Сверхпроводниковые и криопроводниковые ИН. Достоинства и недостатки. Области применения

За счет получения предельных значений плотности тока в активной зоне сверхпродниковые ИН (СПИН) обладают наилучшими массогабаритными показателями, позволяют длительное время сохра­нять энергию.

Обмотка выполняется из сверхпроводников 2-го рода, с жидким гелием. Проводник имеет ком­позиционную структуру. Тонкие жилы с диаметром 1-10 мкм вкраплены в металлическую матрицу несущего провода (медную, медно-никелевую и др.), которая обеспечивает тепловую стабилизацию проводниковых жил и механическую прочность проводника. Несущий проводник имеет круглое или прямоугольное сечение с характерными размерами порядка 0,5-10 мм. Число сверхпроводниковых жил в одном проводе - несколько тысяч. В кабеле обычно объединяются несколько проводов.

Коэффициент заполнения сверхпроводником

k_з=k_сп*k_п ,

где k_сп - коэффициент заполнения одного несущего провода сверхпроводниковыми жилами (зависит от способа стабилизации проводника, имеет значения от 0,1 до 0,5);

k_п - коэффициент заполнения катушки ИН несущими проводами с учетом каналов охлаждения, прочностных бандажей, изоляции и др. (k_п = 0,3 - 0,6 как и для обычных катушек).

При реализуемых плотностях тока в сверхпроводнике j_cп ~ (1 - 3)*10⁹ А/м², средняя плотность в ка­тушке (0,5 - 1)*10⁹ А/м², то есть (500 - 1000) А/мм².

Потери с СПИН возникают при наличии di/dt, то есть при быстром изменении тока (в основном при разряде). Каждый Вт потерь в СПИН требует 0,5 - 1 кВт мощности рефрижераторной установки, работающей при нормальной температуре, то есть СПИН требует сложное криогенное обеспечение.

Требование к времени в процессе коммутации переключателей и ключей = .