CS246385B1 - Zařízení na ochranu vinutí supravodivého magnetu složeného z více než dvou sekcí - Google Patents

Abstract

Zařízení se týká zařízení'na ochranu vinutí supravodivého magnetu složeného z více než dvou sekcí. Podstata zařízení spočívá v tom, že 3ériově spojené sekce supravodivého vinutí jsou paralelně připojeny na odporový řetězec. Jeho střední uzel je přes druhý obvod filtrace a omezení napětí prinojen k prvnímu vstupu prvního difexjenciálního zesilovače a přes první usměrňovač, první hladinový klopný obvod a první tvarovač výstupního pulsu na výstupní svorku. Uzel mezi krajním odporem a následujícím odporem odporovéhé řetězce je připojen přes čtvrtý obvod filtrace a omezení napětí k prvnímu vstupu druhého diferenciálního zesilovače a přes druhý usměrňovač, druhý hladinový klopný obvod a druhý tvarovač výstupního pulsu na výstupní svorku. Střední uzel supravodivého vinutí je přes první obvod filtrace a omezení napětí připojen k druhému vstupu prvního diferenciálního zesilovače auzel mezi krajní sekcí supravodivého vinutí je přes třetí obvod filtrace a omezení napětí připojen k druhému vstupu druhého diferenciálního zesilovače.

Description

Vynález se týká zařízení na ochranu vinutí supravodivého magnetu složeného z více než dvou sekcí.

V magnetickém poli velkého supravodivého magnetu je akumulováno značné množství energie. Při přechodu části vinutí do stavu normální vodivosti je nutno magnet rychle odbudit a akumulovanou energii tak vyvést z nízkoteplotního prostoru vinutí, např. zmařit ve vnějším ochranném odporniku. Pokud by se tato energie vydělila v supravodivém vinutí, došlo by nejen k odpaření veškeré zásoby kapalného hélia v kryostatu, ale mohlo by dojít též k přehřátí určité části vunutí, k následným mechanickým deformacím, případně i ke zničení magnetu.

Pokud má supravodivý magnet alespoň, dvě sekce vinutí a lze vyvést střední potenciální vývod, používá se zpravidla elek* tronická ochrana, která je založena na můstkovém principu indikace. Jednu větev můstku tvoří dvě sekce vinutí, druhou dva vhodně volené odporníky. Při přechodu části vinutí do stavu normální vodivosti se v příčné větvi můstku objeví napěťový signál, elektronická ochrana jej zpracuje a vydá povel k odpojení napájecího zdroje a dojde k vyvedení akumulované energie do vnějšího ochranného odporniku. Dosavadní praxe však nevyhoví při náhodném souměrném šíření fáze normální vodivosti v obou sekcích supravodivého vinutí.

v

Uvedený nedostatek odstraňuje zařízení na ochranu vinutí supravodivého magnetu složeného z více než dvou sekcí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sériově spojené sekce vinutí jsou paralelně připojeny na odporový řetězec, jehož střední uzel je přes druhý obvod filtrace a omezení napětí připojen k prvnímu vstupu prvního diferenciálního zesilovače, jehož výstup je přes první usměrňovač, první hladinový

- 2 248 38S klopný obvod a první tvarovač výstupního pulsu připojen na výstupní svorku a střední.uzel supravodivého vinutí je přes .první obvod filtrace a omezení napětí připojen k druhému vstupu prvního diferenciálního zesilovače, přičemž uzel mezi krajním odporem a následujícím odporem odporového řetězce je připojen přes čtvrtý obvod filtrace a omezení napětí k prvnímu vstupu druhého diferenciálního zesilovače, jehož výstup je přes druhý usměrňovač, druhý hladinový klopný obvod a druhý tvarovač výstupního pulsu připojen na výstupní svorku a uzel mezi krajní sekcí a následující sekcí supravodivého vinutí je přes třetí obvod filtrace a omezení napětí připojen k druhému vstupu druhého diferenciálního zesilovače.

Praktické provedení zařízení na ochranu vinutí supravodivého magnetu složeného z více než dvou sekcí podle vynálezu je znaS/jměno na připojeném yýkrecui Jde o zařízení na ochranu vinutí supravodivého magnetu pro separátor kaolinu o vnitřním průměru magnetu 600 mm a délce 1000 mm, magnetické indukci v pracovní dutině 5 T a akumulované energii 3,6 .MJ. Čtyři sériově spojené sekce supravodivého vinutí 1, 2, 2» 4 jsou paralelně připojeny ke zdroji 31 stejnosměrného proudu přes vypínač 32. Paralelně k sériově zapojeným čtyřem sekcím supravodivého vinutí 1, 2, 2, £ je zapojen ochranný odporník 22 o hodnotě 1 Si a odporový řetězec 2» jehož střední uzel 70 je přes druhý obvod 12 filtrace a omezení napětí připojen k prvnímu vstupu prvního diferenciálního zesilovače 12, jehož výstup je přes první usměrňovač 14. první hladinový klopný obvod 15 a první tvarovač výstupního pulsu 16 připojen na výstupní svorku 100. Střední uzel 22. supravodivého vinutí je přes první obvod 11 filtrace a omezení napětí připojen k druhému vstupu prvního diferenciálního zesilovače 12.· Uzel 80 mezi krajním odporem a následujícím odporem odporového řetězce £ je připojen přes čtvrtý obvod 22 filtrace a omezení napětí k prvnímu vstupu druhého diferenciálního zesilovače 23, jehož výstup je přes druhý usměrňovač 24, druhý hladinový klopný obvod 2$ a druhý tvarovač výstupního pulsu 26 připojen na výstupní svorku 100 a uzel 40 mezi krajní sekcí a následující sekcí supravodivého vinutí je přes třetí obvod 21 filtrace a omezení napětí připojen k druhému vstupu druhého diferenciálního zesilovače 23. Výstupní svorka 100 je připojena na vstup vypínacího

246 385 ovládacího obvodu vypínače £2\ Vypínač ?2 může být mechanický nebo elektronický.

