[go: up one dir, main page]

SU1056395A1 - A.c./d.c. converter - Google Patents

A.c./d.c. converter Download PDF

Info

Publication number
SU1056395A1
SU1056395A1 SU823476052A SU3476052A SU1056395A1 SU 1056395 A1 SU1056395 A1 SU 1056395A1 SU 823476052 A SU823476052 A SU 823476052A SU 3476052 A SU3476052 A SU 3476052A SU 1056395 A1 SU1056395 A1 SU 1056395A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
current
electromagnet
plate
alternating current
magnetic field
Prior art date
Application number
SU823476052A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Гостищев
Владимир Николаевич Хазов
Александр Александрович Дрозд
Сергей Евгеньевич Демьянов
Ольга Николаевна Мазуренко
Original Assignee
Институт физики твердого тела и полупроводников АН БССР
Предприятие П/Я Р-6521
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт физики твердого тела и полупроводников АН БССР, Предприятие П/Я Р-6521 filed Critical Институт физики твердого тела и полупроводников АН БССР
Priority to SU823476052A priority Critical patent/SU1056395A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1056395A1 publication Critical patent/SU1056395A1/en

Links

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГ ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ, содержащий вентильный элемент, отлкчаюци с   тем, что, с целью улучшени  мас .. ..а 7 согабарнтных и стоимостных показателей путем получени  высокой плотности тока, вентильный элемент выполнен IB виде гиперпровод щей, преимущест- , венно из высокочистого алюмини , пластины с общим торцовым контактом со стороны подключени  источника переменного тока и раздельньв«и, раз не- , сенными к боковым гран м, токосъемами выпр мленного тока, соответствующими положительной и отрицательной полуволнам переменного тока, при зтом пластина расположена в магнитнем поле электромагнита, ось которого перпендикул рна к плоскости пластины и проходит через ось ее симметрии , а направление тока в обмотке возбуждени  электромагнита синфазно переменному току.AC CURRENT TO PERMANENT CONVERTER containing the valve element, so that, in order to improve the oil .. .. and 7 coherent and cost indicators by obtaining a high current density, the valve element is made of IB as a superconductive, mostly from high-purity aluminum, plates with common end contact on the side of connection of an alternating current source and separate and, once unfrozen to the side edges, current collectors of rectified current corresponding to positive and negative half-waves At this, the plate is located in the magnetic field of the electromagnet, whose axis is perpendicular to the plane of the plate and passes through the axis of its symmetry, and the direction of the current in the excitation winding of the electromagnet is in-phase alternating current.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и может примен тьс в источниках питани  в качестве выпр мительного устройства. Известны устройства дл  вьшр мле ни  Переменного тока с помощью элек тронно-вакуумных ламп (кенотронов), газотронов, ртутных ламп, твердотел ных полупроводников, электроконтакт ных элементов, в основе, которых лежит использование вентильных эффе стов различной физической природы в специальном рабочем элементе, включаемом в цепь выпр мл емого тока, в результате чего осуществл етс  разделение -.тока на пр мую и обратную составл ющие Clj. Недостаткс1ми устройств  вл ютс  мала  надежность, характерна  прежд всего дл  электроконтактных устройств и сравнительна  слаботочность,что накладывает труднопреодолимые огран чени  на величину рабочего тока. Наиболее близким техническим реш нием к изобретению  вл етс  преобра зователь переменного тока.в посто н ный, выполненный на основе полупроводникового вентильного элемента (диода).. С2 J. Этот преобразователь хот  и обеспечивает высокую надежность и допускает существенно более высокие плотности тока, тем не менее ограни чен суммарными токовыми нагрузками пор дка 200 - 500 А (на единичный элемент), и при использовании в сил ;ноточных ( с уровнем токов 1000-:. 10000 А) системах должен комплектоватьс  в. громоздкие блоки, что приводит к ухудшению массогабаритных показателей и повБвиает стоимость Оборудовани . Цель изобретени  - улучшение массога-баритных ц стоимостных показа . тел ей путем получени  высокой плот-«ности тока. Эта цель достигаетс  тем, что в преобразователе перетленного тока в, посто нный, содержащем вентильный элемент/ указанный элемент выпсотнен в виде гиперпровод щей, преимущественно из высокочистого алюмини , пластины с общим торцовым контактом со стороны подключени  источника переменного тока и раздельными, разнесенными к боковым гран м, токосъемами выпр мленного тока, соответству нвдими положительной и отрицательной полуволнам переменного тока, при этсм пластина расположена в магнитном поле электромагнита, ось которого перпендикул рна к плоскости плас:тины и проходит через ось ее симметрии , а направление тока в обмотке возбуждени  электромагнита синфазно переменному току. На фиг. 1 представлена схема уст .