Устройство для формирования магнитного поля в синхротроне

 

(i:t, ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ъ-а. !

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 430806

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено02.12.72 (21) 1852497/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.09.75Бюллетень № 35 (45) Дата опубликования описания 11.12.75 (51) М. Кл.

Н 05 fi 7/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.384.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

О. А. Гусев, Е. Г. Комар и В. М. Кофман (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО

ПОЛЯ В СИНХРОТРОНЕ

Изобретение относится к ускорительной ! технике и может быть использовано для

< питания электромагнитов синхротронов.

Известно устройство для формирования магнитного поля в синхротроне, в котором 5 обмотка возбуждения электромагнита включена последовательно с обмоткой дросселя насыщения в диагональ постоянного тока вьшрямительного моста. В двух противолежащих плечах этого моста установлены 10 управляемые однооперационные вентили, а в двух других — диоды, последовательно с каждым из которых включена соответствующая обмотка дросселя насыщения. В диагональ переменного тока включен емкостной 15 элемент, который обычно образован последовательно-параллельным соединением большого количества конденсаторов. Заряд конденсаторов и компенсация активных потерь при формировании серии импульсов осуществ->О ляются с помощью специального блока.

Импульсы управления поступают на управляющие электроды вентилей с синхронных гальванически развязанных выходов общего блока управления. 25

Основные достоинства известного устрой- ства — однополярный режим работы конденсаторов и коммутация управляемых вентилей без вспомогательных конденсаторов. Однако устройство позволяет формировать лишь симметричный импульс. Это вдвое снижает эффективность работы ускорителей по сравнению с работой в случае идеальной пилообразной формой импульса, так как рабочим является только передний фронт импульса.

Цель изобретения — повышение эффективности работы ускорителя.

Цель достигается эа счет введения в предлагаемое устройства двух управляемых и одного неуправляемого дополнительных

1 однооперационных вентилей, а также дополнительной обмотки на дросселе насыщения и дополнительных выходов в блоке управления. При этом обеспечивается перекоммутация конденсаторов таким образом, что резонансная частота контура, образованного емкостным элементом и обмоткой электр ромагнита, на заднем фронте импульса вдвое выше, чем на переднем. В результате длительность заднего фронта вдвое мень430806 ше, чем переднего, и эффективность работы ускорителя повышается на 30%.

На фиг. 1 представлена упрощенная принципиальная схема предлагаемого уст- . ройства; на фиг. 2 даны графики токов и напряжений на обмотке электромагнита и, на одной из двух групп конденсаторов.

Обмотка 1 электромагнита ускорителя с индуктивностью (включена последо вательно с обмоткой 2 дросселя насыщения,, Io имеющего также обмотки 3, 4 и 5, в диагональ постоянного тока выпрямительного моста, образованного управляющими венти.лями, например тиристорами, 6, 7, и включенными последовательно с обмотками 3 и 15

4 дросселя насыщения неуправляемыми вентилями (днодами) 8 и 9 соответственно.

Емкостной элемент образован последовательным соединением двух одинаковых групп конденсаторов 10, 11 емкостью С и С 20 соответственно через дополнительный диод

12 и обмотку 5 дросселя насыщения, причем С =С =2С ° Через управляемые вентили 13 и 14 цепь вентиль 12 - обмот-.25

1 ка 5 дросселя включена в диагональ постоянного тока моста. Вентили 13, 14 и 12 включены согласно с вентилями моста.

Управляющие входы вентилей 6, 7, 13 и

14 подключены к синхронным выходам общего блока управления 1 5. Блок 1 6 заряда конденсаторов и компенсации активных потерь подключен к обкладкам конденсаторов групп 10, 11 (такое включение является лишь конкретным примером; без изме нения сущности изобретения зарядное устройство и устройство для подпитки контура и компенсации активных потерь могут быть выполнены раздельно и включены другим образом; например, зарядное устройство 4О может быть разбито на два, каждое из ко- торых подключено к своей группе конденсаторов, а устройство для подпитки включено последовательно в цепь питания обмоч ки .1 электромагнита синхротрона). 4""

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии конденсаторы заряжены до необходимого напряжения в соответствии с полярностью блока 16, все вентили и обмотка 1 электромагнита . обес50 точены. При пуске в момент времени (фиг. 2) подают импульс тока управления, который после размножения поступает .

