Электромагнитная система для магнитокалорического рефрижератора

 

Использование: в технике сильных магнитных полей. Сущность: электромагнитная система (ЭМС) для магнитокалорического рефрижератора содержит магнитную систему , состоящую из п сверхпроводящих соленоидов , и систему энергообеспечения, состоящую из п управляемых источников тока со схемами управления. ЭМС содержит схему синхронизации, соединенную со схемами управления источников тока. Число п соленоидов и управляемых источников тока п определяется по формуле п E(Tu/tH), где Тцвремя цикла перемагничивания соленоидов; tH - 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. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 02 J 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4867965/07 (22) 06,07.90 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) С.К.Земан, В.В.Русанов, В.С.Гринберг и

И.А.Ковалев (56) Патент Японии N 63 — 47064, кл. H 02 J 15/00, 1983.

Альтов В.А, и др. Экспериментальное исследование магнитокалорического рефрижератора со сверхп роводя щими магнитами на уровне 4 — 2 К. ДАН СССР, т.302, М

5, Наука, 1988.

Патент CLUA % 4609831, кл, Н 03 К 3/38, 1986. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ

МАГНИТОКАЛОРИЧ ЕСКОГО РЕФРИЖЕРАТ0РА

Изобретение относится к технике сильных магнитных полей и может быть использовано в случаях, когда имеется несколько магниторазвязанных сверхпроводящих соленоидов, 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 управления, соединяющих сверхпроводящие соленоиды с накопителем реактивной энергии. Такое устройство позволяет полностью передавать энергию одного сверхпроводя„„SU „„1778867 А1 (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(Тц/т,), где

Тц- время цикла перемагничивания соленоидов; t< — время их намагничивания; Ецелая 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.

1778867

Известна электромагнитная система для магнитокалорического рефрижератора, выполненная а 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 другому, 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 !вух сверхпроводящих соленоидов, и систему энергообеспечения, включающую даа 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;

n = Е (Тц/«), где Тц — время цикла перемагничивания каждого соленоида;

« — время намагничивания каждого соленоида;

Š— функция выделения целой части числа, 5 а система энергообеспечения содержит и управляемых источников тока со схемами управления, выполненными в виде усилителей мощности, и схему синхронизации, выполненную в аиде п-фазного

10 генератора-распределителя, подключенного выходами к входам соответствующих схем управления для обеспечения синхро° ниэации моментов времени начала намагничивания и размагничивания

15 сверхпроводящих соленоидов, и реализующую функции

tp!» Тцlп (1 — 1) Тц пт:

20 «!=T„/n (i — 1+!к) !-Тц m;

k = E(n/2) + 1, где tp! — момент времени начала размагни25 чиаания i-го соленоида;

«! — момент времени начала намагничиавния i-го соленоида;

i = 1, n — текущий номер соленоида;

k — числовой сдвиг между номерами од30 новременно намагничиааемого и размагничиваемого соленоидов;

m =; — целое число, характеризующее периодичность функций «!, tp!.

Сущность изобретения заключается

35 также а том, что управляемый источник тока выполнен по схеме однотактного преобразователя на управляемых ключах с обратными диодами, а схема синхронизации содержит задающий генератор, счетчик, за40 датчик кода сдвига, сумматор, элемент задержки, первый и второй формирователи импульсов. первый, второй, третий и четвертый демультиплексоры, первый, второй, третий, четвертый,...; (2n — 1)-й и 2 и-й RS45 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 демультиплексороа, информационные входы которых связаны с выходами соответст55 венно второго и первого формирователей импульсов, а информационные входы третьего и четвертого демультиплексороа связаны с выходами соответственно первого и второго формирователей импульсов, входь

1778867

20

30

45

55 первого, второго формирователей импульса подключены соответственно к выходу задающего генератора и к выходу элемента задержки, причем выход задающего генератора также соединен со входом счетчика и входом элемента задержки, а входы сброса первого, третьего...„(2n-1)-го RS-, триггеров подключены соответственно к первому, второму...„п-му выходам первого демультиплексора, входы установки первого, третьего,...,(2п-1)-го RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму,..., и-му выходам второго демультиплексора, входы сброса второго, четвертого, 2n-ro RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму,..., n-му выходам третьего демультиплексора, входы установки второго, четвертого,..., 2n-го RSтриггеров подключены соответственно к первому, второму,..., n-му выходам четвертого демультиплексора.