ройства с диаграммами, по сн ющими его работу; на фиг. 2 и 3 - по снение механизма возникновени  эффекта полу чени  высокой платности тока. Преобразователь (фиг. 1) содержит обмотку 1 электромагнита, его сердечник 2 с конусным 1полюсным наконечником . Ось электромагнита пер пендикул рна . к плоскости, пластины 3, охваченной криостатом 4 i К торцовому контакту 5 подключен источник 6 переменного (генератор) .К токосъе:йам 7 и 8 подключены нагрузки 3 и 1б, питаемые посто нным током разной пол рности. Ток в обмотке возбуждени  электромагнита возбуждаетс  от источника 11 (генератора), и направление этого тока синфазко направлению тока от источника 6. В основу работы устройства положен эффект S-образного шнуровани  тока в гиперпроводнике, помещенном в сильное эффективное неоднородное нарастающее-спадаквдее по величине поперечное магнитное поле, причем так, что на участке нарастани  пол  линии тока смецаютс  перпендикул рно полю к одной из боковых граней проводника, а на участке спадани  к противоположной. Дл  иллюстрации этого эффекта на фиг. 2 представлена диагрг1мма распределени  дрейфовой состабл ющей плотности тока по сече11ИЮ образца высокочистого (гиперпроврд щего ) алюмини  при ,2 К с относительным сопротивлением у ,2«1900Q нор ально направлению магнитного пол  Н напр женностью до 47 кЭ при уровне неоднородности пол  0,8%/см. Процесс ст гивани  тока в шнур усиливаетс  при увеличении неоднородности магнитного пол  и повышении величины эффективного- пол , т.е. произведени  Напр женности фактического магнитного пол  на коэффициент снижени  электросопротивлени  гиперпроводников по сравнению с обычным уровнем. Облегчаетс  он также в так называемых нескомпенсированных металлах (с неравными электронными и дырочными объемами) и металлах, имиосцих. зам|Кнутую поверхность Ферми, примером КОТОРЫХ  вл ютс  алюминий и индий. На транспортный ток в пластине 3, помещенной в поперечное магнитное поле, действует сила Лоренца (Ампера), в результате, чего в ней возникает перпендикул рна  этому току и полю от электромагнита ЭДС Холла и, соответственно , ток Холла. В неоднородном магнитном поле ЭДС Холла также неоднородна, а силу чего вдоль проводника, в обе стороны от центра магнитного пол , возникают уравнительные токи Холла, также отклон емые силой Лоренца, в результате чего образуютс  два симметрично расположенных вихр  тока Холла с противоположным вращением. В металле с малым сопротивлением, примером которого  вл етс  высокорчистый алюминий при температуре жидкого гели  Чего сопротивление ниже, чем у обычных проводников, в 10000 - 20000 раз), и в поле с большой индукцией тока Холла велик и сравним с транспортнь током, и их алгебраическое суммирование дает эффект воз-никновени  S-образного шнура транспортного тока. При изменении направлени  магнитного пол  шнур TOka зеркально отображаетс , что и положено в основу работы устройства (фиг. 3). Это позвол ет реализовать эффект выпр млени  переменного (по. направлению) тока путем синхронизации изменени  направлений тока в гиперпровод щей пластине, выполн ющей в данном случа роль своеобразного электрического ве тил  или, что точнее, электрического разделител -сепаратора, и в управл ю щей обмотке возбуждени  электромагни та. Выделение пр мой и обратной составл ющих тока может быть обеспечено например,трехэлектродной контактной системой, состо щей из одного Общего (по всему торцу) контакта 5 и двух ргъзнесенных к бокам с противоположной стороны пластины контактов - токосъемов 7 и 8 выпр мленных то,ков, ; выдел емых в соответствующих нагрузках . На фиг. 1 диаграммы токов в основаных элементах устройства (ген.ераторе 6 рабочего тока, генераторе 11 питани  обмотки электромагни та, цеп х нагрузок 9 и 10). Очевидно что электромагнит может запитыватьс  и из основной рабочей цепи, а также могут использоватьс  любые другие способы. .. . Предпочтительным материале выпр мительного элемента  вл етс  высокочистый алгалиний, в частности промьаиЛеино выпускаемый алюминий особой истоты А999 ГОСТ 11069-74 ТУ 48-5-24-72 чистотой 99,999%, электросопротивление которого при охлаждении до температуры жидкого гели  Т ,2 К снижаетс  до р4, Ом-см, что более чем в 7000 раз ниже обычного уровн  (практически отмечаютс , значени  293/р4 , 2 7000-20000) . Необходимое дл  создани  эффекта шнуровани  тока сильное магнитное,поле олжно иметь пор док 10-30 к Э(этому соответствует известное физическое условиеwT l,где со- циклотронна  частота; Т- врем  бесстолкновительного движени  электрона). В случае алюмини  желательна  неоднородность магнитного пол  должна быть не менее 1% на 1 см длины. Pro легко достигаетс  особенно за счет подбора соответствующей конфигурации сердечника магнита, прежде всего его полюсных наконечников. Ширина гиперпроврд щей выпр мительной пластины должна быть существенна больше длины свободного пробега электронов. В частности можно рекомендовать следущие размерал: ширина 5 мм, длина 25 мм, толщина 0,5 мм. Малые размеры выпр мительного элемента облегчает его криостатирование йри уровн х температур жидкого гели или водорода (неона), наиболее целесообразных дл  п.