Устройство для воспроизведения значений больших постоянных токов

 

Изобретение относится к электро измерительной технике и предназначено для использования в качестве метрологического оборудования для градуировки бесконтактных измерителей токов в сверхпроводящих контурах. Целью изобретения является расширение диапазона воспроизводимых значений тока и повышение точности измере U ния. Для зтого в устройство введены дополнительная обмотка 12 трансформатора 1, источник питания 13-и блок 14 управления. На чертеже также показаны трансформатор 1, размещенный на криостате 2, первичная обмотка 3 трансформатора 1, источник 4 тока, вторичная обмотка 5 трансформатора 1, выполненная в виде тонкого кольца из материала с высокой токонесущей спосо.бностью, нагреватель 6 вторичной обмотки трансформатора, источник 7 питания, преобразователь 8 Холла , стабилизатор 9 тока, усилитель 10, цифровой вольтметр 11, Дополнительная обмотка 12 выполняет функцию нагревателя первичной обмотки 3 трансформатора. Расположение кольца вторичной обмотки 5 В центральной части снаружи соленоида обмотки 3 в пять-шесть раз повЕлйает коэффициент использования магнитного потока и позволяет завести в кольцо боль- .шой ток при одной и тбй же магнитной индукции в центре оленоида обмотки 3. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪ БЛИН

А"! (19) (11) (50 4 С 01 R 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬХЬЛ»." .-ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3850923/24-21 (22) 05.12.84 (46) 23.01.87.Бюл. У 3, (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) И.А.Кулик, E.Ï.Ñìåòàíà, С.А.Скородумов и А.И.Федоров (53) 621.317.7 (088.8) (56) Kim I.Â., Hempstead С.F.

Strnad А.P. Nagnetiration and critical suppercurrent. — Phys. Rev.1963, 129,528.

Авторское свидетельство СССР

У 711971, кл. С 01 R 19/00, 1978. (54) устРОЙСтвО ДЛЯ ВОСПРОИЗВедения

ЗНАЧЕНИЙ БОЛЬПЫХ ПОСТОЯННЫХ ТОКОВ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в качестве метрологического оборудования для градуировки бесконтактных измерителей токов в сверхпроводящих контурах.

Целью изобретения является расширение диапазона воспроизводимых значений тока и повышение точности и е ния. Для этого в устройство введены дополнительная обмотка 12 трансформатора 1, источник питания 13.и блок

14 управления. На чертеже также показаны трансформатор 1, размещенный на криостате 2, первичная обмотка 3 трансформатора 1, источник 4 тока, вторичная обмотка 5 трансформатора

1, выполненная в виде тонкого кольца из материала с высокой токонесущей способностью, нагреватель 6 вторичной обмотки трансформатора, источник 7 питания, преобразователь 8 Холла, стабилизатор 9 тока, усилитель

10, цифровой вольтметр 11. Дополнительная обмотка 12 выполняет функцию нагревателя первичной обмотки 3 трансформатора. Расположение кольца вторичной обмотки 5 в центральной части снаружи соленоида обмотки 3 в пять-шесть раз повьпйает коэффициент использования магнитного потока и позволяет завести в кольцо большой ток при одной и тбй же магнитной индукции в центре соленоида обмотки 3 1 ил.

1285386

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам с использованием эффекта сверхпроводимости, и предназначено для использования в качестве метрологического оборудования для градуировки бесконтактных измерителей токов в сверхпроводящих контурах.

Цель изобретения — расширение диапазона воспроизводимых значений то- 10 ка и повышение точности их воспроизведения.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит трансформатор 1, размещенный в криостате 2.

Первичная обмотка 3 трансформатора

1, выполненная в виде соленоида, соединена с источником 4 тока, а его вторичная обмотка 5 выполнена в виде тонкого кольца из материала с высокой токонесущей способностью,причем высота кольца вторичной обмотки размещенного снаружи первичной обмот 25 ки 3 трансформатора 1 в ее центральной части на порядок меньше высоты этой обмотки 3. Устройство содержит также нагреватель 6 вторичной обмотки 5 трансформатора 1, соединенный с источником 7 питания, преобразователь 8 Холла, установленный в центре кольца вторичной обмотки 5 трансформатора 1. Токовые электроды преобраэе дтеля 8 Холла подключены к стабилизатору 9 тока, а.холловские через усилитель 10 соединены с входом измерительного прибора, например цифрового вольтметра 11 Совместно с первичной обмоткой 3 трансформатора 10

1 намотана проводником, выполненным, например, из меди, дополнительная обмотка 12, соединенная с источником

13 питания, выполняющая роль нагревателя первичной обмотки 3 ° Входы источника 4 тока, источника 7 питания и источника 13 питания подключены к выходам блока 14 управления, с помощью которого осуществляют управление этими источниками..Блок 14 управлений по команде оператора вы" полняет операции включения и выключения источника 7 питания нагревателя 6 вторичной обмотки 5 трансформатора 1, включения и выключения генератора линейной развертки источника 4 тока, включения н выключения источника 13 питания дополнительной обмотки 12 трансформатора 1.

Блок 14 может быть выполнен с помощью переключателей или набора реле с источником -их питания, позволяющих выполнять указанные операции при ручном управлении.

Устройство работает следующим образом.

