Устройство для формирования импульсных магнитных полей

 

О П И С А Н И Е! ш1 5108)6

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.07.74 (21) 2025499, 25 (51) М. Кл. - Н 05Н 7 04 с присоединением заявки № 2044946/26-25

Государственный комитет

Совета министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.76. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 14.06.76 (53) УДК 621.384.6 (068.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Е. И. Луконин, В. Д. Семенов и Э. Г. Фурман

Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЬ1Х ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области ускорительной техники и предназначено для возбуждения электромагнитов мощных ускорителей типа синхротрон, бататрон.

Известна схема питания синхротрона, в которой с целью снижения максимального напряжения на элементах системы питания, конденсаторная батарея и электромагнит разбиты на отдельные ячейки и соединены последовательно (так называемая кольцевая схема).

Недостатком указанной схемы питания электромагнита является сложность формирования плоской вершины при максимальном значении поля, которая необходима при медленном выводе заряженных частиц из камеры ускорителя, затруднено получение импульсов излучения с большой частотой следования, невозможно формирование импульсов излучения с регулируемой частотой следования.

Цель изобретения — обеспечение возможности формирования импульсов тока различной во времени формы: квазитреугольных, синусоидальных с плоской вершиной повышенной частоты и возможности формирования импульсов излучения с регулируемой частотой следования.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве одноименные выводы каждой из двух обмоток блоков электромагнита соедииены между собой накопительными конденсаторами, начало первой обмотки любого блока и конец второй обмотки соседнего блока соединены через управляемый коммутиру5 ющий прибор, а конец первой обмотки любого блока и начало второй обмотки соседнего блока соединены через неуправляемые вентили и дроссель насыщения, причем параллельно дросселю насыщения н одному из вентилей

10 включен источник импульсного питания. Источник импульсного питания может быть выполнен в виде последовательно соединенных управляемого вентиля и конденсатора, подключенного к источнику постоянного напря15 жения. Источник импульсного питания может быть выполнен в виде последовательно соединенных индуктивного накопителя энергии и обмотки подмагничивания дросселя насыщения, подключенных к источнику постоянного

20 напряжения.

Это позволяет в предлагаемом устройстве получать магнитные поля треугольной формы, когда требуется большая частота следования импульсов ускорения, формировать им25 пульс магнитного поля синусоидальной формы с плоской вершиной, а также программировать частоту следования импульсов ускорения.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого

30 устройства, использующая в качестве источ510816

15

25

55 ника импульсного напряжения последовательно соединенные управляемый вентиль и конденсатор, подключенные к источнику постоянного напряжения; на фиг. 2 и 3 — осциллограммы токов и напряжений на различных элементах схемы.

На фиг. 1 — 3 обозначено: 1, 2 — накопительные конденсаторы, 3 — блоки электромагнита, 4, 5 — обмотки блоков электромагнитов, 6, 7 — управляемые коммутирующие приборы, 8, 9 — неуправляемые коммутирующие приборы, 10 — трансформаторы, 11 дроссели насыщения, 12 — конденсатор, 13— зарядный дроссель, 1;,, „— ток в обмотке электромагнита, 1/„„— напряжение накопительного конденсатора, U, напряжение на обмотке электромагнита, U„ — напряжение на конденсаторе 12.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии накопительные конденсаторы 1 заряжаются путем подачи серии импульсов тока от конденсатора 12.

С приходом управляющих импульсов на тиристоры 6 начинается разряд конденсаторов 1 на обмотки электромагнитов 4, а конденсаторов 2 на обмотки электромагнитов 5 и формируется фронт импульса тока I, ° (фиг. 2).

По достижении требуемого значения поля в электромагните включается тиристор 7. Током разряда коммутирующего конденсатора

12 через трансформаторы 10 по цепи: диод 8, конденсатор 2, тиристор б, конденсатор 1, тиристор 6 обесточивается и выключается, а ток обмоток электромагнитов перехватывается в цепи диодов 8, вторичных обмоток трансформаторов и конденсаторов 1 и 2. При этом ток обмоток электромагнитов 5 переходит в цепь конденсаторов 1, а ток обмоток электромагнитов 4 — в цепь конденсаторов 2, и энергия из поля электромагнитов рекуперирует обратно в накопительные конденсаторы.

При полном разряде конденсатора 12 включаются диоды 9, и дроссели насыщения 11 начинают перемагничиваться. При их насыщении ток из цепи вторичных обмоток трансформаторов переходит в цепь диода 9, а тиристор

7 выключается под действием напряжения конденсатора 12, который перез",ðÿæÿåòñÿ на незначительную величину в процессе перемагничивания дросселей насыщения.

Таким образом, в электромагнитах сформировано магнитное поле треугольной формы.

При формировании импульсов поля с плоской вершиной при максимальном значении тока конденсаторы 1 и 2 полностью разряжаются в процессе формирования переднего фронта импульса поля и ток обмоток электромагнита закорачивается по цепям тиристоров б и диодов 8, 9. По окончании формирования плоской части включается тиристор 7, диоды

9 и тиристоры 6 выключаются, и происходит формирование спада поля в электромагните (осциллограммы l, U> „фиг. 3) .

Потери энергии за время формирования импульсов поля в электромагните компенсируются энергией конденсатора 12 за время выключения тиристоров 6 и восстановления ими вентильных свойств, который заряжается от источника питания в паузе между импульсами тока. Регулируя напряжение конденсатора 12, можно регулировать величину энергии, поступающей в контур.

Использование в качестве источника импульсного питания последовательно соединенных индуктивного накопителя и обмотки подмагничивания дросселя насыщения, подключенных к источнику постоянного напряжения, повышает надежность устройства и упрощает систему питания.

Формула изобретения

1. Устройство для формирования импульсных магнитных полей, содержащее отдельные блоки электромагнитов, накопительные конденсаторы, коммутирующие элементы, источник питания, отличающееся тем, что, с целью повышения частоты импульсов магнитного поля и формирования плоской вершины импульсов при максимальном значении магнитного поля, выводы первой обмотки одного блока соединены через два конденсатора с одноименными выводами второй обмотки последующего блока электромагнита, а упомянутые выводы обмоток первого указанного блока соединены с разноименными выводами обмоток второго указанного блока через управляемый вентиль, дроссель насыщения и два последовательно включенных неуправляемых вентиля, параллсльно дросселю насыщения и одному из неуправляемых вентилей включен источник импульсного питания.

2. Устройство по л. 1, отличающееся тем, что источник импульсного питания выпол reí в виде последовательно соединенных управляемого вентиля и конденсатора, подключенного к источнику постоянного напряженчя.

3. Устройство по и. 1, отл ич а ющееся тем, что источник импульсного питания выполнен в виде последовательно соединенных индуктивного накопителя энергии и обмотки подмагничивания дросселя насыщения, подключенных к источнику постоянного напряжения.

51081G uz. 3

Заказ 1308/2

Подписное

Редактор И, Шубина

Составитель С. Шитов

Техред А. Камышникова

Изд. М 1328 Тираж 1029

Типография, пр. Сапунова, 2

Корректор 3. Тарасова