рактики. Этим определ етс  и компактность устройства в целом и небольшие затраты энергии на его работу. В то же врем  выпр мл емые токи могут быть крайне велики на уровне килоампер, при устойчиво поддерживаемых плотност х (1-5 кДУмм).. Основные области применени  подобного выпр мител  .- сильноточные цепи и прежде всего гиперпровод цие .и Сверхпровод щие системы. Отсутствие изнашиваквдихс  или стареющих элементов определ ет его высокую .надежность. Дополнительные достоинства - простота технического выполнени  и слаба  чувствительность к внешним воздействи м. Коэффициент выпр млени  составл ет 0,95.The invention relates to electrical engineering, in particular to converter equipment, and can be applied in power sources as a rectifying device. There are known devices for alternating current alternating current using electronic vacuum tubes (kenotrons), gas tubes, mercury lamps, solid-state semiconductors, electrical contact elements, which are based on the use of valve effects of various physical nature in a special working element included into the rectifying current circuit, as a result of which the -current is divided into direct and reverse components Clj. The disadvantages of devices are low reliability, characteristic of all electrical devices and comparative weakness, which imposes difficult to overcome restrictions on the magnitude of the operating current. The closest technical solution to the invention is an alternating current converter. A constant one, made on the basis of a semiconductor valve element (diode) .. C2 J. Although this converter provides high reliability and allows substantially higher current densities, nevertheless less limited by total current loads of the order of 200 to 500 A (per unit), and when used in power; note-based (with a level of currents of 1000-: 10,000 A) systems must be completed. cumbersome blocks, which leads to deterioration of weight and size indicators and an increase in the cost of equipment. The purpose of the invention is to improve the mass-bariters and cost displays. body to it by obtaining a high current density. This goal is achieved by the fact that in an inverted-to-constant-current converter, a constant containing valve element / said element is pushed out in the form of a hyperconducting, mainly of high-purity aluminum, a plate with a common end contact on the side of the connection of the alternating current source and separate m, current collection of rectified current, corresponding to positive and negative half-waves of alternating current, with ems the plate is located in the magnetic field of the electromagnet, the axis of which is perpendicular It is aligned with the plane of the flat: tin and passes through its axis of symmetry, and the direction of the current in the excitation winding of the electromagnet is in phase with the alternating current. FIG. Figure 1 shows a schematic of the device with diagrams explaining its work; in fig. 2 and 3 - an explanation of the mechanism of the effect of the high paidness of the current. The converter (Fig. 1) contains a winding 1 of the electromagnet, its core 2 with a tapered 1-pole tip. The axis of the electromagnet is perpendicular. To the plane, plate 3, enclosed by a cryostat 4 i To the face contact 5 there is connected an alternating power source 6 (a generator). To the current collector: yam 7 and 8 there are connected loads 3 and 1b, fed by a direct current of different polarity. The current in the excitation winding of the electromagnet is excited from source 11 (generator), and the direction of this current is inphrasing direction of current from source 6. The device is based on the effect of S-shaped current cords in a hyperconductor placed in a strong effective inhomogeneous increasing-decreasing in magnitude transverse magnetic the field, so that in the region of the increase of the field the current lines are perpendicular to the field to one of the side faces of the conductor, and in the area of the subsidence to the opposite. To illustrate this effect in FIG. Figure 2 shows the diagram of the distribution of the drift component current density over the cross section of a sample