Стабилизатор постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК G05F1/46 

1

Изобретение относится к электротехнике и гложет быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.

По основному авт. св. № 479097 известен стабилизатор постоянного тока, содержащий регулируемый источник постоянного тока, соединенный одним из выводов с выходной клеммой, включенную последовательно в выходную цепь катушку индуктивности, в магнитное поле которой помещен чувствительный элемент сверхпроводящего квантово о магнитного интерферометра .при этом выход последнего подключен ко входу регулируемого источника постоянного тока ЛНедостатком этого устройства является недостаточно высокая, стабильность выходного сигнала.

Цель изобретения - повышение стабильности.

Указанная цель достигается тем, что стабилизатор постоянного тока снабжен сверхпроводящим переключателем, включенным между опорным источником тока и введенной дополнительной обмоткой катушки индуктивночти, причем обе обмотки помещены в введенный экран, который как и дополнительная обмотка выполнена из сверхпроводящего материала.

Применение сверхпроводящего переключателя и сверхпроводящей первичной обмотки компаратора позволяет создать сверхпроводящее замкнутое кольцо, которое обладает свойством сохранять сцепленный с ним магнитный поток неопределенно долгое время.

0 Связь тока, протекающего по кольцу с магнитным потоком ос1{ществляется через индуктивность кольца, которую нетрудно сделать необходимой величины и,стабильности. Запоминание то5ка опорного источника в первичной обмотке производится путем закорачивания ее выводов сверхпроводящим переключателем при прохождении тока через обмотку. Размещая обмотки ком-

0 паратора в сверхпроводящем экране удается устранить магнитный сердечник и следовательно,связанные с ним магнитные шумы. Применение сверхпроводящего экрана вместо ферромагнит5ного сердечника становится возможным благодаря тому, что в сверхпроводниках имеет место эффект Мейснера-Оксенфельда, сущность которого проявляется в выталкивании магнитно0го поля из объема сверхпроводника. Поэтому, при размещении проводников с током внутри сверхпроводящего экр на, по его поверхности протекает то равный алгебраической сумме токов, охватываемых данной поверхностью. Тем са№лм обеспечивается равенство коэффициентов взаимоиндукции между витками обмоток внутри экрана и нуль индикатором магнитного потока. Таким образом, при сохранении в первичной обмотке определенной величины постоянного трка, однозначно связанной с величиной тока опорного источника, имеется возможность отключения опорного источника и, сл довательно, повышения стабильности устройства. На чертеже изображен стабилизатор постоянного тока. Стабилизатор содержит первичную 1 и вторичную 2 обмотки с отводами,, находящимися внутри сверхпроводящег экрана 3, нуль-индикатор магнитного потока 4, регулируемый источник тока 5, сверхпроводяЕций переключатель 6 и опорный источник 7 постоянного тока. Зажимы 8 и 9 служат для подач выходного тока в нагрузку, а зажимы 10 и I1 предназначены для снятия на пряжения с резистора 12 в случае не обходимости получения стабильного напряжения. Обмотки 1 и 2 совместно с экраном 3 образуют компаратор постоянного тока 13. Компаратор 13 может иметь различную конструкцию, например, в виде жгута проводов, помещенных в длинную трубку из сверхпроводящего материала, которая выполняет роль экрана 3. Для повьияения чувствительности компаратора 13 трубка створачивается в виде соленоида, индуктивно связанного с нуль-индикатором 4. Для создания обмоток 1 и 2 с отводами начала и конца соответствующих проводов жгута соединяются последовательно, причем для образования первичной обмотки 1 используются провода изготовленные из сверхпроводящего материала например, ниобия, а компаратор 13 размещен в среде с температурой ниже критической температуры сверхпроводника, например, при температуре жидкого гелия. В этой же среде размещаются детали сверхпроводящего переключателя б, выполненного по схеме изображенной на чертеже, и сверхпро- водящий квантовый интерференционный прибор 4, который представляет собой сверхпроводящее кольцо, содержащее один или несколько переходов Джозефсона. Опорный источник постоянного тока 7 может быть выполнен с использованием тер 1остатированной меры сопротивления и термостатированного нормального элемента с усилителем . мощности, либо меры напряжения на ос нове эффекта Джозефсона. Устройство работает следующим образом. Когда переключатель 6 находится в положении а, ток опорного источника 7 поступает в первичную обмотку 1. Ток во вторичной обмотке 2 создается регулируемым источником тока 5. Если разность ампер-витков первичной 1 и вторичной 2 обмоток не равна нулю, на поверхности экрана 3 индуцируется ток 1, который создает поток воздействующий на нуль-индикатор 4. Йуль-индикат н 4 изменяет ток регулируемого источника 5 так, чтобы магнитный потокФ стал равным нулю, при ЭТО1Л имеет место равенство ампер-витков обмоток 1 и 2: --. где 3, и , а п и п число витков первичной 1 и вторичной 2 обмоток соответственно. Таким образом, выходной ток устройства определяется как произведение входного тока на отнсхыение числа витков первичной обмотки 1 к числу витков вторичной 2,Выходное напряжение на зажимах 10 и 11 будет равно произведению тока на резистор 12. Когда переключатель 6 находится в положении сГ обмотка 1 закорачивается, образуется сверхпроводящее кольцо, магнитный поток которого сохраняется неизменным во времени. При этом имеет место следующее соотношение: V- oCi /-r/ где Зс - значение тока в первичной обмотке до замыкания значение тока в первичной обмотке после замыкания; индуктивность цепи первичной обмотки; индуктивность цепи переключателя . Необходимо отметить, что при переходе переключателя положения а в положение б сначала происходит закорачивание обмотки 1, а затем отключение источника 7. Таким образом, после замыкания пepвич oй обмотки 1 в ней сохраняется некоторая величина постоянного тока d однозначно связанная с величиной тока опорного источника, тем самым допускается полное отключение опорного источника тока 1. В данном режиме работы устройства повышается стабильность выходного тока и напряжения, благодаря отсутствию пульсаций,шумов и наводок проходящих через цепи соединяющие первичную обмотку 1 и опорный источник 7. Выполнение обмоток 1 и 2 из сверхпроводящего материала позволяет, кроме того, повысить точность передачи значения тока от опорного источника 7 за счет исключения утечек по постоянному току между витками, так как сопротивление проводов обмоток 1 и 2 будет равно нулю, что бесконечно меньше любого ненулевого сопротивления изоляции. Повышение точности устройства обеспечивается применение сверхпроводящего экрана 7 для выравнивания коэффициентов в-заимоиндукции между обмотками 1 и 2 и нуль-инднкатором 4. С целью получения высокой стабильности- и точности используется сверхпроводящий квантовый интерференционный прибор, причем вид постро ния данных устройств может быть различен, например ВЧ-магнитометр, ПТ-магнитометр. Формула изобретения Стабилизатор постоянного тока по авт. св. W 479097, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности, он снабжен сверхпроводящим переключателем-, включенным между опорным источником тока и введенной дополнительной обмоткой катушки индуктивности, причем обе обмотки помещены в введенный экран, кото1Ж1й как и дополнительная обмотка выполнена из сверхпроводящего материала . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 1 479097, кл. G 05 F 1/46, 1973.