Электромагнитная система для магнитокалорического рефрижератора
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
5 ЕТЕН ИЕ ИЗ ОПИС К АВТОРС В ИДЕТЕЛ Ъ СТВ к технике сильет быть испольется несколько проводящих соГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томскоминституте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники.исследование магнитокалорического рефрижератора со сверхпроводящими магнитами на уровне 4 - 2 К, ДАН СССР, т.302, М5, Наука, 1988.Патент США В 4609831,кл, Н 03 К 3/38, 1986.(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯМАГНИТОКАЛОРИЧ ЕСКОГО РЕФРИЖЕРАТОРА Изобретение относитсных магнитных полей и мозовано в случаях, когда имагниторазвязанных сверленоидов,Известно устройство передачи энергии из одного соленоида в другой, выполненное в виде двух сверхпроводящих соленоидов, накопителя реактивной энергии и двух управляемых источников тока со схемами уп. равления, соединяющимисверхпроводящие соленоиды с накопителем реактивной энергии. Такое устройство позволяет полностью передавать энергию одного сверхпроводя(57) Использование: в технике сильных магнитных полей. Сущность: электромагнитная система (ЭМС) для магнитокалорического рефрижератора содержит магнитную систему, состоящую из и сверхпроводящих соленоидов, и систему энергообеспечения, состоящую из и управляемых источников тока со схемами управления. ЭМС содержит схему синхронизации, соединенную со схемами управления источников тока. Число и соленоидов и управляемых источников тока и определяется по формуле и - Е(Тцй), где Тц- время цикла перемагничивания соленоидов; тн - время их намагничивания; Е- целая часть числа. Схема синхронизации обеспечивает синхронизацию моментов намагничивания и размагничивания соленоидов, что обеспечивает уменьшение взаимовлияния магнитной системы с питающей сетью. уменьшение установленной мощности оборудования, 3 з.п. ф-лы, 7 ил,щего соленоида в другой, однако с его помощью невозможно производить двунаправленный обмен энергией между соленоидами, а также требуется накопитель реактивной энергии. рассчитанный на реактивную энергию, равную половине передаваемой энергии, При этом, если время ввода (вывода) энергии в соленоид (из соленоида) значительно меньше времени хранения энергии в соленоиде, то на периоде перемагничивания соленоидов также значительно больше будет величина пиковой мощности по сравнению со средним значением мощности энергообмена соленоидов с накопителем реактивной энергии.,7Составитель В.Русан Редактор Техред М.Моргентал рректор М,Петроказ 4199 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5Известна электромагнитная система для магнитокалорического рефрижератора, выполненная в виде двух сверхпроводящих соленоидов и двух управляемых источников тока, запитывающих эти соленоиды. Эта система позволяет производить двунаправленный обмен энергией между соленоидами через управляемые источники. тока, но недостатком является то, что величина пиковой мощности энергообмена с сетью, а значит и установленная мощность оборудования имеют большую величину, так как энергообмен осуществляется в течение небольшой части цикла перемагничивания соленоидов.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для передачи энергии от одной катушки к другой, выполненное в виде двух сверхпроводящих соленоидов, двух управляемых источников тока, запитывающих эти соленоиды, со схемами управления и накопителя реактивной энергии. Это устройство позволяет полностью передавать энергию от одного сверхпроводящего соленоида к друуому, однако вся энергия проходит через накопитель реактивной энергии, а значит он должен быть рассчитан на максимальную мощность передачи энергии, либо на эту мощность должен быть рассчитан энергообмен с сетью.