Vlastní i vzájemné indukčnosti jednotlivých sekcí vinutí 1, 2, £ jsou vyváženy stejným počtem vhddně volených odporů odporového řetězce 2· Tím je vytvořen dvojnásobný můstek. Je-li vinutí supravodivého magnetu v supravodivém stavu napájeno ze zdroje gl přes vypínač 32 > jsou příčné větve můstku vyváženy a mezi uzly 3Q a 7Q stejně jako mezi uzly 40 a 80 nevzniká žádné rozdílové napětí. Dojde-li však k přechodu ze stavu supravodivého do stavu normální neboli odporové vodivosti v kterémkoliv místě supravodivého vinutí, objeví se vždy alespoň na jedné příčné větvi můstku, zpravidla vsak na obou větvích, rozdílové napětí, Objeví-li se toto rozdílové napětí na příklad na příčné větvi můstku mezi uzly 30 a 70, je přivedeno přes první 11 a druhý 12 obvod filtrace a omezení napětí k. druhému a prvnímu vstupu prvního diferenciálního v* zesilovače kde se zesílí, dále se usměrní prvním usměrňovačem 14 a po dosažení určité předem nastavitelné úrovně vybaví první hladinový klopný obvod 1£, jehož výstupní signál se. po úpravě', v prvním tvarovači výstupního pulsu 16 přivede přes svorku 100 na vstup vypínacího ovládacího obvodu vypínače 32. Tím dojde k odpojení vinutí supravodivého magnetu od zdroje 31 á akumulovaná energie magnetického pole se maří v ochranném odpořníku. n, přičemž dojde k výraznému nárůstu napětí (ná cca 1'kV) na sáriově spojených sekcích supravodivého vinutí 1/2., 2» 4. Obvody 11, 12, 21, 22 filtrace a omezení, .napě.tí zabrání poškození následujících elektronických obvodů zařízení přo ochranu vinutí supravodivého magnetu <12.

li. lž> li. 22. 2i. 22. 2i>·

Zcela analogická bude' funkce zařízení na ochranu supravodivého magnetu, objeví-li se rozdílové napětí, vyvolané přechodem ze stavu supravodivé do stavu normální vodivosti, mezi uzly 40 a 80.· Toto napětí je vyhodnoceno a zpracováno obvody 21, 22, 2£, 2£, 2£ a 26 a přes výstupní svorku 100 ovládá vypínač 32.

Výhody zařízení na ochranu vinutí supravodivého magnetu složeného z více než dvou sekcí spočívají ve spolehlivosti ochrany vinutý a to i v případě, kdy stav normální vodivosti se šíří souměrně v obou směrech od středního uzlu vinutí 2θ·

- 4 246 385

Při přechodu části vinutí ze stavu supravodivosti do stavu normální vodivosti se však rozdílové napětí objeví zpravidla současně v obou příčných větvých můstku, tj. mezi uzly 30 a 70 i mezi uzly 40 a 80. Tato rozdílová napětí se zpracovávají ve dvou nezávislých paralelních cestách a výstupní pulsy se sčítají na výstupní svorce 100. čímž se dále zvyšuje spolehlivost zařízení.

Další výhodou je stavitelná úroveň vybavení funkce ochrany vinutí odpovídající určité velikosti rozdílového napětí (typicky řádu setin až desetin voltu) a nezávislost funkce zařízení na polaritě rozdílového napětí.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zařízení na ochranu vinutí supravodivého magnetu složeného z více než dvou sekc£ sestávající z odporového řetězce, vstup nich obvodů filtrace a omezení napětí, diferenciálních zesilo vačů, usměrňovačů, hladinových klopných obvodů a tvar ovacích obvodů, vyznačené tím, že sériově spojené sekce supravodivého vinutí (1, 2, 3, 4) jsou paralelně připojeny na odporový řetězec (5), jehož střední uzel (70) je přes druhý obvod (12) filtrace a omezení napětí připojen k prvému vstupu prvního di ferenciálního zesilovače (13), jehož výstup je přes první usměrňovač (14), první hladinový klopný obvod (15) a první tvarovač výstupního pulsu (16) připojen na výstupní svorku (100) a střední uzel (30) supravodivého vinutí je přes první obvod (11) filtrace a omezení napětí připojen k druhému vstupu prvního diferenciálního zesilovače (13), přičemž uzel (80) mezi krajním odporem a následujícím odporem odporového řetězce je připojen přes čtvrtý obvod (22) filtrace a omezení napětí k prvému vstupu druhého diferenciálního zesilovače (23),jehož výstup je přes druhý usměrňovač (24), druhý hladinový klopný obvod (25) a druhý tvarovač výstupního pulsu (26) připojen na výstupní svorku (100) a uzel (40) mezi krajní sekcí a následující sekcí supravodivého vinutí je přes třetí obvod (21) filtrace a omezení jiapětí připojen k druhému vstupu druhého diferenciálního zesilovače (23).