[实用新型]具有快速开断的电磁控制式超导开关

说明书

所属技术领域

本实用新型属于电力系统超导电工技术领域，具体涉及一种新型快速开断的采用电磁控制的超导开关。

背景技术

超导开关是利用超导体处于超导态时的零电阻，低热导性质，迈斯纳效应以及超导态与常态迅速转变的性质，做成的“开关”装置。当超导开关的导通时电阻为零，很大程度上能降低储能电路中的电流在流过开关时产生的能量损耗；且超导开关开断时间短，电阻变化率比较大，是其它开关器件如GTR，MOSFET等无法做到的。

超导线材运行超导态时具有三个临界参量：临界温度、临界电流、临界磁场。当超导线材的运行参数超过任一临界参量时，超导线材超导特性就会失去，因此可以通过影响超导线材的运行参数来控制超导开关的闭合和开断。传统超导开关的控制方式主要有热控式和磁控式。热控式超导开关是利用线圈中与超导线材接触的加热丝来实现超导态与常态之间的转变；磁控式超导开关则是利用磁场来实现超导态与常态之间的转变，即当外加磁场超过超导开关的临界磁场时，超导开关转变为常态。

热控式超导开关结构简单，易于控制，但其热阻尼效应的弛豫时间较长，限制开关开断速度的提高。磁控式超导开关开断速度受到提供磁场的线圈的自感限制，其开断速度主要与磁场在超导开关线材内的扩散速度限制和磁场的瞬时功率有关，合理的磁体结构能使磁控开关开断速度大大高于热控开关，但是其技术复杂且闭合过程中具有迟滞现象。

在实际应用中，高温超导线材的临界电流都比较大(例如铋系超导线材的临界电流可以高达数百安培)，所以要通入比较大的触发电流才能使超导开关失超。而大触发电流可能使焊接点(外电流的注入、流出点)和超导开关失超的欧姆(焦耳)热效应很明显，造成临界电流式超导开关的温度升高，且严重的局部温升可能导致超导线绝缘，或是接头焊接点融化，从而影响临界电流式超导开关的安全运行。

实用新型内容

鉴于现有技术的以上缺点，本实用新型的目的是降低超导开关的临界电流，从而解决热控式超导开关开断时间长，磁控式超导开关磁控装置复杂，临界电流式超导开关在通入大触发电流时的发热不稳定的缺点，并减少临界电流式超导开关的触发源大小。

本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。

一种具有快速开断的电磁控制式超导开关，在由触发源、触发开关、超导无感线圈构成临界电流式超导开关。在所述超导无感线圈附近设置一由一个励磁电源和一个励磁线圈构成的可向超导线圈提供大小及方向可控的外加磁场的励磁回路。

采用本实用新型的手段，通过增加一简单励磁回路，降低了超导开关开断时的临界电流，解决了磁控式超导开关磁控装置复杂的问题；解决了热控式超导开关开断时间较长的问题；解决了临界电流式超导开关焊接点(接头电阻)及超导开关失超电阻发热不稳定的问题，并减少临界电流式超导开关的触发源大小和了冷却媒体的挥发，加速超导开关从超导状态转换成失超状态，从而加速了超导开关开断速度，实现一种具有快速开断能力的超导开关。

附图说明

图1为本实用新型电磁控制式超导开关的基本原理图

图2为本实用新型电磁控制式超导开关的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图中，触发电源(1)、触发开关(2)、励磁电源(3)、杜瓦(4、励磁线圈(5)、外加磁场(6)、超导无感线圈(7)。

由图1和图2可看到，此超导开关是将励磁回路引入临界电流式超导开关中，当触发开关(2)断开时，励磁线圈(5)不通电，触发源(2)无法向超导无感线圈(7)放电，励磁线圈(5)与触发源(1)对超导开关无影响，流经超导开关的电流小于其临界电流，开关对外仍呈超导态；触发开关(2)闭合后，励磁电源(3)对励磁线圈(5)供电，从而励磁线圈(5)向超导线圈7提供一大小、方向可控的外加磁场(6)，所述外加磁场(6)根据需要加到超导线圈(7)上，降低了超导线圈(7)的临界电流，同时与超导开关并联的触发源(1)向超导开关放电，使流经超导线圈(7)的电流超过超导线圈(7)的临界电流，此时超导开关K失超变为常态，在开断过程中加速超导开关从超导状态转换成失超状态，从而加速了超导开关开断速度。