SU1077466A1 - Устройство дл измерени зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного пол - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ КРИТИЧЕСКОГО ТОКА ОБРАЗЦОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СВЕРХПРОВОДНИКА ОТ ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее сверхпровод щий магнит, подключенный к выходу источника питани  и образующий первичную обмотку сверх .провод щего трансформатора, вторична  обмотка которого св зана с исследуемым сверхпровод щим образцом и расположена в магнитном поле сверхпровод щего магнита, двухкоординатный самописец, один из входов которого подключен к выводам шунта в цепи питани  сверхпровод щего магнита , a другой вход - к выходу блока измерени  тока во вторичной обмотке сверхпровод щего трансформатора, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  точности измерени , в него введены блок сравнени  и источник эталонного напр жени , причем один из входов блока сравнени  подключен к выходу источника эталонного напр жени , другой вход - к измерительному участку последуемого сверхпровод щего образца, a выход к цепи управлени  источника питани .

Description

Од О) Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  использовани  при исследова/ НИИ токонесущей способности сверхпро вод щих сильноточных кабелей. Известно устройство дл  непрерывной записи зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного пол  содержащее сверхпровод щий магнит, подключенный к выходу первого из источников питани , сверхпровод щий трансформатор, первична  обмотка которого соединена с выходом второго источника питани , а вторична  обмотка св зана с исследуемым сверхпровод щим образцом и расположена в магнитном поле сверхпровод щего магнита, блок сравнени , один из входов которого подключен к выходу задатчика кода, другой вход через аналого-цифровой преобразователе и . усилитель - к потенциальным выводам исследуемого сверхпровод щего.образца , а выход - к входу управлени  второго источника питани , двухкоординатный самописец, один из входов которого соединен с выводами шунта в цепи питани  сверхпровод щего магнита , а другой вход через инвертор с индукционной катушкой, включенной в петле вывода вторичной обмотки сверхпровод щего трансформатора. Недостаток известного устройства определ етс  необходимостью использо

вани  одновременно двух источников стабилизированного тока - дл  питани  сверхпровод щего магнита и первичной обмотки сверхпровод щего трансформатора .

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного пол , содержащее сверхпровод щий магнит, подключенный к выходу источника питани  и образующий первичную обмотку сверхпровод щего трансформатора , вторична  обмотка которого св зана с исследуемым сверхпровод щим образцом и расположена в магнитном поле сверхпровод щего магнита, двухкоординатный самописец, один из .входов которого подключен к выводам шунта в цепи питани  сверхпровод щего магнита, а другой вход - к выходу блока измерени  тока во вторичразца , а выход - к цепи управлени  источника питани .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема предложенного устройства дл  измерени  зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного пол ; на фиг. 2 - временные диаграммы первичного 3.| и вторичного

3 токов сверхпровод щего трансформатора , а также индукции В в месте расположени  измерительного участка исследуемого сверхпровод щего образца дл  двух скоростей ввода тока