Сущность изобретения заключается так же в том, что накопитель реактивной энертии содержит статический сетевой реверсивный преобразователь, к управляющему входу которого подключен выход схемы фазового управления, а к выходу — вход Г-образного LC-фильтра, выход которого является выходом накопителя реактивной энергии, выходфильтра подключен кинверсному входу сумматора, а выход сумматора подключен ко входу схемы фазового управ- . ления, прямой вход сумматора предназначен для подключения к источнику задающего напряжения.

На фиг.1 представлена функциональная схема электромагнитной системы магнитокалорического рефрижератора; на фиг.2— функциональная схема варианта схемы синхронизаци; на фиг.3 — 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 диаграььмы, поясняющие работу электромагнитной системы магнитокалорического рефрижератора.

Электрмоагнитная система для магнито калорического рефрижератора (фиг.1) содержит магнитную систему, состоящую из и сверхпроводящих соленоидов (1.1, ..., 1.п) и систему энергообеспечения, включающую и управляемых источников тока (2.1, ..., 2 и) со схемами управления 3.1, . „З.п, накопитель

4 реактивной энергии, силовые входы которого снабжены зажимами для подключения к 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 1.1, ..., 1.п.

Входы схем управления 3.1, ..., 3.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, ..., (2п — 1)-й 19.1 и 2п-й 19.2 RS-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, ..., (2n — 1)-го 19.1 RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму, ..., и-му выходам первого 13 демультиплексора, входы установки первого 17,1, третьего 18,1, 40...., (2п — 1)-ro 19.1 RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму, ..., n-му выходам второго 14 демультиплексора, входы сброса второго 17 2, четвертого 18.2, ..., 2п-го 19,2 RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму, ..., A ìó выходам третьего 15 демультиплексора, а входы установки второго 17,2, четвертого

18,2, .„., 2п-го 19,2 RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму, ..., и-му выходам четвертого 16 демультиплексора.

Схема 3 управления (фиг.3) 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 элемен1778867

30

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 образу.ют 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 О 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 по авт,св. М 537407, кл. Н 02 J 7/12.

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

l-выходе демультиплексора 15 (фиг.2) и на

I+k выходе демультиплексора 14 (фиг.2}; 52 — напряжение на !+1-выходе демультиплексора 15 (фиг.2) и на (i+k+1)-выходе демультиплексора 14 (фиг.2); 53 — напряжение на

i-выходе демультиплексора 16 (фиг.2) и на

I+k выходе демультиплексора 13 (фиг.2); 54 — напряжение на !+1 выходе демультиплексора 16 (фиг,2) и íà (i+k+1)-выходе демультиплексора 13 (фиг.2); 55, 56 — напряжения соответственно на выходах 20.! и 20.(l+1) (фиг.2) схемы синхронизации; 57, 58 — напряжения соответственно на выходах

21,(l+k) и 21.(i+k+1) (фиг.2) схем синхронизации; 59, 60, 62, 63 — токи соответственно !.!, !.(!+1}, I,(l+k) и l.(i+k+1) сверхпроводящих соленоидов (фиг.1); 61, 64 — напряжения, приложенные соответственно к !,! и I.(l+k) 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 ДЛ161 — 200.

Ключи 30.1, 30.2 (фиг,4) выполнены на транзисторах 2ТКД200 — 2.

В качестве ключей 25.1, 25,2 (фиг,З) ис-. пользованы транзисторы КТ972А, в качестве оптронов 24.1. 24.2 (фиг.3) — АОТ 127 А, Элементы с открытым коллектором 22.1, 22.2 (фиг.3) выполнены на микросхеме

К155ЛН2, триггеры 17.1, 17,2, 18.1, 18.2,...,19.1, 19.2 (фиг.2) — на микросхеме

К155ТМ2.

Задатчик кода сдвига 8(фиг.2) выполнен на основе кодового переключателя ПП10—

МВ, формирующего четырехразрядный двоичный код, сумматор 9 (фиг.2) — на микросхеме К155ИМЗ.

Элемент задержки 10 и формирователи импульсов 11, 12 (фиг,2) выполнены на мик- . росхеме К155АГЗ по схеме одновибратора.

Задающий генератор 6 (фиг.2) выполнен по схеме автогенератора на микросхеме

К155ЛАЗ. Демультиплексоры 13, 14, 15, 16 (фиг.2) выполнены на микросхеме К155ИДЗ.

