Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
изоляции), обусловленного появлением значительной разности потенциалов на
нормальной зоне.
С целью проведения такого сравнительного исследования нами были
поставлены специальные опыты [JI. 8-6]. Эти опыты проводились с двумя
короткозамкнутыми соленоидами из семижильного индированного кабеля (шесть
сверхпроводящих и одна медная жилы). Обмотка одного из соленоидов была
выполнена плотной, обмотка другого - разреженной. Соленоиды были
сконструированы таким образом, чтобы их параметры были по возможности
близкими; это было сделано для того, чтобы облегчить последующее
сравнение результатов
Таблица 8-2
Параметры соленоидов Плотная обмотка Разреженная обмотка
Внутренний диаметр обмотки, мм . . . 30 30
Внешний диаметр, мм 67,7 82
Высота обмотки, мм 77 77
Число витков 1200 1065
Магнитная постоянная соленоида, Т/А 0,0168 0,0140
Индуктивность, Г , . . . 0,029 0,022
237
эксперимента. Основные характеристики соленоидов приведены в табл. 8-2.
Эксперименты проводились по методу одиночного соленоида при температуре
гелиевой ванны 4,2 К. Первоначально "замороженный ток" был равен 150 А.
Низкая степень стабилизации кабеля, использованного в качест-
Рис. 8-12. Временная зависимость мгновенной мощности тепловыделения на
участке обмотки, перешедшем в нормальное состояние.
1 -- для плотной обмотки; 2 - для разреженной обмотки.
Рис. 8-13. Временная зависимость сопротивления нормальной зоны.
1 - для плотной обмотки; 2 - для разреженной обмотки.
ве материала обмотки, была выбрана для обеспечения нулевых остаточных
токов. Вследствие этого энергия, выделившаяся в обмотке, в обоих случаях
была приблизительно одинакова.
Результаты экспериментов приведены на рис. 8-12- 8-14. На рис. 8-12
представлена временная зависимость мгновенной мощности тепловыделения UVn
на участке обмотки, перешедшем в нормальное состояние; на рис. 8-13 -
временная зависимость сопротивления нормальной зоны Рн.з- Как видно из
этих двух графиков, постоянная времени процесса распространения
нормальной зоны несколько больше для соленоида с разреженной обмоткой.
Сопротивление нормальной зоны, а также (поскольку постоянные времени
соленоидов различаются не слишком существенно) и мгновенная мощность
тепловыделения в соленоиде с пдотной обмоткой значи-238
мОМ
0,8
0,6
0,4
О,г
-"¦3 Г
\2
у
\
\
\
1 -
/ IА I -Nl
so
100
и
140
¦120
¦100
-80
¦60
40
О
1ёльно выше, чем в Соленоиде с разреженной обмоткой. Для соленоида с
плотной обмоткой максимальная мощность тепловыделения превышает 1,2 кВт,
что для такого небольшого соленоида является огромной величиной.
Следует подчеркнуть, что значения Wu,:i и Дн.з сами по себе не столь
важны для сравнительного анализа характеристик двух рассматриваемых типов
сверхпроводящей обмотки. С точки зрения анализа возможности пережога
обмотки вследствие тепловыделения гораздо важнее выяснить, как
распределяются эти величины по обмотке: локализованы
ли они в какой-либо ее части или "размазаны" по обмотке. Основная
информация на этот счет была получена из графиков рис. 8-14,
представляющего собой зависимость от тока Гц.з - сопротивления
вспомогательного измерительного участка комбинированного проводника
(длиной около 1 см). Эта зависимость была получена расчетным путем из
регистрировавшейся в процессе эксперимента временной зависимости падения
напряжения U на вспомогательном измерительном участке.
В центре вспомогательного измерительного участка был размещен
диагностический нагреватель, обеспечивающий ввод зародыша нормальной зоны
в обмотку. Следовательно, этот участок, играющий роль термометра
сопротивления, находился в центре участка обмотки, занятого нормальной
зоной, и, очевидно, имел наиболее высокую температуру.
Как видно из графика рис. 8-14, сопротивление гн.3 и соответственно
температура в центре участка, занятого нормальной зоной, в плотной
обмотке во много раз ниже, чем в разреженной. Иными словами, при
распространении нормальной зоны в охлаждаемой (разреженной) обмотке
достигается более высокая температура, чем
Рис. 8-14. Зависимость от тока сопротивления вспомогательного
измерительного участка.
1 - для плотной обмотки; 2 - для разреженной обмотки.
23?
в неохлаждаемой (плотной). Этот, на первый взгляд, неожиданный результат
объясняется следующим образом. То обстоятельство, что сопротивление
нормальной зоны Rb-з в плотной обмотке значительно выше, чем в
разреженной (рис. 8-13), в сочетании с данными рис. 8-14 свидетельствует
о том, что суммарная длина участка комбинированного проводника, занятого
нормальной зоной, в плотной обмотке значительно больше, чем в
разреженной. Несложный оценочный расчет показывает, что длина участка
кабеля, перешедшего в нормальное состояние, составляет для разреженной
обмотки примерно 1 м, д для плотной обмотки примерно 100 м.
Следует заметить, что разница в длине несверхпроводящего участка
определяется основным фактором, отличающим процесс распространения
