Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для диагностики сверхпроводящих магнитных систем,
Цель изобретения - расширение функ- циональных возможностей способа путем обеспечения возможности нормальной фазы в процессе защитного выведения тока.
Диагностика нормальной фазы в процессе защитного выведения тока позволяет оценить правильность выбранных защит- иых мероприятий. Известные же способы диагностики не обеспечивают определения нормальной фазы на этом этапе ввиду-значительной скорости изменения тока.
На чертеже изображены временные диаграммы тока в обмотке сверхпроводящего магнита (а) и измеряемого напряжения (б), представляющего собой сумму напряжения на обмотке и компенсирующего напряже- ния.
Способ осуществляется следующим образом.
Компенсируют реактивное напряжение, поступающее в измеритель с обмотки сверхпроводящей магнитной системы (CMC). Это делают для повышения чувствительности измерения напряжения нормальной фазы, т.к. реактивное напряжение, наблюдаемое на обмотке CMC при измене- НИИ (заведении) тока, значительно превышает активное напряжение нормальной фазы, которое появляется при переходе части обмотки из сверхпроводящего в нормальное состояние .(например, при незапланированном .повышении температуры сверхпроводника, достижении критических параметров или из-за других причин). Компенсацию выполняют перед заведением рабочего тока в обмотку CMC на токе, изменяющемся в безопасных для CMC пределах (см. чертеж). Компенсацию проводят по критерию минимизации разницы между напряжением на обмотке CMC и компенсирующим напряжением, в качестве которого может служить напряжение с совместной обмотки, пояса Роговского и т.д. Настроенный таким образом измеритель используют в дальнейшем при работе на максимальных токах в CMC, когда появление нормальной фазы уже опасно для обмотки. На этапе заведения тока определяют скорость заведения тока в CMC. Полученную величину используют во время защитного выведения энергии после срабатывания защиты для от- счета интервала времени от начала выведения тока, через который необходимо изменять скомпенсированное напряжение. Скорость заведения может быть определена дифференцированием сигнала с измерительного шунта в силовой цепи CMC, с помощью калиброванного пояса Роговского, по величине реактивного напряжения на обмотке CMC либо расчетным путем. Момент срабатывания защиты CMC при появлении нормальной фазы определяют для фиксации начала выведения энергии из обмотки. Затем измеряют скорость защитного выведения тока из обмотки CMC после срабатывания защиты,например, по величине реактивного напряжения на обмотке. Измерение проводят для определения момента, в который необходимо измерить скомпенсированное напряжение на обмотке CMC
Скомпенсированное напряжение, поступающее с обмотки CMC, изменяют в момент времени to (см. чертеж). Затем рассчитывают остаточное сопротивление обмотки после вывода энергии
г ииэм
R,,,,
где УИЗМ - величина напряжения, измеренного в момент ta;
i - скорость заведения тока до срабатывания защиты;
г-постоянная времени защитного вывода энергии из CMC.
Величина Пост позволяет оценить эффективность защиты.
Напряжение измеряют в момент времени, когда скорость выведения равна скорости заведения тока, при котором компенсировали индуктивное напряжение на обмотке магнита до появления нормальной фазы. В общем случае измеряемое напряжение;.
и 1Н + (1м-1э)1п.
где I, In - величина и скорость подьема тока; R - сопротивление участка обмотки, перешедшей в нормальное состояние;
. LM, Ц - индуктивность обмотки магнита и эквивалентная индуктивность, используемая для компенсации (пояс Роговского с усилителем, совместная обмотка, половина обмотки при использовании мостовой схемы и т.д.).
