Устройство регулирования постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК G05F1/46 

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к системам питания анализирующих магнитов электрон ных микроскопов. Известен стабилизатор постоянного тока М, в котором к регулируемому источнику постоянного тока подсоединена последовательная токовая цепь, содержащая нагрузку и элемент индуктивности. С элементом индуктивности магнитно связан сверхпроводящий квантовый магнитньй интерферометр, выход которого подключен к управляющему входу источника тока,. В таком устройстве стабилизируемый ток от источника, проходя через элемент индуктивности, создает магнитный поток, Измене.ние магнитного потока воздействует на квантовый интерферометр, который вырабатывает сигнал, отрицательной обратной связи, подаваемый на вход управления источника тока. Недостатком такого устройства является узкий диапазон регулирования тока. изменить выходной ток, .необходимо вывести квантовый интерферометр из сверхпроводящего состояния и перестроить источник на новый уровень за счет внутренних связей. Известен стабилизатор постоянного тока 2, являющийся наиболее близким техническим решением к данному изобре тению, содержащий регулируемый источник тока, один выходной вывод которого подсоединен к первой клемме для подключения нагрузки, а другой через первьй элемент индуктивности - ко вто рой клемме Для подключения нагрузки, задающий источник тока, выходом соединенный со вторым элементом индуктив ности, и сверхпроводящий трансформатор потока, включающий последовательно соединенные нагрузочную, задающую и измерительную обмотки, магнитно свя занные соответственно с первым и вто рьм элементами индуктивности и нульорганом магнитного потока, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого источника тока. Недостатком такого устройства является узкий диапазон регулирования тока. Диапазон регулирования ограничен токовыми параметрами источника эталонного тока (максимальньм током); Целью изобретения является расшир ние диапазона регулирования постоянного тока в сторону больших токов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство регулирования постоянного тока, содержащее регулируемый источник тока, один выходной вывод которого подсоединен к первой клемме для подключения нагрузки, задающий источник тока, выходом соединенный со вторым элементом индуктивности, и сверхпроводя1щй трансформатор потока, включающий последовательно соединенные нагрузочную, задающую и измерительную обмотки, магнитно связанные соответственно с первым и вторьм элементами индуктивности, и нуль-орган магнитного потока, вы ход которого соединен с управляющим входом регулируемого источника тока, введены ва сверхпроводящих ключа, один из которых подключен параллельно цепи из нагрузочной и измерительной обмоток,.а другой включен между измерительной и задающей обмотками. На фиг. 1 представлена схема устройства регулирования постоянного тока; на фиг. 2 - диаграммы изменения токов в задающей катушке, задающей обмотке, нагрузочной обмотке. I Устройство содержит регулируемьй источник постоянного тока 1, к которому подсоединена последовательная токовая цепь с нагрузкой 2 и первым элементом индуктивности 3. С элементом индуктивности магнитно связана . . нагрузочная обмотка 4 сверхпроводящего трансформатора потока 5. Последовательно нагрузочной обмотке в транс- . форматоре потока подключены измерит-ельная обмотка 6 и задающая обмотка 7. С задающей обмоткой магнитно связан второй элемент индуктивности 8, подсоединенный к задающему источнику тока 9. С измерительной обмоткой магнитно связан нуль-Морган магнитного потока 10, выход которого подсоединен к входу регулируемого источника. Параллельно нагрузочной и измерительной обмоткам подсоединен параллельный сверхпроводящий ключ 11. Последовательно мезкду измерительной и задающей обмотками в сверхпроводящем трансформаторе включен сверхпроводящий ключ 12. Устройство работает следующим образом. Регулируемый ток от источника 1 проходит через нагрузку 2 и элемент индуктивности 3. Этот ток, преобразованный в магнитный поток, наводит