Таким образом, недостатком устройства является высокая установленная мощность устройства и большая величина пиковой мощности по сравнению со средним значением мощности энергообмена с сетью.Целью изобретения является уменьшение установленной мощности устройства и уменьшение мощности энергообмена между устройством и питающей сетью.Сущность изобретения заключается в том, что электромагнитная система содержит магнитную систему, выполненную в виде двух сверхпроводящих соленоидов, и систему энергообеспечения, включающую два соединенных выходами со сверхпроводящими соленоидами управляемых источника тока со схемами управления, и накопитель реактивной энергии, связанный со входами управляемых источников тока.Новым является то, что магнитная система выполнена в виде и сверхпроводящих соленоидов с той же суммарной энергией, причем и определяют по формуле;и = Е (Тц/тн),где Тц - время цикла перемагничиваниякаждого соленоида; тн - время намагничивания каждого соленоида;Е - функция выделения целой части числа,5 а система энергообеспечения содержит иуправляемых источников тока со схемами управления, выполненными в виде усилителей мощности, и схему синхронизации, выполненную в виде п-фазного 10 генератора-распределителя, подключенного выходами к входам соответствующих схем управления для обеспечения синхронизации моментов времени начала намагничивания и размагничивания 15 сверхпроводящих соленоидов, и реализующую функции1 рТц/и( - 1) + Тцпт;20 1 н =Тц/п ( - 1+ М) + Тцп 1;М = Е(п/2)+ 1,где 1 р - момент времени начала размагни чивания -го соленоида;1 н - момент времени начала намагничиавния -го соленоида;= 1, и - текущий номер соленоида; М - числовой сдвиг между номерами од новременно намагничиваемого и размагничиваемого соленоидов;а = 1, 2, 3, - целое число, характеризующее периодичность функций тнь 1 рьСущность изобретения заключается 35 также в том, что управляемый источник токавыполнен по схеме однотактного преобразователя на управляемых ключах с обратными диодами, а схема синхронизации содержит задающий генератор, счетчик, за датчик кода сдвига, сумматор, элемент задержки, первый и второй формирователи импульсов, первый, второй, третий и четвертый демультиплексоры, первый, второй, третий, четвертый,.; (2 п - 1)-й и 2 и-й В 5- 45 триггеры, выходы которых являются выходами схемы синхронизации, причем адресные входы третьего и четвертого демультиплексоров и один из входов сумматора подключены к выходу счетчика, а другой 50 вход сумматора соединен с выходами задатчика кода сдвига, к выходу сумматора подключены адресные входы первого и второго демультиплексоров, информационные входы которых связаны с выходами соответст венно второго и первого формирователейимпульсов, а информационные входы третьего и четвертого демультиплексоров связаны с выходами соответственно первого и второго формирователей импульсов, входь 110 15 20 25 30 35 и-му выходам первого 3 демультиплексора, входы установки первого 17,1, третьего 18,1, 40, (2 п - 1)-го 19.1 ВЗ-триггеров подключены 45 55 первого, второго формирователей импульсаподключены соответственно к выходу задающего генератора и к выходу элемента задержки, причем выход задающегогенератора также соединен со входом счетчика и входом элемента задержки, а входысброса первого, третьего(2 п)-го ВЗ-,триггеров подключены соответственно кпервому, второмуп-му выходам первогодемультиплексора, входы установки первого, третьего,(2 п)-го ВЯ-триггеров подключены соответственно к первому,второму., и-му выходам второго демультиплексора, входы