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 corhacyeщий 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: — время намагничивания соленоида {ввода тока), т — время намагниченного состояния соленоида (хранения максимального тока в соленоиде), tp — время размагни1778867 чивания соленоида (вывода тока), tpo — 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 I-го соленоида tHI и (i+1)-го соленоида ьн((+1) равны и составляют величину согласно формуле (см. диаграммы 59, 60, 62, 63 (фиг.7):

1н(н-1) — t

Для временных интервалов между началом размагничивания каждого (-го соленоида tp! и ((+1)-го соленоида тр(н 1) аналогинчо тр(н-1) tpl Тц/и °

А момент времени начала размагничивания каждого i-ro соленоида совпадает с моментом времени начала намагничивания каждого (I+k)-го соленоида, где

k =. Е(п/2)+ 1

Таким образом, момент времени начала размагничивания (-ro соленоида рассчитывается по формуле:

tpi=Тц/n (! 1) +. Тц m, (=1, и; m=1,2,3,...

Момент времени начала намагничивания того же l-го соленоида рассчитывается по формуле: ън!-Тц/и (I 1+k) = Тц - m

Схема 5 синхронизации (фиг.1) реализует вышеназванные функции тн! и tp! 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 At-tH tp 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.6), 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 чисел i от0до и-1. Двоичный код числа l с выхода счетчика 7 (фиг.2) поступает на адресные входы демультиплексоров

16, 15 (фиг.2) для установки i-го номера раэ5 магничиваемого соленоида, а также на один из входов сумматора 9 (фиг,2), на другой вход которого поступает-с задатчика кода сдвига 8 (фиг.2) двоичный код числа k. При этом на выходе суммэтора формируется

10 двоичный код числа i+k, поступающий на адресные входы демультиплексоров I3, 14 (фиг,2) для установки {i+k)-ro номера намагничиваемого соленоида, В момент времени tp! = тн(!+ц (см. диаг15 рамму 51 (фиг.6) короткий импульс с выхода формирователя 11 (фиг.2) поступает на информационные входы демультиплексоров

14, 15 (фиг.2) и далее в соответствии с установленными адресами I и i+k на адресных

20 входах демультиплексоров 14, 15 (фиг.2) с

i-го выхода демул ьтиплексора 15 (фиг.2) проходит на вход сброса RS-триггера 18.2, устанавливая на выходе 21.I RS-триггера, являющемся выходом схемы синхрониэа25 ции, состояние логического "0" (см, диаграмму 57 (фиг6). С (i+k)го выхода демультиплексора 14 (фиг.2) импульс проходит на вход установки RS-триггера 19.1 устанавливая на выходе 20.(I+k) RS-триггера, 30 являющемся выходом схемы синхронизации, состояние логической "1" (см. диаграмму 55 (фиг,6).

Через интервал времени Л t = tH = tp относительно момента tpl = tH(1+k). устанавли35 ваемый элементом задержки 10 (фиг.2). короктий импульс с выхода формирователя 12 (фиг.2) поступает на информационные входы демультиплексоров 13, 16(фиг.2) и далее в соответствие с установленными адресами

40 I и i+k на адресных входах демультиплексоров 13, 16 (фиг.2), с i-го выхода демультиплексора 16 (фиг.2) проходит на вход установки RS-триггера 18,2 (фиг.2), устанавливая на выходе 21,!триггера состояние ло45 гической "1" (см. диаграмму 57 фиг.6). А с (I+k)-ro входа демультиплексора 13 (фиг,2) импульс проходит на вход сброса RS-триггера 19.1, устанавливая на выход 20.(I+k) триггера состояние логического "0" (см, 50 диаграмму 55 (фиг.6).

В течение периода времени от tpl = t><(I+I) до tpi+ tp состояние выхода 20,I RS-триггера

18.1 (фиг.2) соответствует логическому "0", а состояние выхода 21.(I+k) RS-триггера 19.2

55 (фиг.2) — логической "1" и эти состояния не меняются. Выходы 20 !, 21,i {фиг.2) схемы синхронизации 5 (фиг,1) подкл ючен ы ко входам 20.21 (фиг.3) соответственно 3, I-й схемы управления (фиг.1), а выходы 20.(I+k), 21.(I+k) 1778867

12 соленоиду приложено напряжение положительной полярности (см. диаграмму 61 55 фиг.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.3) соответственно 3.(1+k)й схемы управления (фиг.1}.

