Устройство формирования импульса магнитного поля "быстрого" бустера

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECllVEi JlHH

09) (11) др Н 05 Н 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2714634/18-25 (22) 16.01.79 (46) 15.07.83. Бюл. 1г 26 (72) О.А.Гусев и В.Д.Федоров (53) 621.384.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 430807, кл. Н 05 H 7/04, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

M 574112 кл. H 05 H 7/04, 1979. (54) i57) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ

ИМПУЛЬСА МАГНИТНОГО ПОЛЯ "БЫСТРОГО"

БУСТЕРА, содержащее электромагнит с датчиком поля, источник напря жения компенсации магнитных потерь, программный источник опорного напряжения, конденсаторную батарею с зарядным источником, подключенную через дроссель, управляемый вентиль, диод, шунтирующий конденсатор и мостовую схему на управляемых вентилях к цепи электромагнита и источника напряжения компенсации активных потерь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности путем упрощения силовой части схемы .стабилизации и программного регулирования площадки поля инжекции, в него введены шунтирующая цепочка из последовательно .соединенных управляемых вентиля, балластного сопротивления и регулируемого сопротивления, в частности, выполненного в виде транзисторной батареи, пороговое устройство и широкополосный регулятор, при этом шунтирующая цепочка подключена параллельно цепи электромагни- та с источником напряжения компенсации активных потерь, а управляющий электрод вентиля шунтирующей цепочки соединен через пороговое устройство с датчиком поля, который через сумма= Е тор и широкополосный регулятор соединен также с управляющим входом транзисторной батареи и выходом про- С

; граммного источника опорного напряжения, причем управляющий вход последнего подключен к выходу порогово- го устройства.

747395 2

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности используется для питания обмоток кольцевого электромагнита "быстрого" бустера, применяемого для увеличения интенсивности ускоренных частиц основного ускорителя.

Известно (11, что для облегчения режима работы высокочастотных ускоряющих систем протонных синхротронов 10 импульс магнитного поля делают несимметричным, с растянутым передним фронтом и укороченным задним, прини-. мая для этого специальные меры.

Из этих же соображений время, пред- 15 ставляемое на цикл ускорения, стараются использовать максимально.

Ф

Известно, что для увеличения коэффициента захвата частиц в ускорение после инжекции необходима площадка длительностью от 3 до 53 времени переднего фронта, в течение которого поле должно поддерживаться постоянным с высокой точностью, а делее поле в течение времени порядка 5-?3 от дли-2 тельности переднего фронта изменяется по определенной программе, подбираемой обычно экспериментально, Известно устройство, основанное на резонансном разряде конденсатора, в котором благодаря определенной коммутации управляемых вентилей возможно формирование площадки инжекции без снижения тока до нуля. . Недостатком этой схемы является то, что площадка инжекции формируется при естественном спаде тока с постоянной времени электромагнита, и при значении ее порядка 0,1 с даже за время 1 мс спад составляет почти

13, Требуется же обычно поддерживать ток с точностью 1-5 ) 102 3, т.е. на полтора-.два порядка лучше., Из известных устройств с резонан" сным разрядом предварительно заряженной емкости на электромагнит наиболее

45 близким по технической сущности является, устройство формирования маг нитного протонного синхротрона (2,, содержащее электромагнит с датчиком поля, источник напряжения компенсации активных потерь, программный источник опорного напряжения, конденсаторную батарею с зарядным источником, подключенную через дроссель, управляемый вентиль, диод, шунтирующий конденсатор и мостовую схему на управляемых вентилях к цели электромагнита и источника напряжения компенсации потерь, в котором выход на пло. щадку инжекции осуществляется через вспомогательный конденсатор, заряжаемый от вспомогательного регулируемого источника, и вспомогательный тиристорный ключ, рассчитанный на пропускание тока уровня инжекции.

Точка объединения анода вспомогательного тиристорного ключа и вспомогательного конденсатора через последовательно-согласно включенные диод и широкополосный регулятор напряжения подключена к отрицательному полюсу основной конденсаторной батареи.

Благодаря этому, в начале каждого импульса создается цепь, параллельная основной, по которой формируется инжекторная часть импульса тока.

Недостатком указанного устройства являются существенные потери времени, обусловленные снижением тока до нуля и обратным резонансным подъемом до тока уровня инжекции. Кроме того, для обеспечения необходимых точностей выхода и регулирования после инжекции необходимы дополнительно два регулируемых источника питания.

