Chargeur de bobine supraconductrice

La présente invention concerne un chargeur de bobine supraconduc­trice, comprenant un transformateur d'alimentation à enroulement primaire normal alimenté par un réseau et à enroulement secondaire supraconducteur avec un point milieu relié à une extrémité de la bobine à charger et disposé avec cette bobine dans une enceinte cryogénique à très basse température.

On a déjà proposé dans le document FR-A-95949 un chargeur de bobine supraconductrice de ce genre, dans lequel il est disposé aux bornes du secondaire du transformateur d'alimentation des organes semi-­conducteurs (diodes ou thyristors) reliés par leur borne opposée à l'autre extrémité de la bobine à charger.

Toutefois, de telles diodes ou thyristors, même s'ils sont disposés dans une enceinte cryogénique, présentent une résistance élec­trique non négligeable et entraînent des pertes thermiques importantes.

La présente invention a pour but de procurer un chargeur de bobine supraconductrice dont tous les éléments du circuit secondaire présentent des résistances électriques extrêmement faibles, et dont les pertes thermiques soient très faibles.

Le chargeur de bobine supraconductrice selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte en outre

• a) au moins un premier transformateur auxiliaire à enroulement primaire normal aux bornes d'un organe semi-conducteur et à enroulement secon­daire supraconducteur disposé entre l'une des extrémités de l'enrou­lement secondaire du transformateur d'alimentation et l'autre extémité de la bobine à charger,
• b) au moins un second transformateur auxiliaire à enroulement primaire normal aux bornes d'un organe semi-conducteur et à enroulement secon­daire supraconducteur disposé entre l'autre extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur d'alimentation et l'autre extrémité de la bobine à charger,

Les organes semi-conducteurs aux bornes des primaires du premier et du second transformateur auxilaire peuvent être des diodes ou des thyristors.

Selon une variante avantageuse, les enroulements primaires normaux du transformateur d'alimentation et/ou des transformateurs auxiliaires sont également disposés dans l'enceinte cryogénique à très basse tempé­rature. Ceci permet de limiter les courants dans les liaisons électriques avec les circuits à température ambiante à des valeurs très inférieures au courant de la bobine chargée par un choix approprié des rapports de transformation. Ceci est particulièrement intéressant pour un chargeur de petite taille.

Il est décrit ci-après, à titre d'example et en référence aux figures du dessin annexé, un chargeur de bobine supraconductrice compor­tant des transformateurs auxiliaires dont les enroulements primaires sont fermés sur des diodes.

• la figure 1 représente le circuit de charge de la bobine supracon­ductrice.
• La figure 2 représente la variation dans le temps des intensités de courant dans les diodes et dans la bobine.

Dans la figure 1, le transformateur d'alimentation 1 comporte un enroulement primaire 2 disposé aux bornes d'un réseau de fréquence industrielle 50 Hz ou 60 Hz. Son secondaire supraconducteur 4 est relié par son point milieu 5 à la bobine supraconductrice 6. Il est divisé en deux demi-secondaires 7 et 8. Le demi-secondaire 7 est relié au secon­daire supraconducteur 9 du transformateur auxiliaire 10. L'autre extré­mité de ce secondaire est reliée au point 11 à l'extrémité de la bobine supraconductrice opposée à celle reliée au point milieu de transforma­teur d'alimentation.

L'enroulement primaire 12 du transformateur auxiliaire 10 est un enroulement normal en cuivre. Il est fermé sur un circuit 13 ne comprenant que la diode 14.

De même, le demi-secondaire 8 du transformateur d'alimentation est relié au secondaire supraconducteur 14 d'un transformateur auxiliaire 15, dont l'autre extrémité est reliée par le pont 11 à l'extrémité de la bobine supraconductrice opposée à celle reliée au point milieu du trans­formateur d'alimentation.

L'enroulement primaire du transformateur auxiliaire 15 est également un enroulement normal en cuivre. Il est fermé sur un circuit 17 ne comprenant que la diode 18.

L'ensemble de la bobine supraconductrice et des enroulements secondaires supraconductrice est contenu dans une enceinte cryogénique 19, maintenue par exemple à 4°K environ par un bain d'hélium liquide.

Le fonctionnement du chargeur est le suivant.

A la mise sous tensions, la diode 14 est conductrice.

Le primaire du transformateur 10 est alors en court-circuit.

L'impédance de ce transformateur ramenée à son secondaire 9 est alors très faible. Pendant ce temps, la diode 18 étant non conductrice, le transformateur 15 est à vide ; il présente donc une impédance ramenée à son secondaire 16 très élevée. Le courant de charge passe donc par le secondaire 9 pendant la première alternance.

Au temps t = (ω étant égale à 2 πf, en désignant par f la fréquence du courant), l'on passe à la seconde alternance. La diode formant redresseur 18 devient conducteur, tandis que la diode 16 va se bloquer. L'intensité du courant décroft alors dans la branche contenant le secondaire 9 du transformateur 10, et croît dans la branche contenant le secondaire 16 du transformateur 15.

Le courant dans la bobine 6 ne pouvant varier instantanément, il existe un certain intervalle de temps dit "d'empiétement anodique" pen­dant lequel deux diodes conduisent simultanément, en raison des inductances de fuite des transformateurs.

La valeur de l'angle d'empiétement anodique augmente à chaque alternance jusqu'à atteindre en définitive la valeur de π, où le régime de charge est terminé.

La figure 2 représente en fonction du produit ωt, d'une part en traits continus les intensités I₁₄ et I₁₈ des courants dans les diodes 14 et 18, d'autre part en trait interrompu l'intensité I₆ du courant dans la bobine 6 qui augmente par paliers successifs d'amplitude décroîssante.