SU1285386A1 - Устройство дл воспроизведени значений больших посто нных токов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электро измерительной технике и предназначено дл  использовани  в качестве метрологического оборудовани  дл  градуировки бесконтактных измерителей токов в сверхпровод щих контурах. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона воспроизводимых значений тока и повышение точности измере U ни . Дл  зтого в устройство введены дополнительна  обмотка 12 трансформатора 1, источник питани  13-и блок 14 управлени . На чертеже также показаны трансформатор 1, размещенный на криостате 2, первична  обмотка 3 трансформатора 1, источник 4 тока, вторична  обмотка 5 трансформатора 1, выполненна  в виде тонкого кольца из материала с высокой токонесущей спосо.бностью, нагреватель 6 вторичной обмотки трансформатора, источник 7 питани , преобразователь 8 Холла , стабилизатор 9 тока, усилитель 10, цифровой вольтметр 11, Дополнительна  обмотка 12 выполн ет функцию нагревател  первичной обмотки 3 трансформатора. Расположение кольца вторичной обмотки 5 В центральной части снаружи соленоида обмотки 3 в п ть-шесть раз повЕлйает коэффициент использовани  магнитного потока и позвол ет завести в кольцо боль- .шой ток при одной и тбй же магнитной индукции в центре оленоида обмотки 3. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, а именно к устройствам с использованием эффекта сверхпроводимости, и предназначено дл  использовани  в качестве метрологического оборудовани  дл  градуировки бесконтактных измерителей токов в сверхпровод щих контурах.

Цель изобретени  - расширение диапазона воспроизводимых значений тока и повыпение точности их воспроизведени .

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит трансформатор 1, размещенный в криостате 2. Первична  обмотка 3 трансформатора 1, вьшолненна  в виде соленоида, соединена с источником 4 тока, а его вторична  обмотка 5 вьшолнена в виде тонкого кольца из материала с высокой токонесущей способностью,причем высота кольца вторичной обмотки

Блок 14 может быть вьшолнен с помощью переключателей или набора реле с источником-ИХ питани , позвол ющих выполн ть указанные операции при ручном управлении.

Устройство работает следующим образом .

}0

По команде оператора с помощью блока 14 управлени  включают- источник 7 питани  и кольцо вторичной обмотки 5 трансформатора 1 нагрев.ате- лем 6 переводитс  в нормальное (не 15 сверхпровод щее) состо ние. Затем по второй команде оператора с помощью того же блока 14 управлени  ; включают источник 4 тока и выходной ток этого источника линейно вводитс  в первичную обмотку 3 трансформатора 1 до заранее установленного значени , при этом в кольце вторичной обмотки 5 не протекает ток. По третьей команде оператора с помощью

20

размещенного снаружи первичной обмот-;25 блока 14 управлени  отключают источ- ки 3 трансформатора 1 в ее центральной части на пор док меньше высоты этой обмотки 3. Устройство содержит также нагреватель 6 вторичной обмотки 5 трансформатора 1, соединенный зо с источником 7 питани , преобразователь 8 Холла, установленный в центре кольца вторичной обмотки 5 трансформатора 1. Токовые электроды преобраник 4 тока и ток в первичной рбмот- ; ке 3 трансформатора 1 посредст|10м этого источника 4 линейно выводитс  до нул . При нахождении вторичной обмотки 5 в сверхпровод щем состо нии источник 7 питани  отключен, в нем при вьшоде тока из первичной обмотки 3 индуцируетс  ЭДС, под действием которой в кольце вторичной об53862

Блок 14 может быть вьшолнен с помощью переключателей или набора реле с источником-ИХ питани , позвол ющих выполн ть указанные операции при ручном управлении.

Устройство работает следующим образом .

