Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка):
стабилизированный медью и имеющий повышенную в сравнении с чисто медным
проводом прочность. Сечение этого провода 3,5x2 мм; коэффициент
заполнения медью 70%; число нитей из NbTi - 300; о0,2 ~ 900 -г 1000 МПа,
что значительно превосходит о0 2 = = 300 МПа для меди. Этот провод и
подобные ему используются в качестве обмотки для сверхпроводящих
соленоидов и выпускаются промышленностью. Перед намоткой этот провод
изолировали на обмоточной машине в заводских условиях стеклонитью в два
слоя, как медный провод ПСД. Число витков в обмотке 240-280, внутренний
диаметр 15 мм. Поперечное сечение соленоида показано на рис. 2.28*.
Обмотка состоит из двух неодинаковых секций, которые наматываются единым
куском провода; одна (основная) образует обычный многослойный соленоид,
другая - плоская спираль на одном из его торцов. Для предотвращения
электрического пробоя между секциями помещается прокладка-шайба из
стеклотекстолита толщиной 1 мм. Такая двухсекционная обмотка позволяет,
как и в [46], вынести оба токопровода на внешний слой соленоида, где
механические напряжения значительно меньше. Тем самым возможность обрыва
токопроводов существенно уменьшается. Неизбежная при этом неоднородность
обмотки специально смещена от центральной плоскости, где механические
напряжения максимальны, к одному из торцов.
Провод наматывался на оснастку (рис. 2.29), представляющую собой две
тефлоновые втулки, закрепленные на стальной шпильке: втулка 15
навинчивалась на шпильку, а втулка 13 имела свободную посадку. Такая
конструкция была необходима для того, чтобы извлечь втулки после
вакуумной пропитки соленоида эпоксидным компаундом. Шпилька с
закрепленными на ней втулками устанавливалась в токарный ста-
48
Р и с. 2.29. Оснастка для намотки [60]:
1 - вспомогательная шпулька; 2 - шпиндель токарного станка; 3 - пластина;
4 - шпилька; 5, 17 - гайка; 6, 16 - шайба; 7 - тефлоновая прокладка; 8 -
провод; 9, 11 - устройство для натяжения провода и его выравнивания; 10 -
суппорт токарного станка; 12 - катушка с проводом; 13,15 - втулки; 14 -
текстолитовая прокладка; 18 - задняя бабка токарного станка
нок, на суппорте которого крепилось устройство для натяжения и
выравнивания провода.
Сначала отрезок провода длиной около 1 м протягивался через прорезь в
прокладке-шайбе и наматывался на вспомогательную шпульку, затем с помощью
этой шпульки вручную наматывалась плоская спираль, провод выводился через
прорезь в щечке втулки 13 и закреплялся на пластине 3, жестко связанной
(на шпоночном соединении) со шпилькой. Такое закрепление провода
необходимо для предотвращения прокручивания втулки в процессе намотки. По
боковой поверхности плоской
49
спирали наматывалась в четыре слоя стеклоткань толщиной 0,5 мм, тем самым
обеспечивалась надежная изоляция спирали от токопровода второй секции.
После этой операции наматывалась вторая секция - многослойный соленоид
обычного типа. При намотке суппорт станка вместе с закрепленными на нем
приспособлениями смещался вправо или влево пропорционально шагу намотки,
что обеспечивало высокое ее качество. Токопровод второй секции также
проходил через прорезь в щечке втулки: прорези для токопроводов были
разнесены на 90° по окружности щечки. Затем токопровод второй секции
крепился вместе с токопро-водом спирали на пластине 3. Поверхность
соленоида обматывалась в один слой стеклотканью толщиной 0,5 мм.
Полученный таким образом соленоид помещался в цилиндрический стакан из
жести, в котором и осуществлялась пропитка в вакууме эпоксидным
компаундом, полимеризация происходила при температуре 80-90 °С в течение
36 ч. По окончании этого процесса лишняя часть компаунда стачивалась до
слоя стеклоткани. Затем соленоид обматывался по внешней поверхности
многими слоями стеклонити, также пропитанной эпоксидным компаундом,
полимеризация которого происходила при тех же условиях. Диаметр нити 0,2
мм, натяжение при намотке 35 Н, разрушающее натяжение 60 Н. Толщина
бандажа составляла 20 мм.
Этот бандаж оказался во многих отношениях лучше, чем опробованные нами
бандажи других типов. Так, бандаж из нержавеющей стали, в том числе и
предварительно напряженный, деформируется от импульса к импульсу при Вт ~
50 Тл [55, 57, 61]. Эксперимент показал, что в этих же условиях бандаж из
стеклоткани практически не деформируется в радиальном направлении. Для
предотвращения растрескивания в аксиальном направлении диэлектрический
бандаж стягивался с помощью двух фланцев из текстолита толщиной 20 мм и
четырех болтов из нержавеющей стали диаметром 12 мм (см. рис. 2.28).
Выбор материала фланцев сделан с целью избежать эффекта ''диамагнитного
поршня", возникающего при использовании проводящих фланцев и состоящего в
их отталкивании от соленоида из-за взаимодействия тока, протекающего
через обмотку, и тока, наводимого в материале фланца при изменении
пронизывающего его магнитного поля.
Если не применять стягивающих обмотку устройств, то происходит
