Устройство стабилизации магнитного поля электромагнита Советский патент 1986 года по МПК G05F7/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования магнитных величин, и может быть использовано в электрофизических установках, в частности, для питания анализирующих магнитов, поворотных магнитов и электромагнитов циклотронов.

Известно устройство стабилизации поля электромагнита, основанное на измерении тока в цепи электромагнита и компенсации отклонения его от заданного значения воздействием на управляющий вход регулируемого источника питания. -Оно содержит регулируемьш источник тока, в токовую цепь которого включены электромагнит и датчик тока. Выход датчика тока через систему фазового управления подключен к управляющему входу источник | Недостатком такого устройства является низкая точность стабилизации поля, связанная с низкой точностью датчиков тока и отсутствием пропорциональной связи между током и полем в электромагните.

Известно устройство стабилизации поля, содержащее электромагнит, подключенньй к регулируемому источнику питания, и датчик магнитного поля, выход которого подключен к управляющему входу источника. Изменения стабилизируемого поля измеряются датчиком и преобразованные в управляющий сигнал воздействуют на регулируемый источник питания. Таким образом, изменения поля преобразуются в изменение тока в обмотке электромагнита.

Недостатком такого устройства является низкая точность стабилизации, связанная с погрешностями измерения поли.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее регулируемьй источник питания, выход которого подключен к клеммам для подроединения обмотки электромагнита, датчик поля, расположенный в магнитном поле электромагнита, выход которого соединен с одним из входов элемента сравнения, другой вход которого подключен к задатчику, выход элемента сравнения через усилитель соединен с входом регулятора, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого источника питания, введены сверхпроводящий контур, сверхпроводящий ключ, блок управления, нуль-орган и пороговый элемент, причем

сверхпроводящий ключ включен в сверхпроводящий контур, а управляющий вход сверхпроводящего ключа соединен с выходом блока управления, один вход которого подключен к выходу нуль-органа, другой - к выходу порогового элемента, входы нуль-органа и порогового элемента объединены и подключены к выходу усилителя.

На чертеже представлена схема устройства стабилизации магнитного поля.

Устройство содержит электромагнит 1, подключенный к регулируемому источнику 2 питания, датчик 3 магнитного поля и задатчик 4, подсоединенные к соответствующим входам элемента 5 сравнения, связанного с усилителем 6, выход которого подключен к регулятору 7 поля, нуль-органу 8 и пороговому элементу 9; блок 10 упоав5 ления, подсоединенный к сверхпроводящему ключу 11, включенному в цепь сверхпроводящего контура 12.

Устройство работает следующим - образом. Через обмотку электромагнита 1 течет ток регулируемого источника 2 питания. Создаваемое электромагнитом поле измеряется датчиком 3 магнитного поля. Сигналы с датчика 3 и с задатчика 4 поступают на входы элемента 5 сравнения. Сигнал рассогласования, усиленный в усилителе 6, подается на вход регулятора 7 поля. Регулятор управляет источником питания, регулируя ток в цепи электромагнита и, следовательно, величину магнитного поля. Для повышения стабильности магнитного поля, создаваемого электромагнитом, в устройство дополнительно введен сверхпроводящий контур 12, замкнутый через сверхпроводящий ключ 11. При регулировании поля цепью управления регулятора поля сверхпроводящий ключ 11 разомкнут и сверхпроводящий контур 12 находится в резистивном состоянии. Ток в электромагните изменяетсяj а ЭДС наведенная в контуре, быстро затухает за счет резистивного состояния контура. В момент выхода на заданный 5 зфовень сигнал с усилителя 6 поступает на вход нулн-органа 8, который, в свою очередь, подключает блок 10 управления. Сигнал блока управления

31

замыкает сверхпроводящий ключ 11, при этом контур 12 переходит в сверхпроводящее состояние. Контур, расположенный в поле электромагнита, в момент перехода замораживает заданный уровень поля. Любые изменения поля основной обмотки электромагнига 1 будут компенсироваться изменением поля, создаваемого токами, наводимыми в сверхпроводящем контуре. Вследствие идеального диамагнетизма сверхпроводящего контура компенсация изменения поля электромагнита будет практически идеальной и будет обусловлена только конструктивнымиособенностями самого электромагнита и контура. При этом исчезает влияние погрещностей датчика на стабильности поля, поскольку датчик используется только для выхода на заданный уровень. Длительность перехода контура 12 в сверхпроводящее состояние не имеет существенного значения, так как магнитное поле поддерживается на заданном уровне с помощью отрицательной обратной связи путеЫ воздействия сигнала рассогласования с выхода элемента 5 сравнения через усилитель 6 и

458004

регулятор поля 7 на управляемый источник 2 питания. При программном изменении уровня поля задатчиком сигнал рассогласования с усилителя 6 подается на пороговый элемент 9, который срабатывает при величине сигнала, превьшающей максимальное отклонение, определяемое точностью поддержания заданного значения поля. Пороговый элемент 9 отключает блок 10 управления, при этом ключ 11 разрывает сверхпроводящий контур, переводя его в резистивное состояние. Выход на новый уровень происходит по сигналу f5 с датчика 3 поля. Нуль-орган, пороговый элемент и блок управления могут быть реализованы на простых элементах логики, имеющих два устойчивых состояния. В качестве сверхпроводящего ключа может быть использоьан тепловой

ключ, представляющий собой нагревательный элемент, подключенный к источнику тока, цепь которого замыкается по сигналу блока управления.

Таким образом, использование данного изобретения позволяет повысить стабильность магнитного поля электромагнита .

УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА, содержащее регулируемый источник питания, выход которого подключен к клеммам для подсоединения обмотки электромагнита, датчик поля, расположенный в магнитном поле электромагнита, выход которого соединен с одним из входов элемента сравнения, другой вход которого подключен к задатчику, выход элемента сравнения через усилитель соединен с входом регуляторов, выход которого подключен к управляняцему входу регулируемого источника питания, отличающееся тем, что, с целью повьйёнйя точности стабилизации, в него введены сверхпроводящий контур, сверхпроводящий ключ, блок управления, нуль-орган и пороговый элементi причем сверхпроводящий ключ включен в сверхпроводящий контур, а управляющий вход сверхпроS водящего ключа соединен с выходом блока управления, один вход которого подключен к выходу нуль-органа, другой - к выходу порогового элемента, входы нуль-органа и порогового элемента объединены и подключены к выходу усилителя. 4 :л эо о