По команде оператора с помощью блока 14 управлени  включают- источник 7 питани  и кольцо вторичной обмотки 5 трансформатора 1 нагрев.ате- лем 6 переводитс  в нормальное (не сверхпровод щее) состо ние. Затем по второй команде оператора с помощью того же блока 14 управлени  включают источник 4 тока и выходной ток этого источника линейно вводитс  в первичную обмотку 3 трансформатора 1 до заранее установленного значени , при этом в кольце вторичной обмотки 5 не протекает ток. По третьей команде оператора с помощью

блока 14 управлени  отключают источ-

ник 4 тока и ток в первичной рбмот- ке 3 трансформатора 1 посредст|10м этого источника 4 линейно выводитс  до нул . При нахождении вторичной обмотки 5 в сверхпровод щем состо нии источник 7 питани  отключен, в нем при вьшоде тока из первичной обмотки 3 индуцируетс  ЭДС, под действием которой в кольце вторичной об

,|тел  8 Холла подключены к стаби- „ мотки 5 протекает ток 1 магнитлизатору 9 тока, а холловские через усилитель 10 соединены с входом измерительного прибора, например цифрового вольтметра 11 Совместно с первичной обмоткой 3 трансформатора 1 намотана проводником, выполненным, например, из меди, дополнительна  обмотка 12, соединенна  с источником 13 питани , выполн юща  роль нагревател  первичной обмотки 3. Входы источника 4 тока, источника 7 питани  и источника 13 питани  подключены к выходам блока 14 управлени , с помощью которого осуществл ют управление этими источниками, лок 14 управлений по команде оператора вы- полн ет операций включени  и выключени  источника 7 питани  нагревател  6 вторичной обмотки 5 трансформатора 1, включени  и выключени  генератора линейной развертки источника 4 тока, включени  и выключени  источника 13 питани  дополнительной обмотки 12 трансформатора 1.

40

45

ный поток которого компенсирует изменение магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой 3. Поскольку кольцо вторичной обмотки 5 не им ет спа , т.е. сопротивление спа  Rj. 0, то ток в этой обмотке будет циркулировать до тех пор, пока существует ее сверхпровод щее состо ние При протекании тока в кольце вторичной обмотки 5 с холловских эheктpo- дов преобразовател  8 Холла на вход усилител  10 поступает напр жение, равное

50

и.

где В

(в

спк

сп.

спс)

(О

СП к

55

магнитна  индукци , св занна  с протеканием тока в кольце вторичной обмотки 5;

магнитна  индукци , св занна  с намагниченностью кольца вторичной обмотки 5;

0

5

ный поток которого компенсирует изменение магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой 3. Поскольку кольцо вторичной обмотки 5 не имеет спа , т.е. сопротивление спа  Rj. 0, то ток в этой обмотке будет циркулировать до тех пор, пока существует ее сверхпровод щее состо ние. При протекании тока в кольце вторичной обмотки 5 с холловских эheктpo- дов преобразовател  8 Холла на вход усилител  10 поступает напр жение, равное

и.

(в

спк

сп.

спс)

(О

где В

СП к

5

магнитна  индукци , св занна  с протеканием тока в кольце вторичной обмотки 5;

магнитна  индукци , св занна  с намагниченностью кольца вторичной обмотки 5;

и. сПс

в ,. „ - магнитна  индукци , св занна  с намагниченностью соленоида первичной обмотки 3;

ток управлени  преобразовател  8 Холла; магнитна  чувствительность преобразовател  8 Холла. Затем по команде оператора с помощью блока 14 управлени  включают .источник 13 питани  дополнительной обмотки 12 и первична  обмотка 3 переводитс  в нормальное (не сверхпровод щее ) состо ние, при этом намагниченность соленоида первичной обмот- ки 3 исчезает, т.е. В .„р 0. При этом выражение (1) преобразуетс  к следующему виду;

to

и.

fi

(ВспкВ

н.спк

).

(2)

а напр жение на выходе усилител  определ етс  как

10

и

вых

спк

н.

где К

а

yl, Ку (В

коэффициент усилени  уси20

25

лител  10.

