CN213843461U - 一种超导开关测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超导开关测试系统，包括设有制冷装置的测试容器，测试容器内设有第一容器，第一容器的外侧套设有冷屏，第一容器嵌套超导线圈，以使超导线圈作为第一容器的部分内壁，测试容器设有高温超导电流引线组件，高温超导电流引线组件的上部设于测试容器的外部并用于连接外接电源，高温超导电流引线组件的中部通过第一导冷丝连接于冷屏，高温超导电流引线组件的下部通过电缆连接于超导线圈，超导线圈、第一容器以及冷屏分别通过第二导冷丝连接于制冷装置；还包括开关装置，开关装置包括测试装置法兰，测试装置法兰上悬挂有拉杆，拉杆下端用于连接测试开关。显著降低液氦消耗以降低测试成本。

Description

一种超导开关测试系统

技术领域

本实用新型涉及超导磁体技术领域，更具体地说，涉及一种超导开关测试系统。

背景技术

常规的开关测试装置是将开关预先固定在背景场超导线圈内部，线圈与开关形成整体，测试环节需要将开关测试装置整体放入开关测试系统的第一容器内，放入过程会消耗大量的液氦。

如图3所示，现有方案开关测试装置中，线圈与开关固定在一起，同时放入测试系统的第一容器中，并同时从第一容器中拔出。因线圈要重复利用，因此频繁更换开关，操作比较复杂。

且目前方案塔有可拆卸电流引线，励磁时电流引线需要液氦蒸发冷却才能正常工作，励磁过程中会消耗液氦，为了保证励磁安全性，第一容器内需要储存充足的液氦，线圈热质量较大，会消耗较多的液氦。开关测试完后，线圈需要退磁。线圈励磁退磁频繁，操作多、时间长、工艺复杂，且励磁退磁液氦消耗多。

因此，如何解决消耗液氦过多导致测试成本较高的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种超导开关测试系统，降低了液氦消耗以降低测试成本，并提高了开关测试效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种超导开关测试系统，包括设有制冷装置的测试容器，所述测试容器内设有第一容器，所述第一容器的外侧套设有冷屏，所述第一容器的侧壁嵌套有超导线圈，以使所述超导线圈作为所述第一容器的部分内壁，所述测试容器设有高温超导电流引线组件，所述高温超导电流引线组件的上部设于所述测试容器的外部并用于连接外接电源，所述高温超导电流引线组件的中部通过第一导冷丝连接于所述冷屏，所述高温超导电流引线组件的下部通过电缆连接于所述超导线圈，所述超导线圈、所述第一容器以及所述冷屏分别通过第二导冷丝连接于所述制冷装置；

还包括开关装置，所述开关装置包括测试装置法兰，所述测试装置法兰上设有拉杆，所述拉杆下端用于连接测试开关。

优选的，所述冷屏与所述第一容器之间设有超导开关，所述超导开关通过第三导冷丝分别连接于所述超导线圈、所述第一容器以及所述制冷装置。

优选的，所述第一导冷丝、第二导冷丝与所述第三导冷丝均为铜丝。

优选的，所述第一导冷丝、第二导冷丝与所述第三导冷丝均为铝丝。

优选的，所述制冷装置包括冷头以及包裹在所述冷头外部的冷头容器，所述冷头容器与所述第一容器连通，所述超导线圈通过所述第二导冷丝连接于所述冷头容器的底部。

优选的，所述超导线圈与所述第一容器焊接连接。

优选的，所述高温超导电流引线组件的下部与所述电缆通过锡焊连接。

优选的，所述测试装置法兰上悬挂有至少3个拉杆。

本实用新型所提供的超导开关测试系统，具有以下有益效果：

第一、在开关装置上，只悬挂了测试开关，超导线圈的骨架与第一容器嵌套在一起，以使超导线圈的骨架内壁充当了第一容器的内壁，如此，在测试过程中频繁更换开关时，无需对超导线圈重复侵泡与励磁，可提高测试效率、节省液氦消耗。

第二、超导线圈、第一容器以及冷屏分别通过第二导冷丝连接于所述制冷装置，如此，第一容器和超导线圈可以通过制冷装置从室温300K降温至4K温区，即制冷机可将超导线圈直接冷却至4K，降温过程不消耗液氦，需补充少量氦气即可，以保持第一容器正压，显著减少超导线圈冷却时的液氦消耗。稳态运行时，系统能实现零挥发。另外，第一容器内没有液氦时，超导线圈通过制冷机依然可以维持超导状态。