Целью изобретения является повышение экономичности путем упрощения силовой части схемы стабилизации и программного регулирования площадки поля инжекции.

Цель достигается тем, что в устройство введены шунтирующая цепочка из последовательно соединенных управляемого вентиля, например тиристора, балластного сопротивления и регулируемого сопротивления, в частности, выполненного в виде транзис" торной батареи, пороговое устройство и широкополосный регулятор, при этом шунтирующая цепочка подключена парал" лельно цепи электромагнита с источником напряжения компенсациии активных потерь,а управляющий электрод вентилв, шунтирующей цепочки соединен через пороговое устройство с датчиком поля, который через сумматор и широкополосный регулятор соединен также с управляющим входом транзисторной батареи и выходом программного источника опорного напряжения, причем управляющий вход последнего подключен к выходу порогового устройства.

На чертеже представлена схема устройства формирования импульса маг-. нитного поля "быстрого" бустера. Устройство содержит зарядный источник 1

747395 4 основной конденсаторной батареи 2, дроссель 3;.мостовую схему, содержащую управляемые вентили 4-7, в диагональ которой включена цепочка .последовательно соединенных электромагнита 8 и источника напряжения компенсации потерь 9, управляемый вентиль

10 и диод 11, конденсатор 12, датчик . 13 поля, программный источник опорного напряжения 14, сумматор 15, 10 широкополосный регулятор 16, транзисторную батарею 17, балластное сопротивление 18, управляемый вентиль

19 и пороговое устройство 20.

Устройство работает следующим об- 15 разом.

Первоначально от источника 1 конденсаторная батарея 2 заряжена до. необходимого напряжения. Программный йсточник опорного напряжения выраба- 20 тывает напряжение уровня инжекции.

Стартовый импульс поджигает управ-. ляемый вентиль 19, и в цепи: электромагнит 8 - источник 9 - транзисторная батарея.17 - балластное сопротивление 25

18 - управляемый вентиль 19 устанавлив;"ется ток уровня поля инжекции.

Импульсы синхронизации, привязанные к импульсу инжекции, переводят программный источник опорного напряжения в режим увеличения тока в электромагните и подаются на включение управляемых вентилей 5 и 10. При . этом конденсатор 12 начинает заря-. жаться полярностью.без скобок. Вен".

35 тиль 19 запирается и формируется передний фронт импульса тока. Схема рассчитана так, что ток дросселя 3 проходит через ноль, и вентиль 10 запирается при некотором напряжении 40 полярностью без скобок на конденсато ре 2. Когда напряжение на конденсаторе 12 сравнивается с напряжением на конденсаторе 2, включается доразрядный вентиль 4 и:конденсаторы 2 и

12 разряжаются одновременно. При не- котором значении напряжения полярностью в скобках, достаточным для включения вентилей 4 и 5, включаются управляемые вентили 6 и 7. Ток электромагнита 8 начинает снижаться, протекая по вентилям 6,7 и источнику 9 и заряжая конденсатор 2 первоначальной полярностью (без скобок). При снижении тока до уровня инжекции пороговое устройство 20 вырабатывает импульс включения вентиля 19 и перевода программного источника опорного напряжения 14 в режим выработки yc" . тавки напряжения уровня инжекции. При включении вентиля 19 управляемые вентили 6 и 7 под действием напряжения конденсатора 2 запираются, и устройство приходит в исходное состояние.

При подаче очередной серии импульсов синхронизации цикл повторяется. 8 случае пачко-импульсного режима работы импульсы с выхода noporoeoro уст" ройства 20 на управляющий электрод вентиля 19 подаются через счетное устройство, которое пропускает заранее заданное число импульсов поджи" га.

Предлагаемое устройство формирования импульса магнитного поля "быстрого" бустера позволяет без дополни : тельных источников обеспечить форми. рование площадки инжекции любой длительности, а затем на некотором участке - программное регулирование. Это обусловлено тем, что в реальных устройствах источник напряжения компен- . сации активных потерь используется для стабилизации максимального значения поля и величина напряжения его с избытком обеспечивает любые меньшие уровни.

Просто обеспечивается перестройка уровня площадки. При малых изменениях достаточно изменить уставку программного источника опорного напряжения, а при больших - переключить дополнительно балластное сопро" тивление.

74 73gg

Составитель

Техред М. Гергель

Редактор О.Юркова

Корректор Л. Бокшан

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 6383/1 Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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