Y на управляющие выводы вентилей 6, 7, 13, 55

14. При этом образуется цепь для резонансного разряда групп конденсаторов 10 и 11 через обмотку 2 дросселя на обмоч ку 1 электромагнита. Резонансная частота

fp определяется выражением 60

Ф - 2У(Й(+с ) j =(ФУ ьс0 ) ,цроссель насыщается в начале процесса разряда конденсаторов при прохождении тока . На участке

О ток „=ЦС вЂ” - Д а напряжение

С

" ="c = "с

В

После разряда конденсаторов напряжение на них начинает менять свой знак так, что к вентилям 8, 9 и 12 прикладывается прямое напряжение. Конденсаторы, снова разряжаются до нуля по цепи обмотка 1 электромагнита — вентиль 8 — обмотка 3 дросселя — группа 1 0 конденсаторов— вентиль 1 2 — обмотка 5 дросселя — группа

l l конденсаторов — вентиль 9 — обмотка

4 дросселя. При этом дроссель перемагничивается, обеспечивая перекоммутацию вентилей и перевод тока с вентилей 6, 7 и 13 в вентили 8, 9 и 12. В результате группы конденсаторов оказываются включенными последовательно и заряд конденсаторов на участке - (фиг. 2)

3 ъ осуществляется по резонансной кривой с частотой f, определяемой выраг,- (Юь{с,| с,)) = (гг/ьс, ) =ы, Йапряжение (на обмотке 1 электроL магнита синхротрона изменяет знак; на конденсаторах напряжение имеет первоначальный знак, а ток меняет направление:

U,=-(u, о =- о

С, С С У С С

Таким образом, длительность заднего фронта оказывается вдвое меньшей, что позволяет увеличить эффективность работы ускорителя.

В момент времени f ток )I (, С спадает до нуля и вентили 8, 9 и 12 запираются напряжением.на конденсаторах.

Если на заднем фронте Импульса или после окончания импульса поля подать импульс, то начинается формирование нового имйульса поля. Возможность формирования серии импульсов поля без уменьшения его значения в каждом импульсе до нуля обеспечивается за счет обратной перекоммутации цепей с помощью дросселя насыщения.

Такой режим работы характерен, например, для бустера протонного синхротрона.

Подпитка колебательного контура с целью компенсации активных потерь может быть осуществлена любым известным способом.

430806

Пр е дм ет изобретения

Устройство для формирования магнитного поля в синхротроне, содержащее электромагнит, обмотка возбуждения которого, включена последовательно с первой обмоткой дросселя насьпцения в диагональ посто« янного тока выпрямительного моста, в два противолежащих плеча которого включены управляемые однооперационные вентили, а в два других включены диоды, последовательно с каждым нз которых соответственно включены вторая и третья обмотки дросселя насьпцення, емкостной элемент, образованный последовательным соедине:нием двух групп конденсаторов и включенный в диагональ переменного тока этого моста, блок заряда конденсаторов и компенсации активных потерь, блок управления, к гальваническн развязанным синхронным выходам которого подключены управляющие входы вентилей моста, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы ускорителя, к диагонапи постоянного тока моста через дополнительные управляемые одноопераци-, онные вентили подключена цепь нэ дополнительной четвертой обмотки дросселя насы/ щения и дополнительного диода, с помощью

1 которой также выполнено последовательное соединение групп конденсаторов, при этом дополнительные вентили включены согла15 ° сованно с основными и их управляющие входы подключены к выходам схемы управления..®,ф ч .;ф»

"@ 4 4 и...

430806

УА Пс

Составитель Е.Громов

Техред И.Карандашова Корректор А.Галахова

РедакторИ Орлова

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб. 24 °

Заказ И Изд. И )ф© Тираж 869 Подписное

Щ!ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4