第三，通过高温超导电流引线组件对超导线圈进行励磁，电流达到要求后，可通过超导开关与超导线圈实现电流闭环运行，然后可以关掉外接电源，不需要降场。

第四，开关装置上可以悬挂多个开关进行载流测试，以提高测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供超导开关测试系统具体实施例的示意图；

图2为开关装置的示意图；

图3为背景技术中现有方案开关测试装置的示意图。

其中，1-测试容器、2-第一容器、3-冷屏、4-制冷装置、5-超导线圈、6-高温超导电流引线组件、7-第一导冷丝、8-第二导冷丝、9-测试装置法兰、10-拉杆、11-测试开关、12-超导开关、13-第三导冷丝、14-冷头容器、15-电缆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种超导开关测试系统，降低了液氦消耗以降低测试成本，并提高了开关测试效率。

请参考图1至图3，图1为本实用新型所提供超导开关测试系统具体实施例的示意图；图2为开关装置的示意图；图3为背景技术中现有方案开关测试装置的示意图。

本实用新型所提供的超导开关测试系统，包括设有制冷装置4的测试容器1，测试容器1内设有第一容器2，第一容器2的外侧套设有冷屏3，第一容器2嵌套超导线圈5，以使超导线圈5作为第一容器2的部分内壁，测试容器1上设有高温超导电流引线组件6，高温超导电流引线组件6的上部设于测试容器1的外部并用于连接外接电源的供电电缆，高温超导电流引线组件6的中部通过第一导冷丝7连接于冷屏3，高温超导电流引线组件6的下部通过电缆15连接于超导线圈5，超导线圈5、第一容器2以及冷屏3分别通过第二导冷丝8连接于制冷装置4；还包括开关装置，所述开关装置包括测试装置法兰9，所述测试装置法兰9上悬挂有拉杆10，所述拉杆10下端用于连接测试开关11。

本实用新型所提供的超导开关测试系统，将常规开关测试装置上的超导线圈5分离出来，在开关装置上，只悬挂了测试开关11，超导线圈5的骨架与第一容器2焊接在一起，以使超导线圈5的骨架内壁充当了第一容器2的内壁。因此，测试过程中，频繁更换开关时，无需对超导线圈5重复侵泡与励磁，超导线圈5不再需要液氦浸泡，可提高测试效率、节省液氦消耗。

其中，第一容器2为4K容器，测试过程中，第一容器2和超导线圈5可以通过制冷装置4从室温300K降温至4K温区。冷屏为50K冷屏。电缆15为4K电缆。

高温超导电流引线组件6固定在测试容器1上，高温超导电流引线组件6的设置在测试容器1的外部，高温超导电流引线组件6的上端用来外接电源供电电缆，高温超导电流引线组件6的中间段与冷屏3通过第一导冷丝7导冷，高温超导电流引线组件6的下端与超导线圈5通过电缆15锡焊连接。永久固定，不用插拔。

同时，超导线圈5、第一容器2以及冷屏3分别通过第二导冷丝8连接于所述制冷装置4，如此，第一容器2和超导线圈5可以通过制冷装置4从室温300K降温至4K温区，即制冷机可以对超导线圈5直接冷却至4K，降温过程不消耗液氦，需补充少量氦气即可，以保持第一容器2正压，显著减少超导线圈5冷却时的液氦消耗。稳态运行时，系统能实现零挥发。另外，第一容器2内没有液氦时，超导线圈5通过制冷机依然可以维持超导状态。

外接电源与高温超导电流引线组件6的上端连接好后，便可通过高温超导电流引线组件6对超导线圈5进行励磁，电流达到要求后，可通过超导开关12与超导线圈5实现电流闭环运行，然后可以关掉外接电源，降低电能消耗。

开关测试装置上可以悬挂多个开关进行载流测试，开关具体数量不做限制，以提高测试效率。超导线圈5不需要液氦浸泡，有少量液氦或者少量氦气，就可以通过与冷头二级进行热交换，使线圈工作在4K温区，实现超导电性。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选，冷屏3与第一容器2之间设有超导开关12，超导开关12通过第三导冷丝13分别连接于超导线圈5、第一容器2以及制冷装置4。

