本發(fā)明涉及超導(dǎo)磁體領(lǐng)域,更具體地說(shuō),它涉及一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器。
背景技術(shù):
1、rebco高溫超導(dǎo)帶在低溫下具有無(wú)直流電阻的特性,載流密度比銅高2個(gè)數(shù)量級(jí)以上,是制造強(qiáng)場(chǎng)磁體的絕佳材料。采用rebco材料制造磁體能極大的提高穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)強(qiáng)度、縮小設(shè)備體積、減少設(shè)備功率和成本,實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能、低碳高效。
2、由于高溫超導(dǎo)磁體儲(chǔ)能密度大,當(dāng)磁體發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)需要快速泄能,為將電流回路從電源切換到泄能電阻,需使用快速斷路器;磁體勵(lì)磁電源采用超導(dǎo)電源時(shí),整個(gè)電流回路在低溫下運(yùn)行,因此需要斷路器運(yùn)行在低溫下且要求電阻極小,否則將增加低溫系統(tǒng)能耗;超導(dǎo)磁體發(fā)生異常情況的概率較低,斷路器不需要頻繁啟用,應(yīng)處于長(zhǎng)期閉合狀態(tài);超導(dǎo)磁體發(fā)生異常失超時(shí),需要將磁體與勵(lì)磁電源斷開(kāi),以接入外部泄能電阻實(shí)現(xiàn)磁體快速泄能,避免磁體儲(chǔ)能主要釋放到磁體本體而發(fā)生燒毀。在具有低阻值泄能電阻的失超泄能回路中,斷開(kāi)磁體與勵(lì)磁電源間的斷路器時(shí),電極電壓最高僅數(shù)十伏,但在隨后的數(shù)十毫秒內(nèi)將電阻切換至高阻值電阻時(shí)電壓將迅速增加到千伏至數(shù)十千伏。顯然,常規(guī)的開(kāi)關(guān)或斷路器無(wú)法滿足77k以下溫度正常工作、10kv以上耐壓和10-7ω以下電阻的需要。
3、因此,如何研究設(shè)計(jì)一種能夠克服上述缺陷的用于低溫環(huán)境的低阻斷路器是我們目前急需解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足,本發(fā)明的目的是提供一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,針高溫超導(dǎo)磁體泄能需求,采用低溫低阻斷路器,避免了使用常溫?cái)嗦菲髟斐傻某囟说降蜏囟嗽斐傻某掷m(xù)大漏熱負(fù)載問(wèn)題,極大的減小磁體日常運(yùn)行的制冷功率,提高磁體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的:一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,包括:
3、動(dòng)力機(jī)構(gòu),用于向斷路觸頭提供常閉時(shí)的下壓力和迅速斷開(kāi)時(shí)的分離力;
4、斷路觸頭,用于在超導(dǎo)磁體正常運(yùn)行時(shí)于下壓力作用下保持常閉,以及在超導(dǎo)磁體異常時(shí)于分離力作用下迅速斷開(kāi);
5、盒體,用于為斷路觸頭提供獨(dú)立的真空環(huán)境,并與外部導(dǎo)體和液氮管路相連;
6、冷卻導(dǎo)體,用于提供超導(dǎo)通路,并對(duì)超導(dǎo)通路進(jìn)行持續(xù)冷卻。
7、進(jìn)一步的,所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)提供的下壓力為彈性件的彈性壓力,分離力為彈性件的彈性壓力和以感應(yīng)反向電流所產(chǎn)生推力的合力。
8、進(jìn)一步的,所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力桿、彈簧、感應(yīng)銅板、銅線圈、卡銷(xiāo)、下隔板、中隔板、上隔板和支撐桿;
9、所述動(dòng)力桿與下隔板、中隔板、上隔板活動(dòng)插接,且一端與卡銷(xiāo)連接,另一端與斷路觸頭固定連接;
10、所述感應(yīng)銅板與動(dòng)力桿固定連接;
11、所述彈簧一端與中隔板固定連接,另一端與感應(yīng)銅板固定連接;
12、所述銅線圈一端與下隔板固定連接,另一端與感應(yīng)銅板固定連接;
13、所述支撐桿的兩端分別與中隔板、上隔板固定連接。
14、進(jìn)一步的,所述感應(yīng)銅板和銅線圈由高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率的銅合金制成;
15、所述感應(yīng)銅板與動(dòng)力桿通過(guò)ag50cuzncdni焊接為整體;
16、和/或,所述動(dòng)力桿、卡銷(xiāo)、三個(gè)隔板及支撐桿均為304或316ln不銹鋼制成。
17、進(jìn)一步的,所述斷路觸頭包括上觸頭和下觸頭,上觸頭與下觸頭之間布置有高純銦片。
18、進(jìn)一步的,所述上觸頭和下觸頭均由u形銅板、第一高溫超導(dǎo)疊、第一冷卻管、銅蓋板、不銹鋼蓋板和玻纖環(huán)氧板構(gòu)成;