По команде оператора с помощью блока 14 управления включают источник 7 питания и кольцо вторичной обмотки 5 трансформатора 1 нагревателем 6 переводится в нормальное (не сверхпроводящее) состояние. Затем по второй команде оператора с помощью того же блока 14 управления включают источник 4 тока и выходной ток этого источника линейно вводится в первичную обмотку 3 трансформатора 1 до заранее установленного значения, при этом в кольце вторичной обмотки 5 не протекает ток. По третьей команде оператора с помощью блока 14 управления отключают источник 4 тока и ток в первичной обмотке 3 трансформатора 1 посредстдом этого источника 4 линейно выводится до нуля. При нахождении вторичной обмотки 5 в сверхпроводящем состоянии источник 7 питания отключен, в нем при выводе. тока из первичной обмотки 3 индуцируется ЭДС, под действием которой в кольце вторичной обмотки 5 протекает ток I „„., магнитный поток которого. компенсирует изменение магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой 3. Поскольку кольцо вторичной обмотки 5 не имеет спая, т.е. сопротивление спая

R „ = О, то ток в этой обмотке будет циркулировать до тех пор, пока существует ее сверхпроводящее состояние.

При протекании тока в кольце вторичной обмотки 5 с холловских электродов преобразователя 8 Холла на вход усилителя 10 поступает напряжение, равное где  — магнитная индукция свяспк

В занная с протеканием тока в кольце вторичной обмотки 5;

В„, — магнитная индукция, связанная с намагниченностью кольца вторичной обмотки 5;

1285386

В „,„— магнитная иидукция, свя3 анн ая с н амагничени ост ью соленоида первичной обмотки 3;

Т,с — ток управления преобразователя 8 Холла;

1 — магнитная чувствительность преобразователя 8 Холла.

Затем по команде оператора с по- мощью блока 14 управления включают .источник 13 питания дополнительной обмотки 12 и первичная обмотка 3 переводится в нормальное (не сверхпроводящее) состояние, при этом намагниченность соленоида первичной обмот- 15 ки 3 исчезает, т.е. Вц „ = О. При этом выражение (1) преобразуется к следующему виду.

Ф 20 а напряжение на выходе усилителя 10 определяется как вых 3 . g (спк + H.crlK) х где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 10.

Учитывая малую массу кольца вторичной обмотки 5, в выражении (2) членом В „„ по сравнению с членом

Вмк MQKHQ пренебречь, тогда выражение (2) будет иметь вид

"вых О к "ц свк = О х "спк сок х "

35 где К „„. - магнитная постоянная кольца вторичной обмотки 5.

Следов ат ел ьно, U вых

8 I„K3Kccnx

Так как

40 где pl, - магнитная постоянная;

2 „„ — высота кольца вторичной обмотки 5;

К „ - радиус кольца вторичной обмотки 5, 50 то

Пвых с

ы с П

1„K р (3) 55

Выражение (3) показывает, . что ток I«ìîæåò быть воспроизведен с

«к высокой точностью (порядка 0,5-IX).

Выполнение вторичной обмотки 5 трансформатора l в виде тонкого кольца строго определенной высоты без спая из .материала с высокой токо.несущей способностью позволяет получить в ней незатухающий ток большой величины, при этом постоянная К,„„. кольца вторичной обмотки 5 может быть определена с высокой точностью;

;что позволяет существенно снизить погрешность воспроизведения тока.

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

Использование режима вывода тока нз соленоида первичной обмотки 3 до нуля для заведения тока в кольцо позволяет исключить воздействие на него.и преобразователь 8 Холла сильных магнитных полей, создаваемых соленидом первичной обмотки 3, что позволяет не только завести в кольцо больший ток, но и уйти из области сильных магнитных полей,при которых в преобразователях Холла замечен эффект квантовых осцилляций, и тем самым повысить точность измерений воспроизводимых токов.

Использование дополнительной обмотки, намотанной медным проводом совместно с первичной обмоткой 3, образующей соленоид, позволяет эффективно избавиться от вклада намагниченности первичной обмотки 3, переведя ее по всей длине из сверхпроводящего состояния в нормальное разогревом дополнительной обмотки, и исключить ее воздействие на преобразователь 8 Холла, тем самым повышая точность воспроизведения тока.

Расположение в центральной части снаружи соленоида первичной обмотки

3 кольца вторичной обмотки 5, имеющего высоту, на порядок меньшую высоты этой обмотки, позволяет поместить используемое кольцо в район наиболее однородного магнитного по1285386 тока, что обеспечивает получение в кольце одинаковой (по его высоте) плотности тока, что в свою очередь повышает воспроизводимость тока во времени.

Составитель С.Вейский

Редактор С.Пекарь Техред И.Попович Корректор М. Самборская

Заказ 7638/46 Тираж 730 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения значений больших постоянных токов, содержащее размещенный в криостате трансформатор, первичная обмотка которого, выполненная в виде соленоида, соединена с источником тока, а вторичная 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 соединены с входом измерительного прибора, и нагреватель вторичной обмотки трансформатора, подключенный к источнику питания, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения диапазона воспроизводимых значений тока и повышения точности их воспройзведения, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, намотанной

1О совместно с его первичной обмоткой, источником питания дополнительной обмотки и блоком управления, выходы которого связаны с указанными источником тока, источником питания до15 полнительной обмотки и источником питания нагревателя его вторичной обмотки соответственно, вторичная обмотка трансформатора размещена снаружи его первичной обмотки в ее цент20 ральной части, причем высота кольца . вторичной обмотки на порядок меньше высоты указанной первичной обмотки.