сброса второго, четвертого, 2 п-го ВЗ-триггеров подключенысоответственно к первому, второму и-мувыходам третьего демультиплексора, входыустановки второго, четвертого 2 п-го ВЗтриггеров подключены соответственно кпервому, второму и-му выходам четвертого демультиплексора,Сущность изобретения заключается также в том, что накопитель реактивной энер-тии содержит статический сетевой реверсивный преобразователь, к управляющемувходу которого подключен выход схемы фазового управления, а к выходу - вход Г-образногоС-фильтра, выход которогоявляется выходом накопителя реактивнойэнергии, выходфильтра подключен кинверсному входу сумматора, а выход сумматораподключен ко входу схемы фазового управ- .ления, прямой вход сумматора предназначен для подключения к источникузадающего напряжения.На фиг.1 представлена функциональнаясхема электромагнитной системы магнитокалорического рефрижератора; на фиг.2 -функциональная схема варианта схемы синхронизаци; на фиг.З - функциональная схема варианта схемы управления; на фиг.4 -функциональная схема варианта управляемого источника тока; на фиг,5 - фун кциональная схема варианта накопителя реактивной, энергии; на фиг,б и 7 - временные диаграфмы, поясняющие работу электромагнитнойсистемы магнитокалорического рефрижератора.Электрмоагнитная система для магнито калорического рефрижератора (фиг.1) содержит магнитную систему, состоящую из исверхпроводящих соленоидов (1.1, , 1 и) исистему энергообеспечения, включающую иуправляемых источников тока (2.1, , 2.п) сосхемами управления 3.1, . З,п, накопитель4 реактивной энергии, силовые входы которого снабжены зажимами для подключенияк сети переменного тока, схему 5 синхронизации, Силовой выход накопителя 4 реактивной энергии соединен с силовыми входами управляемых источников тока 2.1, , 2.п, силовыми выходами связанных со сверхпроводящими соленоидами 1,11.п. Входы схем управления 3,1 З.п подключены к соответствующим выходам схемы 5 синхронизации.Схема 5 синхронизации (фиг.2) выполнена в виде и-фазного генератора-распределителя, включающего задающий генератор 6, счетчик 7, задатчик 8 кода сдвига, сумматор 9, элемент задержки 10, первый 11 и второй 12 формирователи импульсов и первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 демультиплексоры, первый 17.1, второй 17,2, третий 18.1, четвертый 18.2(2 п - 1)-й 19,1 и 2 п-й 19.2 ВЯ-триггеры, выходы которых являются выходами схемы синхронизации, адресные входы демультиплексоров 15 и 16 и один из входов сумматора 9 подключены к выходу счетчика 7, а другой вход сумматора 9 соединен с выходом задатчика кода сдвига 8. К выходу сумматора 9 подключены адресные входы демультиплексоров 13 и 14, информационные входы демультиплексоров 14 и 15 связаны с выходом формирователя импульсов 11, вход которого подключен к выходу задающего генератора 6, с выходом которого также соединены счетчик 7 и элемент задеркжи 10, а информационные входы демультиплексоров 13 и 16 связаны с выходом формирователя импульсов 12, вход которого подключен к инверсному выходу элемента задержки 10,Входы сброса первого 17.1, третьего 18,1, , (2 п - 1)-го 19.1 ВЯ-триггеров подкл ючены соответственно к первому, второму соответственно к первому, второму, , и-му выходам второго 14 демультиплексора, входы сброса второго 17,2, четвертого 18.2, ,2 п-го 19,2 ВЗ-триггеров подключены соответственно к первому, второмуп-му выходам третьего 15 демультиплексора, а входы установки второго 17,2, четвертого 18,2, , 2 п-го 19,2 ВЯ-триггеров подключены соответственно к первому, второму и-му выходам четвертого 16 демультиплексора. Схема 3 управления (фиг,З) содержит два усилителя мощности, включающих