19、所述u形銅板、第一高溫超導(dǎo)疊、銅蓋板、不銹鋼蓋板和玻纖環(huán)氧板沿上觸頭與下觸頭的背離方向依次設(shè)置,且第一冷卻管?chē)@銅蓋板的側(cè)面布置。
20、進(jìn)一步的,所述玻纖環(huán)氧板與不銹鋼蓋板通過(guò)螺栓連接;
21、所述不銹鋼蓋板與銅蓋板通過(guò)銀基高溫釬料焊接為整體蓋板;
22、所述第一高溫超導(dǎo)疊、第一冷卻管與整體蓋板通過(guò)焊接溫度不超過(guò)220℃的低溫釬料焊接在u形銅板上。
23、進(jìn)一步的,所述冷卻導(dǎo)體由第二高溫超導(dǎo)疊和第二冷卻管構(gòu)成;
24、其中,第二高溫超導(dǎo)疊提供超導(dǎo)通路,第二冷卻管對(duì)超導(dǎo)通路進(jìn)行持續(xù)冷卻。
25、進(jìn)一步的,所述冷卻導(dǎo)體為多層的s形導(dǎo)體,為斷路觸頭斷開(kāi)時(shí)提供上移空間。
26、進(jìn)一步的,所述盒體包括真空盒、第一觸頭絕緣密封板、第二觸頭絕緣密封板、第一觸頭接頭和第二觸頭接頭;
27、所述第一觸頭接頭實(shí)現(xiàn)冷卻導(dǎo)體的一端與外部導(dǎo)體和液氮管路相連,第二觸頭接頭實(shí)現(xiàn)斷路觸頭的一端與外部導(dǎo)體和液氮管路相連;
28、所述第一觸頭絕緣密封板對(duì)第一觸頭接頭與真空盒的連接處進(jìn)行絕緣密封,第二觸頭絕緣密封板對(duì)第二觸頭接頭與真空盒的連接處進(jìn)行絕緣密封。
29、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:
30、1、本發(fā)明提供的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,針高溫超導(dǎo)磁體泄能需求,采用低溫低阻斷路器,避免了使用常溫?cái)嗦菲髟斐傻某囟说降蜏囟嗽斐傻某掷m(xù)大漏熱負(fù)載問(wèn)題,極大的減小磁體日常運(yùn)行的制冷功率,提高磁體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性;
31、2.本發(fā)明采用高溫超導(dǎo)材料作為真空斷路器的出入電流引線,極大的降低了斷路器的電阻,減少了發(fā)熱量;
32、3.本發(fā)明中的斷路器觸板采用高溫超導(dǎo)疊、無(wú)氧銅和銦片復(fù)合結(jié)構(gòu),極大的降低了斷路器觸板間的接觸電阻;
33、4.本發(fā)明中斷路器每開(kāi)合一次接重新更換銦片層,保證接頭較小電阻,單獨(dú)的真空盒設(shè)計(jì)使得更換銦片簡(jiǎn)單快捷;
34、5.本發(fā)明中的斷路器采用電磁脈沖線圈作為斷開(kāi)動(dòng)力,能夠施加脈沖式的斷開(kāi)力,可縮短斷開(kāi)響應(yīng)時(shí)間,加快磁體失超保護(hù)動(dòng)作速度。
1.一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)(3)提供的下壓力為彈性件的彈性壓力,分離力為彈性件的彈性壓力和以感應(yīng)反向電流所產(chǎn)生推力的合力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)(3)包括動(dòng)力桿(3-1)、彈簧(3-2)、感應(yīng)銅板(3-3)、銅線圈(3-4)、卡銷(xiāo)(3-5)、下隔板(3-6)、中隔板(3-7)、上隔板(3-8)和支撐桿(3-9);
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,所述感應(yīng)銅板(3-3)和銅線圈(3-4)由高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率的銅合金制成;
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,所述斷路觸頭(1)包括上觸頭和下觸頭,上觸頭與下觸頭之間布置有高純銦片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,所述上觸頭和下觸頭均由u形銅板(1-1)、第一高溫超導(dǎo)疊(1-2)、第一冷卻管(1-3)、銅蓋板(1-4)、不銹鋼蓋板(1-5)和玻纖環(huán)氧板(1-6)構(gòu)成;
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,所述玻纖環(huán)氧板(1-6)與不銹鋼蓋板(1-5)通過(guò)螺栓連接;
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,所述冷卻導(dǎo)體(4)由第二高溫超導(dǎo)疊(4-1)和第二冷卻管(4-2)構(gòu)成;
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,所述冷卻導(dǎo)體(4)為多層的s形導(dǎo)體,為斷路觸頭(1)斷開(kāi)時(shí)提供上移空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于低溫環(huán)境的低阻斷路器,其特征是,所述盒體(2)包括真空盒(2-1)、第一觸頭絕緣密封板(2-2)、第二觸頭絕緣密封板(2-3)、第一觸頭接頭(2-4)和第二觸頭接頭(2-5);