Источник тока электромагнита сильных полей Советский патент 1992 года по МПК G01R33/02 

1

со

(о

со

2

Изобретение относится к электротехнике, в частности к магнитным измерениям и преобразовательной технике, и предназначено для применения в регулируемых источниках тока обмот электромагнита сильных полей, входящего в состав магнитоизмерительных систем для исследования свойств высококоэрцитивных магнитотвердых материалов и испытания постоянных магнитов, где необходимо иметь значителную выходную мощность, широкий диапазон регулирования низкое значение пульсаций выходного напряжения во всем диапазоне регулирования.

Цель изобретения - повышение выходной мощности регулируемого источника тока,

На чертеже представлена структурная схема источника тока электромагнита сильных полей.

Источник тока электромагнита сильных полей состоит из силового выпрямителя 1 сетевого напряжения, фильтра 2, тиристорного ключа 3,фильра , силового транзистора 5, шунтирующего тиристорного ключа 6, реверсирующего тиристорного моста 7t блок 8 формирования управляющих сигналов полярности, блока 9 широтно-импульс- ного регулирования, усилителя 10 мощности, аналогового ключа 11, выпрямителя 12, сумматора 13, компаратора 1, источника 15 опорного напряжения блока 16 одновибраторов, источника J17 сигнала обратной связи и источника 18 входного регулирования напряжения . К выходным выводам тиристорного широтно-импульсного источника тока подключена обмотка 19 электромагнита сильных полей.

Силовой выпрямитель 1 входными выводами подключен к сети, а выходами - к входу фильтра 2, выходные выводы которого соединены в последовательную цепь с тиристорным ключом 3 и входными выводами фильтра +. Выходные выводы фильтра включены в последовательную цепь, состоящую из звена параллельно соединенных силового транзистора 5 с шунтирующим тиристорным ключом 6 и из входных выводов реверсирующего тиристорного моста 7i выходные выводы которого являются выходными выводами устройства. Источник 17 входного напряжения и источник 18 сигнала обратной связи подключены к входам сум

5

матора 13. К выходу сумматора 13 подключены входы выпрямителя 12 и блока 8 формирования управляющих сигналов полярности. К выходу выпрямителя 12 подключены вход блока 9 широтно-импульсного регулирования, инвертирующий вход компаратора И и аналоговый вход ключа 11. Два выQ ходных вывода блока 9 соединены с управляющими входами тиристорного ключа 3, а два выходных вывода блока 8 подключены к входам управления реверсирующего тиристорного моста 7.

5 Выходные, инвертирующий и неинвертирующий выводы компаратора соединены с входами блока 16 одновибраторов, а выходы блока 16 одновибраторов соединены с управляющими входами шунтирующего тиристорного i ключа 6 Управляющий вход ключа 11 подключен к неинвертирующему выходу компаратора 1, а выход ключа 11 соединен с входом усилителя 10 мощности, один выход которого соединен с эмиттером транзистора 5,,а другой - с базой транзистора 5, Реверсирующий ти- ристорный мост 7 представляет собой мостовую схему включенных тиристоров, в которой узел соединения анодов тиристоров является положительным входным выводом, узел соединения катодов является отрицательным входным выводом, а его нагрузка включена в другую диагональ.

Источник тока электромагнита сильных полей работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда напряжение источника 18 входного регулирующего напряжения и напряжение источника 17 сигнала обратной связи отсутствуют, выходные напряжения сумматора 13 и выпрямителя 12 равны нулю. При этом входное напряжение блока 9 широтно-импульсного регулирования равно нулю, его выходные импульсы отсутствуют, тиристорный ключ 3 закрыт и в силовой цепи источника ток напряжения и , выпрямленного выпрямителем 1 и сглаженного фильтром 2, отсутствует. Напряжение на входе блока 8 формирования управляющих сигналов полярности также отсутствует, управляющие импульсы на его выходе отсутствуют и тиристоры реверсирующего моста 7 закрыты. Во время плавного возрастания входного напряжения UBX источника 18 до YDQB0

5

0

5

0

5

ня опорного напряжения U источника 15 возрастает выходное напряжение сумматора 13, что приводит к формированию блоком 8 серии отпирающих импульсов тиристоров реверсирующего моста 7, которые включают тиристор- ную пару, чем обеспечивается направление тока 1ц в обмотке 19 электро10