инвертирующие логические элементы 22,1, 22.2 с открытым коллектором, входы которых являются входами схемы 20, 21, а к выходам через резисторы 23.1, 23,2 катодами подключены диады транзисторных оптронов 24,1, 24,2, а аноды диодов соединены с источником питания логических элемен 177886710 15 20 25 30 40 50 тов, транзисторы оптронов 24.1, 24.2 соединены с выходными транзисторами 25.1, 25,2 соответственно по схеме Дарлингтона, резисторы 26,1, 26,2 соединяют базовые выводы транзисторов оптронов 24.1, 24,2 с соответствующими эмиттерными выводами выходных транзисторов 25.1, 25.2, а коллекторные и эмиттерные выводы выходных транзисторов 25,1, 25,2 являются выходами 26, 27, 28, 29 схемы 3 управления,Управляемый источник тока (фиг.4) содержит силовые транзисторные ключи 30.1 и 30.2, базовые и коллекторные выводы которых 31, 32, 33, 34 образуют входы управления управляемого источника тока, коллекторный выход ключа 30.1 и катод диода 35,1 образуют первый силовой вход 36 управляемого источника тока, а эмиттерный вывод ключа 30,2 и анод диода 35.2 образуют второй силовой вход 37 управляемого источника тока, эмиттерный вывод ключа 30,1 и катод диода 35.2 образуют первый силовой выход 38, а коллекторный вывод ключа 30,2 и анод диода 35.1 образуют второй силовой выход 39 управляемого источника тока.Накопитель 4 реактивной энергии (фиг,5) состоит из накопительного конденсатора 40, положительный и отрицательный выводы которого являются соответственно 41 и 42 выходами накопителя 4 реактивной энергии и, подключенного к его зажимам через согласующий дроссель 43 реверсивного тиристорного сетевого преобразователя 44 со схемой фазового управления 45 и сумматором 46, прямой вход 47 которого предназначен для подключения источника задающего напряжения 0;д, а инверсный вход 48 подключен к выходу накопителя реактивной энергии. Сетевой реверсивный тиристорный преобразователь 44 имеет зажимы для подключения к питающей сети, Преобразователь 44 со схемой фазового управления 45 и сумматором 46 выполнен поавт,св. М 537407, кл. Н 027/12.На фиг,6 и фиг.7 представлены временные диаграммы, поясняющие работу электромагнитной системы магнитокалорического рефрижератора, где 49, 50 - выходные напряжения формирователей импульсов 11 и 12 (фиг.2) соответственно; 51 - напряжение на+1 выходе демультиплексора 13 (фиг,2); 54 - напряжение на +1 выходе демультиплексора 16 (фиг,2) и на (+1+1)-выходе демультиплексора 13 (фиг.2); 55, 56 - напряжения соответственно на выходах 20, и 20,(+1) (фиг,2) схемы синхронизации; 57, 58 - напряжения соответственно на выходах 21,(+М) и 21.(+1+1) (фиг.2) схем синхронизации; 59, 60, 62, 63 - токи соответственно ., .(+1), ,(+) и .(+1+1) сверхпроводящих соленоидов (фиг.1); 61, 64 - напряжения, приложенные соответственно к , и ,(+М) сверхпроводящим соленоидом (фиг,1); 65, 66- реактивная мощность на зажимах соответственно . и .(+) сверхпроводящих соленоидов (фиг.1); 67 - суммарная реактивная мощность на выходах 41, 42 (фиг.5) накопителя реактивной энергии 4 (фиг.1).В качестве диодов 35.1, 35.2 (фиг.4) использованы диоды ДЛ 161 - 200,Ключи 30.1, 30.2 (фиг,4) выполнены на транзисторах 2 ТКД 200 - 2.В качестве ключей 25.1, 25,2 (фиг,З) ис-, пользованы транзисторы КТ 972 А, в качестве оптронов 24.1. 24.2 (фиг.3) - АОТ 127 А, Элементы с открытым коллектором 22.1, 22.2 (фиг,З) выполнены на микросхеме К 155 ЛН 2, триггеры 17.1, 17,2, 18.1, 18.2,.,19.1, 19.2 (фиг.2) - на микросхеме К 155 ТМ 2.