УСТРОЙСТВО КРИОРЕЗИСТИВНОЙ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ С ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТОЙ Советский патент 1994 года по МПК H01F5/08 H02H5/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от недопустимого нагрева криорезистивных обмоток электромагнитных систем различного назначения, состоящих из нескольких индуктивно связанных магнитов и включенных параллельно по электропитанию.

Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности.

На чертеже показана структурная схема устройства криорезистивных обмоток электромагнитной системы с тепловой защитой, состоящего из N параллельно включенных электромагнитов и устройств их защиты.

Устройство содержит N устройств тепловой защиты, каждая из которых предназначена для одного электромагнита, в состав каждого из которых входят датчик реактивного напряжения 1, датчик температуры в виде криорезистивной обмотки 2, датчик тока 3, исполнительный орган 4, дифференциальные усилители 5,6,7, компараторы 8 и 9, датчик минимального тока 10, электронный ключ 11, а также один блок комплексной компенсации 12, состоящий из сумматоров 13-1-13-N, причем датчик реактивного напряжения, датчик температуры 2, датчик тока 3 и исполнительный орган 4 включены последовательно в цепь питания одного магнита, а выход датчика температуры через дифференциальный усилитель 6 подключен к первому входу сигнального компаратора 8, второй вход которого, соединенный вместе с первым входом компаратора управления 9, подключен к выходу третьего дифференциального усилителя 7, вход которого подсоединен в выходу датчика тока 3, ко входу компаратора 9 подключен датчик минимального тока 10, выход компаратора 9 связан с управляющим входом электронного ключа 11, сигнальный вход которого подключен к выходу сигнального компаратора 8, а выход - к управляющему входу исполнительного органа 4, выход датчика реактивного напряжения первого устройства защиты A1 через первый дифференциальный усилитель 5 подключен к первым входам всех сумматоров в блоке комплексной компенсации 12, первые входы устройства защиты А2 подсоединены к входам сумматоров 13-1-13-N, первые входы устройства защиты AN подсоединены к входам сумматоров, а выход первого сумматора 13-1 - к первому входу первого компаратора 8 первого уcтройcтва защиты A1, выход второго сумматора 13-2 подключен к первому входу первого сумматора второго устройства защиты А2, выход сумматора 13-N - к первому входу первого сумматора устройства защиты AN. Количество входов каждого сумматора равно числу защищаемых магнитов, причем компенсация реактивных напряжений самоиндукции с обмоток производится изменением коэффициента передачи усилителей 5, а для компенсации напряжений от взаимной индукции используются потенциометры на входах сумматора.

Устройство работает следующим обpазом.

Выбор чувствительности устройства и компенсация реактивных напряжений в сигналах с обмоток производятся в следующем порядке.

Исходя из требуемой чувствительности защиты устанавливается коэффициент передачи усилителя 6 в устройствах защиты каждого магнита.

В цепи питания каждого магнита поочередно вводится небольшой постоянный ток, при этом реактивные напряжения на обмотке 2 отсутствуют. Регулировкой усиления усилителя 7 выравниваются напряжения на выходах усилителей 6 и 7.

Поочередно в каждый магнит вводится небольшой по амплитуде изменяющийся ток и регулировкой усиления усилителя 5 компенсируется до нуля реактивное напряжение самоиндукции на каждом магните, а также регулировкой соответствующих потенциометров на входах сумматоров компенсируются величины напряжений взаимоиндукции, причем при заведенном токе в первый магнит компенсируется его напряжение самоиндукции с помощью усилителя 5 и напряжение взаимоиндукции в остальных устройствах изменением потенциометров на первых входах сумматоров. Затем выводится ток из первого магнита и заводится во второй, и регулируется усиление усилителя 5 второго устройства защиты и потенциометры на вторых входах сумматоров и т.д.

При небольшом постоянном токе коэффициенты передачи усилителей 7 в каждом устройстве подбираются такими, чтобы сигналы с их выходов были больше сигналов с соответствующих усилителей 6 на величину, определяющую допустимый нагрев обмотки.

В качестве датчика реактивного напряжения 1 целесообразно использовать пояс Роговского, т. е. тороидальную катушку, охватывающую шину с током, с обмотки которой снимается сигнал, пропорциональный скорости изменения тока.

В качестве датчика тока 3 можно использовать образцовое сопротивление, измерительный преобразователь тока в напряжение.

В качестве дифференциальных усилителей, позволяющих снимать сигнал с устройств, не имеющих с защитными устройствами общей шины, можно использовать микросхемы серий 140, 153, 553, 544 и т.п.

Эти же операционные усилители используются для построения сумматоров 13.

Для компараторов 8 и 9 можно применять компараторы серий 521 или 554, для электронного ключа - микросхемы серий 190, 590, логические элементы И, для исполнительного органа можно использовать механические или тиристорные коммутаторы с блоками управления.

Устройство позволяет обеспечить высокую чувствительность и надежность защиты криорезистивных обмоток электромагнитных систем, состоящих из нескольких индуктивно связанных магнитов, питаемых изменяющимся током, при этом высокая чувствительность обеспечивается при всех токах питания. Это объясняется тем, что сравнивается, по существу, резистивное сопротивление обмоток со своим допустимым значением, определяемым сигналом с датчика тока.

Чтобы избежать ложных срабатываний защиты, характерных для малых токов питания и зависящих от помех, используются ключ и источник минимального тока, отключающие защиту при малых токах, что повышает надежность защиты.

Устройство позволяет просто и надежно, с высокой чувствительностью осуществить защиту взаимно связанных по магнитному потоку электромагнитов, питаемых токами, отличными и по скорости изменения, и по временным параметрам.

Устройство может найти применение для защиты импульсных магнитных систем с несколькими магнитами, например для защиты управляющих обмоток термоядерных установок типа токамак.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от недопустимого нагрева криорезистивных обмоток электромагнитных систем различного назначения, состоящих из нескольких индуктивно связанных магнитов и включенных параллельно по электропитанию. Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности тепловой защиты. Цель достигается введением в устройство защиты блока комплексной компенсации. 1 ил.

УСТРОЙСТВО КРИОРЕЗИСТИВНОЙ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ С ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТОЙ, содержащее исполнительный орган, первый вывод которого имеет клемму для подключения к первому выводу источника питания, к второму выводу исполнительного органа подключена цепочка из последовательно соединенных датчика тока, криорезистивной обмотки электромагнита и датчика реактивного напряжения, свободный вывод которого имеет клемму для подключения к другому выводу источника питания, первый дифференциальный усилитель, вход которого подключен к датчику реактивного напряжения, второй дифференциальный усилитель, вход которого подсоединен к криорезистивной обмотке электромагнита, третий дифференциальный усилитель, вход которого подключен к датчику тока, при этом выход второго усилителя соединен с первым входом сигнального компаратора, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя и первым входом компаратора управления ключом, второй вход которого подключен к источнику минимального тока, а выход - к управляющему входу электронного ключа, сигнальный вход которого подключен к выходу сигнального компаратора, а выход - к исполнительному органу, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности, в него дополнительно введены N - 1 индуктивно связанных с первой и между собой криорезистивных обмоток электромагнитов с соответствующими тепловыми защитами, а также блок комплексной компенсации, состоящий из N сумматоров, при этом одноименные входы всех сумматоров объединены и точки их соединения подключены к выходам первых дифференциальных усилителей комплексов защит одноименных криорезистивных обмоток электромагнитов, а выходы каждого сумматора подключены к первым входам сигнальных компараторов соответствующих комплектов защит криорезистивных обмоток электромагнитов.