15

20

30

магнита сильных полей, соответствующее полярности входного напряжения. В этом режиме выходное напряжение выпрямителя 12 является входным напряжением блока 9 и обеспечивает формирование блоком 9 управляющих импульсов U0, U-2, обеспечивающих минимально возможные длительности Тмин открытого состояния ключа 3, что приводит к появлению постоянного напряжения U4 на выходе фильтра 4, Уровень выходного напряжения на выходе выпрямителя 12 определяет высокий уровень напряжения на неинвертированном выходе компаратора, которым открывается аналоговый ключ 11, вы- ходным напряжением выпрямителя через ключ 11 и с помощью усилителя 10 |управляется силовой транзистор 5, ток через который пропорционален при этом выходному напряжению сумматора 13, а блок 16 формирует запирающие импульсы ключа 6, Таким образом, ток 1ц в обмотке 19 электромагнита пропорционален регулирующему напряжению на выходе сумматора 13 и имеет направление, соответствующее его полярности

Дальнейшее возрастание входного напряжения .UЬх до уровня, превышающего напряжение Uon источника 15 опорного напряжения, на инвертиро-- ванном выходе компаратора присутствует низкий уровень напряжения4 при котором ключ 11 закрыт, силовой транзистор 5 закрыт, а высокий уровень напряжения на инверторном выходе компаратора Ik соответствует формированию отпирающих импульсов тиристорного ключа 6 блоком одно- вибраторов, В этом режиме блоком 9 формируются импульсы управления U0, U-L тиристорного ключа 3, изменяющие скважность формируемых импульсов напряжения Uг., чем обеспечивается регулирование силы тока i в обмотке 19 55 электромагнита, пропорционально управляющему напряжению на выходе сумматора 13. Изменение полярности ynw равляющего напряжения на выходе сум35

40

45

SO

25

10

,

73230 6

матора 13 приводит к переключению режима работы блока 8 и формированию им управляющих импульсов, отпирающих другую тиристорную пару моста 7, обеспечивающую другое направление тока в обмотке электромагнита. Это переключение возможно при отсутствии тока в силовой цепи источника, т.е. когда выходное напряжение сумматора 13 переходит через нуль и вся схе ма устройства переходит через исходное состояние.

15

Фо-рмула изобретения

0

0

5

5

0

5

O

Источник тока электромагнита сильных полей, содержащий многовходовой силовой выпрямитель, к выходу которого подключен первый фильтр к первому выходу которого подключен первым входом второй фильтр, к первому выходу которого подключен эмиттер силового транзистора, между эмит-. 5 тером и базой которого подключен

усилитель мощности, сумматор, к первому и второму входам которого подключены соответственно источник входного напряжения и источник сигнала обратной связи, блок широт- но-импульсного регулирования, о т- личающийся тем, что, с целью-повышения выходной мощности, в него введены последовательно соединенные источник опорного напряжения, компаратор, одновибратор и первый тиристорный ключ, последовательно соединенные формирователь управляющих сигналов полярности и реверсирующий тиристорный мост, а также выпрямитель, аналоговый ключ и второй тиристорный ключ, включенный между вторым выходом первого фильтра и вторым входом второго фильтра, управляющие входы которого подключены к выходам блока широтно-импульсного регулирования, к коллектору силового транзистора и второму выходу второго фильтра подключены входы реверсирующего тиристорного моста, выходами подключенного к обмотке электромагнита, к выходу сумматора подключены входы выпрямителя и блока формирования управляющих сигналов полярности, к выходу выпрямителя подключены вход блока широтно-импульсного регулирования, первый вход аналогового ключа и инвертирующий вход ком-| паратора, между коллектором и эмит-

7.1732301 8

- v

тером силового транзистора, подклю- подключен второй вход аналогового

чены выходы первого тиристорного - ключа, к выходу которого подключен ключа, к прямому выходу компаратора i вход усилителя мощности,

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для применения в регулируемых источниках тока обмоток электромагнита сильных полей в составе магнитоизмерительных систем для исследования свойств высококоэрцитивных магнитотвердых материалов и испытания постоянных магнитов. Источник содержит силовой выпрямитель 1, фильтр 2, тиристорный ключ 3 фильтр , силовой транзистор 5, тиристорный ключ 6, реверсирующий тиристорный мост 7| блок 8 формирования управляющих сигналов полярности, блок 9 широтно-импульсного регулирования, усилитель 10 мощности, аналоговый ключ 11, выпрямитель 12, сумматор 13 компаратор 14, источник 15 опорного напряжения, блок 16 одновибраторов, источник 17 сигнала обратной связи и источник 18 входного регулирования напряжения, 1 ил. I (/