Задатчик кода сдвига 8(фиг.2) выполнен на основе кодового переключателя ПП 10 - МВ, формирующего четырехразрядный двоичный код, сумматор 9 (фиг.2) - на микросхеме К 155 ИМЗ,Элемент задержки 10 и формирователи импульсов 11, 12 (фиг,2) выполнены на микросхеме К 155 АГЗ по схеме одновибратора. Задающий генератор 6 (фиг.2) выполнен по схеме автогенератора на микросхеме К 155 ЛАЗ. Демультиплексоры 13, 14, 15, 16 (фиг.2) выполнены на микросхеме К 155 ИД 3.Накопитель 4 реактивной энергии (фиг.5) выполнен по схеме реверсивного сетевого тиристорного преобразователя 44 со схемой 45 фазового управления и сумматором 46, к выходу которого через согласующий дроссель 43 подключен конденсатор 40.Принцип работы электромагнитной системы для магнитокалорического рефрижератора заключается в следующем,В процессе функционирования магни- токалорического рефрижератора каждый соленоид его магнитной системы непрерывно перемагничивается с периодом перемагничивания называемым временем цикла Тц и состоящим иэ четырех временных интервалов: Ь - время намагничивания соленоида (ввода тока), Ьс - время намагниченного состояния соленоида (хранения максимального тока в соленоиде), тр - время размагни 1778867чивания соленоида (вывода тока), сро - время размагниченного состояния соленоида (хранения нулевого тока в соленоиде (см. диаграмму 59 (фиг.7), Обычно время намагничивания и время размагничивания выбирают равными (см, диаграмму 56, 58 (фиг.7), При этом временные интервалы между началом намагничивания каждого 1-го соленоида сн и (+1)-го соленоида сн(+1) равны и составляют величину согласно формуле (см. диаграммы 59, 60, 62, 63 (фиг.7):сн(н.с) сн = Тц/иДля временных интервалов между началом размагничивания каждого 1-го соленоида ср и (+1)-го соленоида ср(н 1) аналогинчоср(н 1) - ср Тц/иА момент времени начала размагничивания каждого 1-го соленоида совпадает с моментом времени начала намагничивания каждого (+Ц-го соленоида, где1 =. Е(п/2)+ 1Таким образом, момент времени начала размагничивания 1-го соленоида рассчитывается по формуле:ср=Тц/и ( - 1)Тц пс,1=1, и; в=1,2,3,.Момент времени начала намагничивания того же 1-го соленоида рассчитывается по формуле:сн Тц/и ( - 1+ К) +Тц ГпСхема 5 синхронизации (фиг.1) реализует вышеназванные функции сн и ср следующим образом. В момнет положительных фронтов сигнала задающего генератора 6 (фиг.2) и выходного сигнала элемента задержки 10 (фиг.2), период которых равен Тц/и, а положительный фронт выходного сигнала элемента задержки относительно положительного фронта выходного сигнала задающего генератора задержан на время Ьс-сн ср намагничивания и размагничивания соленоидов 1.1 - 1.п (фиг.1), соответствующие формирователи импульсов 11 и 12 (фиг,2) вырабатывают короткие импульсы (см. диаграмму 49. 50(фиг.б), В то же время, выходной сигнал генератора 6 (фиг,2) поступает на счетный вход двоичного счетчика 7 (фиг.2) с коэффициентом пересчета и, на выходе которого формируется последовательность двоичных чиселот О до и. Двоичныйкод числа 1 с выхода счетчика 7 (фиг.2) поступает на адресные входы демультиплексорое16, 15 (фиг.2) для установки 1-го номера раэ 5 магничиваемого соленоида, а также на одиниз входов сумматора 9 (фиг,2), на другойвход которого поступает с задатчика кодасдвига 8 (фиг,2) двоичный код числа К, Приэтом на выходе суммэтора формируется10 двоичный код числа +К, поступающий наадресные входы демультиплексоров 13, 14(фиг,2) для установки (+с)-го номера намагничиваемого соленоида,В момент времени ср = сн(+) (см. диаг 15 рамму 51 (фиг.6) короткий импульс с выходаформирователя 11 (фиг.2) поступает на информационные входы демультиплексорое14, 15 (фиг.2) и далее в соответствии с установленными адресами 1 и +1 на адресных20 входах демультиплексорое 14, 15 (фиг.2) с1-го выхода демул ьтиплексора 15 (фиг.2) проходит на вход сброса ВЯ-триггера 18.2, устанавливая на выходе 21.1 ВЯ-триггера,являющемся выходом схемы синхрониэа 25 ции, состояние логического "0" (см, диаграмму 57 (фиг.