of high purity (hyperconductive) aluminum at 2 K with relative resistance y, 2 "1900Q normal to the direction of the magnetic field H with a strength of 47 kOe and a field heterogeneity of 0.8% / cm. The process of shrinking the current in the cord is enhanced by increasing the inhomogeneity of the magnetic field and increasing the magnitude of the effective field, i.e. the product of the strength of the actual magnetic field and the coefficient of electrical resistivity of the hyperconductors compared with the usual level. It is also facilitated in the so-called uncompensated metals (with unequal electron and hole volumes) and imocios metals. Deputy | Fermi Knout Surface, an example of which are aluminum and indium. The transport current in the plate 3, placed in a transverse magnetic field, is affected by the Lorentz (Ampere) force, as a result of which a perpendicular to this current and field from the Hall electromotive electromagnet and, accordingly, the Hall current arises in it. In a non-uniform magnetic field, the EMF of the Hall is also non-uniform, and because of this, along the conductor, in both directions from the center of the magnetic field, equalizing Hall currents arise, also deflected by the Lorentz force, resulting in two symmetrically arranged vortexes of the Hall current with opposite rotation. In a metal with low resistance, an example of which is highly pure aluminum at liquid gel temperature, the resistance is lower than that of conventional conductors by 10,000 - 20,000 times), and in a field with a large induction current, Hall is large and comparable to the transport current, and their algebraic summation gives the effect of the emergence of an S-shaped transport current cord. When changing the direction of the magnetic field, the TOka cord is mirrored, which is the basis for the operation of the device (Fig. 3). This makes it possible to realize the effect of rectifying the alternating (in the direction) current by synchronizing the change in the direction of the current in the hyperconducting plate, which in this case plays the role of a peculiar electric fan or, more precisely, an electric separator separator, and in the control winding excitation electromagnet ta. Selection of the direct and inverse components of the current can be provided, for example, by a three-electrode contact system consisting of one Common (across the end) contact 5 and two located on the opposite side of the contact plate — current collectors 7 and 8; ; allocated in the corresponding loads. FIG. 1 current diagrams in the device based elements (operating current generator, generator 6, generator 11 of the power supply of the electromagnet winding, load circuits 9 and 10). It is obvious that the electromagnet can be powered from the main working circuit as well, and any other methods can be used. .. The preferred material of the rectifier element is high-purity alginia, in particular, industrial Leino special grade aluminum A999 GOST 11069-74 TU 48-5-24-72 with a purity of 99.999%, whose electrical resistance, when cooled to liquid gel temperature T, 2 K, decreases to p4, Ohm-cm, which is more than 7,000 times lower than the usual level (in fact, 293 / p4, 2 7000-20000 are observed). The strong magnetic field required to create the current lashing effect must be on the order of 10-30 k E (this corresponds to the well-known physical condition wT l, where the co-cyclotron frequency; T is the time of collisional motion of an electron). In the case of aluminum, a non-uniform magnetic field is desirable to be at least 1% per 1 cm of length. Pro is easily achieved especially by selecting the appropriate configuration of the magnet core, first of all its pole pieces. The width of the hyper-conducting rectifying plate should be significantly larger than the mean free path of the electrons. In particular, the following dimensions can be recommended: width 5 mm, length 25 mm, thickness 0.5 mm. The small size of the rectifier element facilitates its cryostatting of the yrie by the temperature levels of liquid helium or hydrogen (neon), which is most appropriate for practical purposes. This determines the compactness of the device as a whole and the low energy costs of its operation. At the same time, rectifiable currents can be extremely high at the level of kiloamperes, at stably maintained densities (1-5 kDumm). The main areas of application of such a rectifier are high-current circuits and, above all, hyperconducting and superconducting systems. The absence of worn jacket or aging elements determines its high reliability. Additional advantages are simplicity of technical implementation and low sensitivity to external influences. The rectification coefficient is 0.95.