Индуктивности LM и La не являются постоянными величинами и зависят от in, поэтому полная компенсация реактивного напряжения возможна, в принципе , на какой-то одной скорости in, что и происходит при заведении тока в обмотку. Защитный вывод тока осуществляют путем под| люче- ния обмотки магнита к разрядному сопротивлению, т.е. по экспоненциальному закону
l(t),
где о - ток, при котором происходит отключение;
Т- постоянная времени вывода, причем видно, что через время t ID
Int
будет выполняться условие
i(t) In. Именно в этот момент вновь выполняется условие компенсации, полученное при заведении тока со скоростью In до появления нормальной фазы. Таким образом, измерение напряжений в момент to позволяет устранить влияние раскрменсации реактивного напряжения, и измеряемое напряжение в зтот момент определяется только активным остаточным сопротивлением обмотки, откуда можно получить его величину
UMSM
R
ост
In Г
где ROCT - остаточное сопротивление обмотки;
Уизм - напряжение, измеренное в момент to.
Для реализации описанного способа достаточно иметь осциллограмму с записью во времени тока, спадающего по
Формула изобретения Способ диагностики нормальной фазы в обмотке импульсного сверхпроводящего магнита, включающий одновременное заведение тока и измерение напряжения на об- 30 мотке с одновременной компенсацией реактивной составляющей измеряемого напряжения, защитное выведениетока,отли- . чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спЬсоба за 35
0 5
указанному закону, и напряжения, скомпенсированного на стадии заведения тока (см. чертеж). Отсчитав от момента срабатывания защиты необходимый интервал вре5 мени, измеряют напряжение и рассчитывают остаточное сопротивление обмотки. Зная остаточное сопротивление, можно оценить нагрев сверхпроводника за время существования нормальной фазы и
10 при необходимости объективно скорректировать в ту или иную сторону порог срабатывания защиты или постоянную времени вывода тока, что позволяет достичь наи- болыПей эффективности работы схемы за15 щиты, увеличить ресурс работы магнитной системы, уменьшить количество испаряемого при выведении жидкого гелия, снизить величину высокого напряжения на магните.
(56) Дубасов 8,Г. и др. Защита импульсных сверхпроводящих ма(гнитов. Препринт Б- 0370 НИИЭФА, 1978.
Авторское свидетельство СССР Nfe 879523, кл. G 01 R 33/12, 1979.
счет диагностики нормальной фазы в процессе защитного выведения тока, в процессе заведения тока определяют скорость заведения тока, в процессе защитного выведения тока определяют скорость защитного выведения тока, а измерения напряжения на обмотке производят в момент равенства абсолютных значений скорюсти защитного выведения тока и скорости заведения тока.
0
5
Изобретение может быть использовано для диагноаики сверхпроводящих мэт-нитных систем. Способ диагностики нормальной фазы в обмотке импульаюго сверхпроводящего магниты (ИСПМС) осуществляют следующим образом.-Компенсируют реактивное налряжение.лоступающее в измеритель обмотки ИСПМС, производя ее по критерию мини- м,изации разницы между напряжением из обмотке ИСПГИС и компенсирующим напряжением, в качестве которого может служить напряжение с совместной обмотки: Настроенный таким образом измеритель используют в дальнейшем лри работе на максимальных токах в ИСПМС. когда появление нормальной фазы уже опасно для обмотки. На этапе заведения тока определяют, скороаь заведения тока в HCflMC. Полученную величину используют во время защитного выведения энё.ргш после срабатывания защиты для отсчета интервала времени от начала выведения тока, через который необходимо изменять скомпенсированное напряжение. Определение момента фабатывания защиты ИСПМС при появлении нормальной фазы проводят для фиксации начала выведения энергии из обмотки. Измepяюf скость защитного выведения тока из обмотки ИСПМС после срабатывания защиты. Рассчитывают остаточное солротивление обмотки после вывода энергии по формуле R и /ixT ,где и - величина напряжения, ост ИЗМЮМ измеренного в определенный момент, - скорость заведения тока до срабатывания защиты, т - по- аоянная времени защитного вывода энергии из ИСПМС. Зная величину остаточного сопротивления, можно оценить нагрев сверхпроводника за время осуществления нормальной фазы и, при необходимости, объективно скорректировать в ту или иную сторону порог срабатывания защиты или постоян- «ную времени вывода тока, что позволяет достичь наибольшей эффективности работы схемы защиты, увеличить ресурс работы магнитной системы. 1 т. -i O Ч„ с/) с
и
to
t