б). С (+К)-го выходадемультиплексора 14 (фиг.2) импульс проходит на вход установки ВЯ-триггера 19.1 устанавливая на выходе 20.(+1) ВЯ-триггера,30 являющемся выходом схемы синхронизации, состояние логической "1" (см, диаграмму 55 (фиг,б),Через интервал времени Ь с = сн = сротносительно момента ср = сн(+), устанавли 35 ваемый элементом задержки 10 (фиг.2), короктий импульс с выхода формирователя 12(фиг.2) поступает на информационные входы демультиплексорое 13, 16 (фиг,2) и далеев соответствие с установленными адресами40и +1 на адресных входах демультиплексоров 13, 16 (фиг.2), с 1-го выхода демультиплексора 16 (фиг.2) проходит на входустановки ВЯ-триггера 18,2 (фиг.2), устанавливая на выходе 21, триггера состояние ло 45 гической "1" (см. диаграмму 57 фиг.б). А с(+Ц-го входа демультиплексора 13 (фиг,2)импульс проходит на вход сброса ВЯ-триггера 19.1, устанавливая на выход 20.(+1) триггера состояние логического "О" (см,50 диаграмму 55 (фиг,б).В течение периода времени от ср = сн(+цдо ср+ ср состояние выхода 20,ВЯ-триггера18.1 (фиг.2) соответствует логическому "0", асостояние выхода 21.(1+1) ВЯ-триггера 19.255 (фиг.2) - логической "1" и эти состояния неменяются. Выходы 20 1, 21, (фиг.2) схемысинхронизации 5 (фиг,1) подкл ючен ы ко входам 20.21 (фиг 3) соотеетствен- но 3, 1-й схемы управления(ф и г. 1), а в ы х о д ы 2 О. (1+ 1), 2 1. (1+ К)соленоиду приложено напряжение положительной полярности (см. диаграмму 61 55фиг.7);режим размагничивания сверхпроводящего соленоида, в течение которого осуществляется вывод тока из сверхпроводящего соленоида с максимального значения до ну(фиг,2) схемы синхронизации подключены к входам 20, 21 (фиг.З) соответственно 3.(1+1 с)- й схемы управления (фиг.1),Схемы 3.13.п управления (фиг.1) осуществляют усиление мощности входныхсигналов, поступающих на их входы 20, 21 (фиг,З) с соответствующих выходов 20,1, 21,120,п, 21.п (фиг.2) схемы синхронизации 5 (фигЛ), а также гальваническую развязку управляемых источников 2,12.п(фигЛ) и схемы синхронизации, Состояние логической "1" на входах 20, 21 (фиг.З) схемы управления обуславливает состояние логического "0" на выходах логических элементов с открытым коллектором 22,1, 22.2 (фиг,З), которое вызывает протекание прямого тока через светодиоды транзисторныхоптронов 24,1, 24.2 и излучение ими света на соответствующие фототранзисторы оптронов, Фототранзисторы оптронов 24.1 и24.2 в открытом состоянии обеспечивают открывание ключей 25.1, 25.2 (фиг.З), эмиттерные и коллекторные выводы которых являются выходами 26, 27, 28, 29 (фиг.З) схем управления 3.13.п (фиг.1), Состояние логического "0" на входах 20, 21 (фиг,З) схемыуправления обуславливает. соответственно закрывание ключей 25.1, 25.2 (фиг,З).Гальваническая развязка входов 20, 21 и выходов 26, 27, 28, 29 (фиг.З) осуществля.ется благодаря применению транзисторных оптронов 24.1, 24,2.Выходы 26, 27, 28, 29 (фиг,З) схем управления 3.13 и (фиг,1) подключаются ко входам 31, 32, 33, 34 (фиг.4) управляемых источников тока 2.12.п (фиг.1), обеспечивая открытое состояние ключей 30.1, 30.2 (фиг,4) управляемого источника тока 2.1 (фигЛ) при открывании соответствующих ключей 25.1, 25.2 (фиг,З) 3.-й схемы управления (фиг,1) или закрытое состояние ключей 30.1, 30.2 (фиг.4) при закрывании соответствующих ключей 25.1, 25,3 (фиг.3).Управляемый источник 2 тока (фиг.1) имеет три режима работы.режим намагничивания сверхпроводящего соленоида, в течение которого осуществляется ввод тока в соленоид с нулевого до максимального значения за время 1 н (см.