения
UH.3 на нормальной зоне. Сила тока в о'бмотке короткозамкнутого соленоида
определялась по показаниям висмутового магниторезистивного датчика
магнитного поля, предварительно проградуированного по величине тока в
обмотке. Падение напряжения на нормальной зоне определялось при помощи
измерительной катушки, размещенной внутри соленоида и индуктивно
связанной с ним. Для указанного падения напряжения справедливо следующее
уравнение:
где е - э. д. с. взаимной индукции в измерительной катушке; М - взаимная
индуктивность измерительной катушки и соленоида; L и LH.3 - индуктивности
соленоида и участка обмотки, перешедшего в нормальное состояние.
Как показывают тщательные оценки, в условиях описываемых ниже
экспериментов в большинстве случаев ?н.з<€.'L и, следовательно,
По предварительно определенным тарировочной кривой висмутового датчика и
значениям L и М на основа-, нии опытных данных вычислялись значения i и
ин.3. По этим значениям легко определялись сопротивления нормальной зоны
для каждого значения i
Ua.3 = -(L-LH.a)^-,
(6-1)
di е
ТТГ8* Ж"'
di
д"
dt
(6-2)
(6-3)