в нагрузочной обмотке 4 сверхпроводя щего трансформатора 5 сверхпроводящий ток. Аналогично ток задающего источника 9, преобразованный в элементе индуктивности 8 в магнитный поток, наводит в задающей обмотке 7 сверхпроводящий ток. Разность сверхпроводящих токов в трансформаторе потока при условии, что ключ 1t разомкнут, а ключ 12 замкнут, преобразуется в измерительной обмотке 6 в магнитный поток, соответственно которому нульорган магнитного потока 10 вырабатывает сигнал обратной связи, управляющий регулируемым источником тока. Для расшире1й1я диапазона регулирования постоянного тока в схему дополнительно введены параллельньй сверхпроводящий ключ 11, подключенный параллельно нагрузочной и измерительной обмоткам сверхпроводящего трансформатора и последовательный сверхпроводящий ключ 12, включенный последовательно и сверхпроводящий трансформатор между измерительной и эталсГнной обмотками. При подключении-задающего источника 9 ток ij будет нарастать в злементе 8 (фиг.2а), ключи 11 и 12 разомкнуты, т.е. являются резисторами. На клеммах задающей обмотки 7 наводится напряжение. Когда ток достигнет заданной величины 33(1) напряжение на обмотке 7 равно нулю. Ключ 12 зa ыкaeтcя, т.е. становится сверхпроводящим. После этого производится переключение задающего источника так, что ток через элемент 8 течет в. обратном направлении. В трансформаторе 5 наводится

. ток 1 ((iz (фиг. 26). При неиэменном значении абсолютной величиныJ разность потенциалов, на кгйоче 11 рав на нулю и его можно замкнуть, не изменяя магнитный поток трансформатора Теперь при изменении тока источника 9 от -За ДОЭ1 (ъ трансформаторе пройдет в обход обмотки 7 через ключ 11. Ключ 12 размыкается и в замкнутом контуре, включающем обмотки 4и 6 и ключ 11, остается замороженный сверхпроводящий ток 2 (фиг. 2в), относительно Которого ведется регулирование тока в нагрузке. При зтом полностью отключается зада-.

ющий источник тока. Повьшение заданной величины сверз проводящего тока в нагрузочной обмотке трансформатора потока производится следующим

образом. Увеличивается ток через зле мент 8 до величины разомкнутом ключе 12 напряже-ние на задающей обмотке становится равным нулю. Ключ 12 замыкается(i4) . Ток ij уменьшается с величины Jj до величины- -, , (tg). В обмотке 7 наводится ток ij . Ток через ключ 11 становится равным нулю. Ключ 11 размыкается. Затем ток источника 9 снижается до-35(1). В кольце трансформатора потока 5 изменится магнитный поток, что приведет к протеканию TOKaij iij . При неизменном задающем токе Образность потенциалов на ключе 11 равна нулю и его можно замкнуть, не изменяя магниного потока в трансформаторе 5. Увелчение тока ц c-J,j уменьшает ток через ключ 12 до нуля и его можн разомкнуть. Таким образом, в кольце из обмоток 4 и 6 и клю51а 11 наводится сверхпроводящий ток, прэвышакщий величину тока, наведенногр в трансформаторе потока при разовой трансформации от задающего источника. Повторяя описанный цикл заведения тока в сверхпроводящий трансформатор, потока,можно значительно увеличить замороженный в нем опорныйток, что в свою очередь, позволит .регулироват большие токи в нагрузке. Далее регулирование ведется при отключенном .источнике задающего тока, относительно сберхпроводящего тока, замороженного в кольце из нагрузочной и измерительной обмоток и ключа 11. В зтом же кольце наводится сверхпроводящий ток от цепи регулируемого источника. Разность сверхпроводящих токов преобразовывается в измерительной ка- тушке в отклонение магнитного поля, соответственно которому нуль-орган магнитного потока вырабатывает сигнал обратной связи, управлтощий регyлиpye alIм источником тока.

Для режима работы с замороженным потоком в сверхпроводящем трансформаторе значительно снижаются требования к стбильности задакнцего источника тока.

Использование устройства позволит осуществлять регулирование с высокой точностью и стабильностью токов до 100 А, что на два порядка выше, чем у прототипа. При этом возможность циклического подключения эталонного источника только на время настройки значительно уменьшает энергозатраты и повышает КПД устройства.

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее регулй-V руемый источник тока, один выходной, вывод которого подсоединен к первой клемме для подключения нагрузки, а другой через первый элемент индуктив-; ностя - ко второй клемме для подключения нагрузки, задаяяций источник Тока, выходом соединенный со вторым элементом индуктивности, и сверхпроВОДЯ1ЦИЙ трансформатор потока,. вклю/ ающий последовательно соединенные нагрузочную, задающую и измерительную обмотки, магнитно связанные-соответственно с первым и вторым элементами индуктивности и нуль-органом магнитного потока, выход которого соединен с управляющим входом регули руемого источника тока, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования в сторону больших токовJ в него введе ы два сверхпроводящих ключа, один из которых подключен параллельно цепи КЗ нагрузочной и измерительной обмо- ток, а другой включен между измерительной и задающей обмотками. Фиг.1