диаграммы 59, 60(фиг.7), характеризующийся тем, что оба ключа 30.1 и 30.2 (фиг.4)соответствующего управляемого источника тока находятся в замкнутом состоянии и к 10203035 4045 50 левого за время ср (см, диаграммы 62, 63, фиг.7), характеризующийся тем, что оба ключа 30.1 и 30,2 (фиг.4) соответствующего . управляемого источника тока находятся в разомкнутом состоянии, а оба диода 35 Л и 35.2 (фиг.4) проводят ток и к соленоиду приложено напряжение отрицательной полярности (см. диаграмму 64 фиг,7);режим паузы, в течение которого осуществляется хранение максимального тока в. соленоиде после намагничивания в течение времени Ь 0 или нулевого тока пОсле размагничивания в течение времени 1 ро (см. диаграмму 59, (фиг,7), характеризующийся тем, что ключ 30.1 (фиг.4) разомкнут, ключ 30,2 (фиг.4) замкнут, диод 35.1 (фиг.4) не проводит ток, в диод 35.2 (фиг.4) проводит ток и, таким образом, к сверхпроводящему соленоиду приложено нулевое напряжение. Управляемые источники тока 2 Л,.;.,2.п (фиг.1) подключены силовыми выходами 38, 39 (фиг.4) к соответствующим соленоидам 1 Л1,п (фиг.1) магнитной системы, а силовыми входами 36, 37 (фиг.4) к выходам соот-, ветственно 41, 42 (фиг.5) накопителя реактивной энергии 4 (фиг.1), осуществляющего стабилизацию напряжения на конденсаторе 40 (фиг.5) Г-образного 1.С-фильтра путем рекуперации энергии в сеть при изобыточном напряжении на конденсаторе 40 (фиг,5) или путем потребления энергии из сети при недостатке напряжения посредством сетевого реверсивного преобразовате.- ля 44 со схемой фазового управления 45 и сумматора 46 (фиг,5).Так как величина суммарной энергии соленоидов магнитных систем устройства- прототипа и предложенного устройства равны, то путем выполнения магнитной системы в виде и соленоидов, а системы энергообеспечения в виде и управляемых источников тока со схемами управления, схемы синхронизации и накопителя реак; тивной энергии уменьшается установлен. ная мощность устройства и величина пиковой мощности энергообмена с сетью в п/2 раз, как следует из диаграмм 65, 66, 67 (фиг,6), за счет того, что энергообмен равномернее распределяется в течение цикла перемагничивация соленоидов и часть энергии поступает иэ одного соленоида в другой, минуя накопитель реактивной энергии, а величина энергии, поступающей из одного соленоида в другой через накопитель реактивной энергии, уменьшается в и/2 раз.Формула изобретения 1. Электромагнитная система для магнитокалорического рефрижератора, содержащую магнитную систему, выполненную ввиде сверхпроводящих соленоидов, и систему энергообеспечения, включающую соединенные выходами со сверхпроводящими соленоидами управляемые источники тока со схемами управления и накопитель реак тивной энергии, связанный с силовыми входами управляемых источников тока, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения взаимовлияния магнитной системы с питающей сетью и уменьшения установленной 10 мощности оборудования при неизменной суммарной энергии магнитной системы, магнитная система выполнена в виде и сверхпроводящих соленоидов, при этом и определяют по формуле 15 и = Е (Тц/сн),1 р-Тц/и ( - 1) +Тц и,1 н Тц/и ( - 1+с) +Тцп 1,с= Е (и/2)+ 1,40 где тр - момент времени начала размагничивания 1-го соленоида;. Ь - момент времени начала намагничивания 1-го соленоида; 45- 1, и - текущий номер соленоида;М - числовой сдвиг между номерами одновременно намагничиваемого и размагничиваемого соленоидов;в - 1, 2, 3 - целое число, характеризующее периодичность функций1 н и 1 р,2. Электромагнитная система по п,1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что управляемыйисточник тока выполнен по схеме однотактного преобразователя на управляемых ключах с обратными диодами,где Тц - время цикла перемагничиваниякаждого соленоида; 20тн - время намагничивания соленоида,Е - функция выделения целой части числа,а система энергообеспечения содержит иуправляемых источников тока со схемами 25управления, выполненными в виде усилите- .