Учитыва  малую массу кольца вторичной обмотки 5, в выражении (2) членом Вц.п,( по сравнению, с членом

В

спк

можно пренебречь, тогда выражение (2) будет иметь вид

J- -x a tnK cnK

и

вых

У х аВслк

где - магнитна  посто нна  кольца вторичной обмотки 5. Следовательно,

спк

Так

У I)iKyK(,p

« ..:

где fUo - магнитна  посто нна ;

спк

то

спк

спк

высота кольца вторичной обмотки 5;

радиус кольца вторичной обмотки 5,

y blS-J tOft. Ix Kyiu,

+ 4Rc

Выражение (3) показывает, что

ток I

спк

может быть воспроизведен с

ш сокой точностью (пор дка 0,5-1%).

12853864

Выполнение вторичной обмотки 5 трансформатора 1 в виде тонкого кольца строго определенной высоты без спа  из материгша с высокой токонесущей способностью позвол ет получить в ней незатухающий ток большой величины, при этом посто нна  сггк кольца вторичной обмотки 5 может быть определена с высокой точноcтьюj что позвол ет существенно снизить погрешность воспроизведени  тока.

Расположение кольца вторичной обмотки 5 в центральной части снаружи соленоида первичной обмотки 3 позвол ет в 5-6 раз повысить коэффициент использовани  магнитного потока , создаваемого соленоидом первичной обмотки 3, и тем самым завести в кольцо больший тоХ при одной и той же магнитной индукции в центре соленоида первичной обмотки 3, поскольку при этом кольцо размещено в районе с практически нулевым магнитным полем, что также позвол ет завести в него больший ток.

Использование режима вывода тока из соленоида первичной обмотки 3 до нул  дл  заведени  тока в кольцо позвол ет исключить воздействие на него и преобразователь 8 Холла сильных магнитных полей, создаваемых соленидом первичной обмотки 3, что позвол ет не только завести в кольцо больший ток, но и уйти из

35 области сильных магнитных полей,при которых в преобразовател х Холла замечен эффект квантовых осцилл ции и тем caNEbiM повысить точность измерений воспроизводимых токов.

40

Использование дополнительной об- мотки, намотанной медным проводом совместно с первичной обмоткой 3, образующей соленоид, позвол ет эф45 фективно избавитьс  от вклада намагниченности первичной обмотки 3, перевед  ее по всей длине из сверхпровод щего состо ни  в нормальное разогревом дополнительной обмотки,

50 и исключить ее воздействие на преобразователь 8 Холла, тем самым повыша  точность воспроизведени  тока. /3) Расположение в центральной части

снаружи соленоида первичной обмотки

55 3 кольца вторичной обмотки 5, имеющего высоту, на пор док меньшую высоты этой обмотки, позвол ет поместить используемое кольцо в район наиболее однородного магнитного по30

тока, что обеспечивает получение в кольце одинаковой (по его высоте) плотности тока, что в свою очередь повьопает воспроизводимость тока во времени.

Claims (1)

1. Формула и зоб ре тени

   Устройство дн  воспроизведени  значений больших посто нных токов, содержащее размещенный в криостате трансформатор, первична  обмотка которого , выполненна  в виде соленоида , соединена с источником тока, а вторична  выполнена в виде тонкого кольца из .материала с высокой токонесущей способностью, в центре которого установлен преобразователь Холла, токовые электроды которого подключены к стабилизатору тока, а холловские через усилитель соедине12853866

   ны с входом измерительного прибора, и нагреватель вторичной обмотки трансформатора, подключенный к источнику питани , отличающее- 5 с   тем, что, с цепью расширени  диапазона воспроизводимых значений тока и повыиени  точности их воспро  йзведени , трансформатор снабжен

   дополнительной обмоткой, намотанной )0 совместно с его первичной обмоткой, источником питани  дополнительной обмотки и блоком управлени , выходы Которого св заны с указанными источником тока, источником питани  до- 15 полнительной обмотки и источником питани  нагревател  его вторичной обмотки соответственно, вторична  обмотка трансформатора размещена снаружи его первичной обмотки в ее цент- 20 ральной части, причем высота кольца вторичной обмотки на пор док меньше высоты указанной первичной обмотки.