СОЕДИНЕНИЕ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КАБЕЛЯ

Полезная модель относится к сверхпроводящим кабелям, а именно к соединениям и может быть применена для соединения сверхпроводящего кабеля с токовыми вводами, соединения сверхпроводящего кабеля с другим сверхпроводящим или криорезистивным кабелем, соединения экранов сверхпроводящих кабелей, а так же создания отводов от сверхпроводящего кабеля.
Известны конструкции соединений сверхпроводящего кабеля, предназначенные для соединения с токовыми вводами или другими сверхпроводящими кабелями. Наиболее близким из числа известных к предлагаемому по совокупности признаков является конструкция соединения (разъема) сверхпроводящего кабеля, который содержит силовой токонесущий элемент, изоляционную вставку (патент США №6936771, 2004 г.).
Конструкция этого токового ввода предполагает производить соединение сверхпроводящего кабеля и токового ввода внутри силового токонесущего элемента, выполненного из хорошо проводящих металлических материалов в виде полой трубки.
Недостаток известного устройства состоит в следующем. Сверхпроводящий кабель состоит из нескольких (как правило двух) повивов сверхпроводящих лент, в которых текут транспортные токи.
Распределение токов по повивам является одним из определяющих критериев, который определяет несущие характеристики сверхпроводящего кабеля (критический ток, потери на переменном токе… и, как следствие, предельно возможную длину линии). Следует заметить, что на распределение токов по повивам влияет соотношение сопротивлений участков между сверхпроводящими лентами повива и токовыми вводами. Конструкция известного подсоединения не позволяет создать оптимального распределения токов по повивам, что существенно влияет на несущие характеристики сверхпроводящего кабеля.
Поставленная задача состояла в разработке технологичной конструкции соединения сверхпроводящего кабеля обеспечивающего оптимальное распределение токов по повивам, с достижением технического результата, заключающегося в повышении эффективности соединения.
Технический результат достигается тем, что в конструкции соединения сверхпроводящего кабеля, который содержит силовой токонесущий элемент, изоляционную вставку, силовой токонесущий элемент выполнен в виде набора проводящих элементов, обеспечивающих оптимальное распределение токов по повивам. Проводящие элементы изготавливаются из материалов с низким сопротивлением, в том числе и из сверхпроводящих материалов.
Это позволяет решить задачу полезной модели и получить указанный выше технический результат.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображена конструкция соединения сверхпроводящего кабеля с токовводом (Фиг.1) и конструкция соединения сверхпроводящего кабеля с другим сверхпроводящим кабелем (Фиг.2). На Фиг.3 изображен возможный вариант применения полезной модели.
Устройство содержит: сверхпроводящий кабель 1, силовой токонесущий элемент 2, изоляционную вставку 3, токоввод 4, силовой токонесущий элемент экрана 5, токоввод экрана 6.
При изготовлении соединения применяются промышленно выпускаемые материалы.
Силовой токонесущий элемент может быть выполнен, например, в виде набора гибких проводов на основе стандартного гибкого медного провода (например ПЩ), каждая СП-лента кабеля подсоединяется (например пайкой) к строго определенному количеству гибких проводов, причем подсоединение выполняется таким образом, чтобы обеспечить заданные переходные сопротивления в месте контакта для каждой сверхпроводящей ленты кабеля. Далее набор гибких проводов подсоединяется к токовводу так, чтобы обеспечивалось равное входное сопротивление для каждой из сверхпроводящих лент кабеля (например, обжатие на одинаковой длине от места пайки к сверхпроводящим лентам). Для создания необходимой электрической прочности используется изоляционная вставка из диэлектрического материала, хорошо работающего при криогенных температурах.
Работает устройство следующим образом.
Сверхпроводящий кабель проходит внутри криостата и выходит во внутреннюю область криогенной токовой муфты, где соединяется с силовым токонесущим элементом, который подсоединяется к токовводу, а сверхпроводящий экран кабеля соединяется с силовым токонесущим элементом экрана, который подсоединяется к токовводу экрана.
При достижении рабочей температуры (обычно 66-77 К) от электрической сети, подсоединенной к верхнему концу токового ввода, подается электрический ток и напряжение заданной величины, которые через соединение передаются на сверхпроводящий кабель. Соединение экрана позволяет поддерживать необходимые токи в экране для экранирования внешних электромагнитных полей кабеля. Изоляционная вставка обеспечивает электрическую прочность соединения. Конструкция данного соединения, благодаря возможности варьировать сопротивление участков токоввод - сверхпроводящая лента, позволяет получать оптимальное распределение токов по каждой из лент сверхпроводящего кабеля и, как следствие, повысить несущие характеристики системы.