лей мощности, и схему синхронизации, выполненную в виде и-фазногогенератора-распределителя, подключенноговыходами к входам соответствующих схем 30управления для обеспечения синхронизации моментов времени начала намагничивания и размагничивания сверхпроводящихсоленоидов, реализующую функцию3 3, Электромагнитная система по п.1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что схема синхронизации содержит задающий генератор, счетчик, задатчик кода сдвига, сумматор, элемент задержки, первый и второй формирователи импульсов, первый, второй, третий и четвертый демультиплексоры, первый, второй, третий, четвертый, . 2 и, и 2 и ЯЗ-триггеры, выходы которых являются выходами схемы синхронизации, причем адерсные входы третьего и четвертого демультиплексоров и один из входов сумматора подключены к выходу счетчика, а другой вход сумматора соединен с выходом задатчика кода сдвига, к выходу сумматора подключены адресные входы первого и второго демультиплексоров, информационные входы которых связаны с выходами соответственно, второго и первого формирователей импульсов, а информационны входы третьего и четвертого демультиплексоров связа-ны с выходами соответственно первого и второго формирователей импульсов, входы первого и второго формирователей импульсов подключены соответственно к выходу задающего генератора и к выходу элемента задержки, выход задающего генератора также соединен с входом счетчика и входом элемента задержки, а входы сброса первого, третьего 2 и - 1 КЯ-триггеров подключены соответственно к первому, второму и-му выходам первого демультиплексора, входы установки первого, третьего, 2 пЙЯ-триггеров подключены соответственно к первому, второму, , и-му выводам второго демультиплексора, входы сброса второго, четвертого, ., 2 и ВЗ-триггеров подключены соответственно к первому, второму, , и-му выходам третьего демультиплексора, входы установки второго, четвертого, 2 и ЯЯ-триггеров подключены соответственно к первому, второму, ,.и-му выходам четвертого демультиплексора.4. Электромагнитная система по п,1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что накопитель реактивной энергии содержит статический сетевой реверсивный преобразователь, к управляющему входу которого подключен выход схемы фазового управления, а к выходу - вход Г-образногоС-фильтра, выход которого является выходом накопителя реактивной энергии, выход фильтра подключен к инверсному входу сумматора, прямой вход сумматора предназначен для подключения к источнику задающего напряжения, а выходсумматора подключен к входу схемы фазового управления,
СмотретьЗаявка
4867965, 06.07.1990
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ ПРИ ТОМСКОМ ИНСТИТУТЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
ЗЕМАН СВЯТОСЛАВ КОНСТАНТИНОВИЧ, РУСАНОВ ВАЛЕРИЙ ВИКТОРОВИЧ, ГРИНБЕРГ ВЛАДИМИР САМУИЛОВИЧ, КОВАЛЕВ ИВАН АЛЕКСЕЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: H02J 15/00
Метки: магнитокалорического, рефрижератора, электромагнитная
Опубликовано: 30.11.1992
Код ссылки
<a href="https://patents.su/11-1778867-ehlektromagnitnaya-sistema-dlya-magnitokaloricheskogo-refrizheratora.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Электромагнитная система для магнитокалорического рефрижератора</a>