本实施例中，外接电源与高温超导电流引线组件6的上端连接好后，便可通过高温超导电流引线组件6对超导线圈5进行励磁，电流达到要求后，可通过超导开关12与超导线圈5实现电流闭环运行，然后可以关掉外接电源，不需要降场。

在上述实施例的基础之上，考虑到第一导冷丝7、第二导冷丝8与第三导冷丝13具体选择，作为一种优选，第一导冷丝7、第二导冷丝8与第三导冷丝13均为铜丝。作为另一种优选，第一导冷丝7、第二导冷丝8与第三导冷丝13均为铝丝。

在上述实施例的基础之上，考虑到制冷装置4的具体设置方式，作为一种优选，制冷装置4包括冷头以及包裹在冷头外部的冷头容器14，冷头容器14与第一容器2连通，超导线圈5通过第二导冷丝8连接于冷头容器14的底部。

以通过制冷机将超导线圈5直接冷却至4K，降温过程不消耗液氦，需补充少量氦气即可，以保持第一容器2正压，显著减少超导线圈5冷却时的液氦消耗。稳态运行时，系统能实现零挥发。另外，第一容器2内没有液氦时，超导线圈5通过制冷机依然可以维持超导状态。

在上述实施例的基础之上，考虑到超导线圈5与第一容器2的具体连接方式，作为一种优选，超导线圈5与第一容器2焊接连接。考虑到高温超导电流引线组件6的下部与电缆15的具体连接方式，作为一种优选，高温超导电流引线组件6的下部与电缆15通过锡焊连接。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选，测试装置法兰9上悬挂有至少3个拉杆10。以保证测试效率与测试效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的超导开关测试系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超导开关测试系统，包括设有制冷装置(4)的测试容器(1)，所述测试容器(1)内设有第一容器(2)，所述第一容器(2)的外侧套设有冷屏(3)，其特征在于，所述第一容器(2)嵌套超导线圈(5)，以使所述超导线圈(5)作为所述第一容器(2)的部分内壁；

所述测试容器(1)设有高温超导电流引线组件(6)，所述高温超导电流引线组件(6)的上部设于所述测试容器(1)的外部并用于连接外接电源，所述高温超导电流引线组件(6)的中部通过第一导冷丝(7)连接于所述冷屏(3)，所述高温超导电流引线组件(6)的下部通过电缆(15)连接于所述超导线圈(5)，所述超导线圈(5)、所述第一容器(2)以及所述冷屏(3)分别通过第二导冷丝(8)连接于所述制冷装置(4)；

还包括开关装置，所述开关装置包括测试装置法兰(9)，所述测试装置法兰(9)设有拉杆(10)，所述拉杆(10)下端用于连接测试开关(11)。

2.根据权利要求1所述的超导开关测试系统，其特征在于，所述冷屏(3)与所述第一容器(2)之间设有超导开关(12)，所述超导开关(12)通过第三导冷丝(13)分别连接于所述超导线圈(5)、所述第一容器(2)以及所述制冷装置(4)。

3.根据权利要求2所述的超导开关测试系统，其特征在于，所述第一导冷丝(7)、第二导冷丝(8)与所述第三导冷丝(13)均为铜丝。

4.根据权利要求2所述的超导开关测试系统，其特征在于，所述第一导冷丝(7)、第二导冷丝(8)与所述第三导冷丝(13)均为铝丝。

5.根据权利要求1所述的超导开关测试系统，其特征在于，所述制冷装置(4)包括冷头以及包裹在所述冷头外部的冷头容器(14)，所述冷头容器(14)与所述第一容器(2)连通，所述超导线圈(5)通过所述第二导冷丝(8)连接于所述冷头容器(14)的底部。

6.根据权利要求5所述的超导开关测试系统，其特征在于，所述超导线圈(5)与所述第一容器(2)焊接连接。

7.根据权利要求6所述的超导开关测试系统，其特征在于，所述高温超导电流引线组件(6)的下部与所述电缆(15)通过锡焊连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的超导开关测试系统，其特征在于，所述测试装置法兰(9)上悬挂有至少3个拉杆(10)。

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