W 2JIW 2JI

а.оao

и.вip

Ф1Л.2F1L.2

©Г© G

Claims (1)

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ тильный элемент, ι с я тем, что, с целью , содержащий венотличающи ftул учтения мас-AC CONVERTER TO DC CONSTANT element, ι with the fact that, for the purpose, containing venotally different Фиг.1Figure 1 1056395 А согабаритных и стоимостных показателей путем получения высокой плотности тока, вентильный элемент выполнен IB виде гиперпроводящей, преимущест- , венно из высокочистого алюминия, пластины с общим торцовым контактом со стороны подключения источника переменного тока и раздельными, разне- , сенными к боковым граням, токосъемами выпрямленного тока, соответствующими положительной и отрицательной полуволнам переменного тока, при этом пластина расположена в магнитном поле электромагнита, ось котороI го перпендикулярна к плоскости пластины и проходит через ось ее симметрии, а направление тока в обмотке возбуждения электромагнита синфаз’но переменному току.1056395 A of overall and cost indicators by obtaining a high current density, the valve element is made IB in the form of a hyperconducting, mainly from high-purity aluminum, a plate with a common end contact on the side of the AC source connection and separate, separated to the side faces, current collectors rectified current, corresponding to the positive and negative half-waves of alternating current, while the plate is located in the magnetic field of the electromagnet, whose axis is perpendicular to the plane of the sheet other and passes through the axis of its symmetry, and the direction of the current in the excitation winding of the electromagnet is in phase with the alternating current. s 16 s 16 / y Г\ R \ и and J ho J ho & & н n l·- l
полупроводников, электроконтактэлементов, в основе, которых леиспользование вентильных эффекразличной физической природы вsemiconductors, electrical contact elements, which are based on the use of valve effects of various physical nature in
SU823476052A 1982-07-28 1982-07-28 A.c./d.c. converter SU1056395A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823476052A SU1056395A1 (en) 1982-07-28 1982-07-28 A.c./d.c. converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823476052A SU1056395A1 (en) 1982-07-28 1982-07-28 A.c./d.c. converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1056395A1 true SU1056395A1 (en) 1983-11-23

Family

ID=21024239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823476052A SU1056395A1 (en) 1982-07-28 1982-07-28 A.c./d.c. converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1056395A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Каганов И.Л. Электронные и 1 ионные преобразователи. М.-Л. , ГЭИ, ч. |Н , 1956, с. 18. 2. Чиженко И.М., Руденко B.C., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники. М., Высша школа, 1974, с.32. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5642249A (en) Method and apparatus for limiting high current electrical faults in distribution networks by use of superconducting excitation in transverse flux magnetic circuit
US4338657A (en) High-voltage transformer-rectifier device
Autler Superconducting electromagnets
Jin et al. Electrical application of high T/sub c/superconducting saturable magnetic core fault current limiter
Bumby et al. Frequency dependent behavior of a dynamo-type HTS flux pump
US9627780B2 (en) System incorporating current path between conductive members
Geng et al. A wireless rectifier for inductively energizing high direct-current high-temperature superconducting magnets
Ekin Effect of stress on the critical current of Nb3Sn multifilamentary composite wire
GB1262024A (en) A current-limiting arrangement
US4117524A (en) Current-limiting devices
ES2074320T3 (en) DEVICE FOR COATING A SUBSTRATE, ESPECIALLY WITH NON-CONDUCTIVE LAYERS.
Junaid et al. Experimental test of superconductor fault-current switchgear using liquid nitrogen as the insulation and arc-quenching medium
US3397331A (en) Electrode structure for a magnetohydrodynamic device
SU1056395A1 (en) A.c./d.c. converter
US3641384A (en) Switching device
US3558960A (en) Switching device
Lee et al. Comparison of AC losses of HTS pancake winding with single tape and multi-stacked tape
Looms et al. Vacuum insulation between very cold niobium electrodes
Mawardi et al. Armature reaction in a flux pump
US3359516A (en) Aysmmetric superconductive device
US3340463A (en) Power transformer utilizing hall effects
JP2883697B2 (en) Current lead for superconducting coil
SU1459840A1 (en) Single-phase rectifier for invertor power sources of welding current
Gupta Principles of Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering
US930997A (en) Alternating-current-rectifying apparatus.