Схемы 3.1...3.п управления (фиг.1) осуществляют усиление мощности входных сигналов, поступающих на их входы 20, 21 (фиг.3) с соответствующих выходов 20,1, 21,1...20.п, 21 и (фиг.2) схемы синхронизации 5 (фиг.1), а также гальваническую развязку управляемых источников 2.1,...,2.п (фиг.1) и схемы синхронизации, Состояние логической "1" на входах 20, 21 (фиг.3) схемы управления обуславливает состояние логического "0" на выходах логических элементов с открытым коллектором 22.1, 22.2 (фиг.3), которое вызывает протекание прямого тока через светодиоды транзисторных оптронов 24.1, 24.2 и излучение ими света на соответствующие фототранзисторы оптронов, Фототранзисторы оптронов 24.1 и

24.2 в открытом состоянии обеспечивают открывание ключей 25.1, 25.2 (фиг.3), эмиттерные и коллекторные выводы которых являются выходами 26, 27, 28, 29 (фиг.3) схем управления 3.1,...,3 и (фиг.1). Состояние логического "0" на входах 20, 21 (фиг,3) схемы управления обуславливает. соответственно закрывание ключей 25.1, 25.2 (фиг.3).

Гальваническая развязка входов 20, 21 и выходов 26, 27, 28, 29 (фиг.3) осуществля..ется благодаря применению транзисторных оптронов 24.1, 24,2.

Выходы 26, 27, 28, 29 (фиг,3) схем управления 3.1,...,3,п (фиг,1) подключаются ко входам 31, 32, 33, 34 (фиг.4) управляемых источников тока 2.1,...,2.п (фиг.1), обеспечивая открытое состояние ключей 30.1, 30.2 (фиг.4) управляемого источника тока 2.! (фиг.1) при открывании соответствующих ключей 25.1, 25.2 (фиг,3) 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 tp (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

50 левого за время tp (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 35.1 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 или нулевого тока после размагничивания в течение времени tpo (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 2.1,.;.,2.п (фиг.1) подключены силовыми выходами 38, 39 (фиг.4) к соответствующим соленоидам

1 1,...,1.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 LC-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 устройствапрототипа 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

n/2 раз.

Формула изобретения

1. Электромагнитная система для магнитокалорического рефрижератора, содержащую магнитную систему, выполненную в

17788б7 виде сверхпроводящих соленоидов, и систему энергообеспечения, включающую соединенные выходами со сверхпроводящими соленоидами управляемые источники тока со схемами управления и накопитель реак- 5 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 п сверхпроводящих соленоидов, при этом и определяют по формуле 15

n= E(T„/t„), 35

1р - Тц/и (1 — 1) ++ Òö m, Тих Тцlп (i — 1 + k) Тц пъ °

k = E (n/2) + 1, 40 где tpl — момент времени начала размагничивания i-го соленоида; . tHl — момент времени начала намагничивания i-ro соленоида; 45

I --1,,n — текущий номер соленоида;

k — числовой сдвиг между номерами одновременно намагничиваемого и размагничиваемого соленоидов;

m - 1, 2, 3„.. — целое число, характери- 50 зующее периодичность функций

tel и tpl, 2. Электромагнитная система по п.1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что управляемый источник тока выполнен по схеме однотакт- 55 ного преобразователя на управляемых ключах с обратными диодами, где Тц — время цикла перемагничивания каждого соленоида; 20

Ь вЂ” время намагничивания соленоида, Š— функция выделения целой части числа, а система энергообеспечения содержит и управляемых источников тока со схемами 25 управления, выполненными в виде усилите- . лей мощности, и схему синхронизации, выполненную в виде и-фазного генератора-распределителя, подключенного ° выходами к входам соответствующих схем 30 управления для обеспечения синхронизации моментов времени начала намагничивания и размагничивания сверхпроводящих соленоидов, реализующую функцию

3, Электромагнитная система по п.1, о т л 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, ..., 2п-1, и 2п RS-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 импульcoif 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,..., 2n — 1 RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму,..., и-му выходам первого демультиплексора, входы установки первого, третьего, 2n — 1

RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму, ..., и-му выводам второго демультиплексора, входы сброса второго, четвертого, ..., 2п RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму, ...., п-му выходам третьего демультиплексора, входы установки второго, четвертого, 2n RS-триггеров подключены соответственно к первому, второму, ..., .n-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-образного LC-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, 1778867 и,и а

1778867

1778867

Составитель В.Русанов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Петрова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4199 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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