3 в сверхпровод щий магнит

dj,

5,8 А/с - крива  I

dt

dJ. 3 А/с - крива  II dt

В состав устройства входит сверхпровод щий магнит 1, образующий перной обмотке сверхпровод щего трансформатора . Недостаток известного устройства заключаетс  в низкой точности измерени , обусловленной переходом исследуемого сверхпровод щего образца в нормальное состо ние и, как следствие , ростом температуры. Цель изобретени  - повьш1ение точности измерительного устройства. Поставленна  цель .достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного пол , содержащее сверхпровод щий магнит, подключенный к выходу источника питани  и образующий первичную обмотку сверхпро- вод щего трансформатора, вторична  обмотка которого св зана с исследуемым сверхпровод щим образцом и расположена в магнитном поле сверхпровод щего магнита, двухкоординатный самописец, один из входов которого подключен к выводам шунта в цепи питани  сверхпровод щего магнита, а другой вход - к выходу блика измерени  тока во вторичной обмотке сверхпровод щего трансформатора, введены блок сравнени  и источник эталонного напр жени , причем один из входов блока сравнени  подключен к выходу источника эталонного напр жени , другой вход - к измерительному участку исследуемого сверхпровод щего обвичную обмотку сверхпровод щего трансформатора, вторична  обмотка 2 которого св зана с исследуемым сверхпровод щим образцом 3, имеющим форму шпильки. Питание сверхпровод  щего магнита 1 осуществл етс  от ис точника 4 питани  (стабилизированно го источника тока), в выходную цепь которого включен шунт 5. В петле вьгоода вторичной обмотки 2 установлена индукционна  катушка 6, соединенна  с интегратором 7. Регистраци  искомой зависимости производитс двухкоординатным самописцем 8, один из входов которого подключен к выво дам шунта 5, а другой вход - к выходу интегратора 7. Узел автоматиче кого регулировани  тока в сверхпровод щем магните 1 включает в себ  блок 9 сравнени , один из входов ко торого соединен с выходом источника 10эталонного напр жени , другой вход - с измерительным участком 11исследуемого сверхпровод щего образца 3, а выход через согласующий источник 12 опорного напр жени  с входом управлени  источника 4 пит ни . Устройство содержит также нагреватель 13, подключенный к источ ,нику 14 нагревающего тока. Функциональные блоки, работающие при низкой температуре, заключены в криостат 15, заполненный жидким гелием. Работа устройства происходит еле дующим образом. Исход  из длины измерительного участка 11 исследуемого сверхпровод , щего образца 5 источником 10 эталон ного напр жени  задаетс  напр жение соответствующее такой напр женности электрического пол  в образце 3, пр которой будет регистрироватьс  вели чина критического тока J . Блок 9 сравнени  вьщает команду на ввод то ка О от источника 4 в сверхпровод  щий магнит 2 с заданной скоростью . При нарастании тока J, во вторичной обмотке 2 наводитс  ЭДС, рав на  - М 5, где М - коэффициент взаимном индуктивности обмоток. Во вторичном контуре индуцируетс  ток J . пои зтом токи в обмотках св -J , при зтом токи заны условием М L dt 4t 1где Lj - индуктивность вторичного контура, R - сопротивление спаев сверхпровод щего образца 3 с вьюодом вторичной обмотки 2. Блок 9 сравнени  через источник 12 опорного напр жени  вьщает сигнал источнику питани  4 дл  остановки ввода тока в сверхпровод щий магнит 1. При J const из-за конечного значени  R ток 2 начинает уменьшатьс , и когда его величина становитс  меньше значени  3, , блок 9 сравнени  вьщает команду на ввод тока 3 в сверхпровод щий магнит 1. Далее процесс повтор етс . В данном случае имеет место система автоматического регулировани  релейного типа, причем блок 9 сравнени  выполн е функции реле, а источник 12 опорного напр жени  играет роль интегратора . В процессе работы устройства пррисходит рост магнитного пол  до максимальной величины, а значение тока в образце 3 поддерживаетс  равным критическому. Двухкоординатным самописцем 8 осуществл етс  запись кривой 3,, (в) непосредственно в координатах Л и В. Устройство позвол ет вести запись зависимости -с соответствующей выбранному значению электрического пол  в образце 3. Дл  записи зависимости Лд(В) по критери м сопротивлени  или мощности достаточно поделить или умножить соответствующей электронной схемой напр жение U с измерительного участка 11 образца 3 на выходное напр жение интегратора 7, которое пропорционально текущему значению тока 2 в образце 3. На вход блока 9 сравнени  в этом случае подаетс  преобразованный сигнал, пропорцио„ и ,. нальныи - или и- J , соответственно при записи с (в) по критерию сопротивлени  или мощности. Дл  записи вольт-амперных характеристик образца 3 необходимо измерительный участок 11 подключить к одному из входов двухкоординатного самописца 8, а другой вход последнего соединить с выходом интегратора 7. Работа устройства нагл дно иллюст рируетс  кривыми, приведенными на иг. 2, а, б. При вводе тока J в сверхпровод ий магнит 1 в месте расположени  змерительного участка 11 образца создаетс  магнитное поле В.; , а

во вторичной обмотке 2 индуцируетс 

Ji

В начальный момент вреток мени при вторичный ток 3,j растет пропорционально первичному J , а при t-co стремитс  к значению

При Л,

const ток вторичного контура J, уменьшаетс 

из-за конечного значени  R. В мо- мент времени t включаетс  нагреватель 13 дл  уменьшени  остаточных токов.

Предложенное устройство позвол ет производить автоматическую запись зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного пол  при за-, данном значении напр женности электрического пол  в образце. Устройство позвол ет провести изучение токонесущей способности сильноточных сверхпроводников до тока 10 кА в магнитном поле до 8Т при помощи одного стабилизированного источника тока с максимальным рабочим током 200 А. Устройство предназначено дл  работы в стандартном гелиевом криостате и обеспечивает проведение испытаний сильноточных образцов без использовани  массивных токовводов, что приводит к экономии жидкого гели . Исследуемый сверхпровод щий образец 3 располагаетс  на сменном штоке, что позвол ет производить его быструю замену..

Поскольку система автоматического регулировани  измен ет токи в сверхпровод щем магните 1 и сверхпровод щем образце 3 таким образом, что про изводитс  непрерывна  запись зависимости 2() перехода образца 3 в нормальное состо ние, обща  точность измерени  указанной зависимости оказываетс  повышенной.

1г.кА

т1111г

т-I-г а

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ КРИТИЧЕСКОГО ТОКА ОБРАЗЦОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СВЕРХПРОВОДНИКА ОТ ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее сверхпроводящий магнит, подключенный к выходу источника питания и образующий первичную обмотку сверхпроводящего трансформатора, вторич- ная обмотка которого связана с исследуемым сверхпроводящим образцом и расположена в магнитном поле сверхпроводящего магнита, двухкоординатный самописец, один из входов ко- . торого подключен к выводам шунта в цепи питания сверхпроводящего магнита, а другой вход - к выходу блока измерения тока во вторичной обмотке сверхпроводящего трансформатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок сравнения и источник' эталонного напряжения, причем один из входов блока сравнения _ подключен к выходу источника эталон- S ного напряжения, другой вход - к измерительному участку последуемого Λ сверхпроводящего образца, а выход - If к цепи управления источника питания. I

   S

   1077466 _