Устройство для импульсного питания электромагнита синхротрона тяжелых ионов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЮ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАгаИТА СИНХРОТРОНА ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ, ооаержашее емкостный шкогштепь, вкпючев ный параппепьно источнику первичного заряда, причем поцожвтепьная обкладка емкостного накопктепя через поспедоввтепьво соедвневшле дроссепь ннжекцви, разрядный тиристормый кшоч и обмотку электромагнита соединена с анодами двух тиристорных .ключей, катоды которых подкпк $еш 1 к разным обкладкам емкостного вакопителя,катод разрядного тиристорвого ключа, соединен с катодом, диода и первой отладкой конденсатора, вторая обкладка коидевсатора и авод диода подключены к отрицательной обкпадке емкостного авкот{теля, блок управления , выход которого соединей с.управпяющвми электродами тиристорных ключей от личающееся тем, что, с цепью расширения фу11К1шонапь

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„,963442, (51) Н 05 Н 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ- СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ рых подключены к разным обкладкам ем костного накопителя,катод разрядного тиристорного ключа соединен с катодом диода и первоВ обкпадкой конденсатора, вторая обкладка конденсатора и анод диода подключены к отрицательной обкладке емкостного накоцитепя, блок управле» ния, выход которого соединей с управпяюшвки электродами тиристорных ключей о т л и ч а ю щ е е с s тем, что, с цепью расширения функциональных йозможностей путем формирования промежуточ» ного плато медленного вывода на заданном уровне магнитного поля, введены источник компенсации потерь и два дополнительных тнристорных. ключа, катоды I которых подключены к разным обкладкам емкостного накопнтепя, а, аноды - к ано ду разрядного тиристорного ключа, источник компенсации потерь- включен в цепь обмотки электромагнита, управляю щие электроды дополнительных тирис торных кшочей соединены с выходом бпа-- (g0 ка управления. © (21 ) 3291 931/1 8-21 (22) 06.05.81 (46) 30.08.83. Бюп. М 32 (72) В. П.Гончаренко, О.A. Гусев, Н.С.Реэчикова и В.Д. Федоров (53} 621.384.6 (088.8) . (56) 1. Ускорительный комплекс тяжелых ионов. ОИЯИ, Дубна, 1978, с. 139-148.

2. N.Marks "a pulsed magnet poнег Supply for fost Cycling Synchrotrons" particle ассе1егаФог, 1972, чо1. 3 р.р. 19-84, fig. 4 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬС

НОГО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА

СИНХРОТРОНА ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ, содержашее емкостный накопитель, включенный параллельно источнику первичного заряда, причем положительная обкладка емкостного накопителя через последовательно соединенные дроссепь инжекции, разрядный тиристорный ключ и обмотку электромагнита соединена с анодами двух тиристорных ключей, катоды котоОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

96 3442

Изобретение относится к ускорительной технике,. а именно к системам питания копьпевых электромагнитов быстроцикпических синхротронов, Известно устройство, содержащее ем костный накопитень, включенный в диагональ моста на тиристорах, источник на4аиьного заряда емкостного накопитепя, дроссепь и емкость инжекции, обеопечиваюшие требуемый закон нарастания поля на участке захвата частиц в ускорение, регупируемый источник компенсации потерь, подкпюченный к цепи

I .

4 эцектромагнита через баппастный дроо- . сель 1 g. 15

Недостатком этого устройства является напичие допопнительни о бацпастного дроссепя, через который постоянно протекает ток, равный амплитуде тока магнита. 20

Наибопее бпизким по технической сущности явпяется устройство импупьсного питания эпектромагнита синхротрона с ппощадкой инжекции и ппошадкой медпенного вывода, содержащее емкостный на- 25 копитель, дроссепь и емкость инжекции., устройство компенсации потерь во время . паузы, коммутирующие тиристорные кпючи 23.

Недостатком этого устройства явпяет- ЗО ся то, что дпя коммутации кпючей необходимо опреде пенное соотношение параметров основного емкостного накопитепя, емкости и дросселя инжекции, которые не явпяются оптимапьными дпя обеспечения требуемого закона изменения формы ведущего магнитного попя. Кроме того, в схеме отсутствует источник, обеспечивающий компенсацию потерь при формировании ппато инжекции и медпенного вывода с требуемой точностью на всей дпитепьности ппато, Кроме .того, регупирование энергии ускоренных частиц возможно топько за счет изменения напряжения заряда основного емкостного накопителя, т.е. изме-нения скорости нарастания тока магнита.

Дпя синхротронов тяжепых .ионов эта вепичина является наибопее критической: максимапьная скорость (наибопее жепатепьна) ограничена установпенной мощностью ускоряющих высокочастотны х ций, а уменьшение ее при уменьшении энер ии ускоряющих частиц приводит к существенной потере их на остаточном

55 газВ.

KpoM9 Popo особенностью cHHKpoTpQ» на тяжепых ионов, который спужит бустером дня другого ускоритепя, явпяется то, что частоты быстрого вывода на максимальной энергии в основной ускоритепь 0,1 Ги, а допустимая частота рабо- ты собственно бустера 1,5 Гц, при этом в интервапе между импупьсами быстрого, вывода необходима работа на различных уровнях энергии ускоренных частиц с медпенным выводом дпя проведения независимых экспериментов.

Кель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования. промежуточного плато медпенного вывода на заданном уровне магнитного попя, Дня этого в устройство дпя импупьснюго питания эпектромагнита синхротроL на тяжелых ионов, содержащее емкос ный накопитель, вкпюченный параппепьно источнику первичного заряда, причем попожитепьная обкладка емкостного накс питепя через поспедовательно соединенные дроссепь инжекции, разрядный тиристорный кпюч и ббработкуэпектромагнита соединена с анодами двух тиристорных кпючей, катоды, которыK IlogKïþ÷åíû к разным обкпадкам емкостного накопителя, катод разрядного тиристорного кпюча соединен с с катодом диода и первой обкладкой конденсатора, вторая обкпадка конденсатора и анод диода подключены к отрипвтепь» ной обкладке емкостного накопитепя, бпок управпения, выход которого соединен с управцяюшими электродами тиристорны х ключей, введены источник компенсации потерь и два допопнитепьных тиристорных кпюча, катоды которых подкпючены к разным обкладкам емкостного накопитепя, а аноды - к аноду разрядного тиристорного ключа, источник компенсации потерь включен в цепь обмотки эпектрс магнита, управпяюшие эпектроды допопнитепьных тиристорных кпючей соединены с выходом блока управпения.

На фиг. 1 и 2.представпены принципиапьная эпектрическая схема устройства и диаграмма тока эпектромагннта.

Устройство содержит обмотку 1 апек тромагнита, который через управляемый источник 3 компенсации потерь, датчик

3 тока, тиристорные кпючи 4 и 5, дроссель 6 инжекции, разрядный тиристорный

I кпюч 7 соединен . поспедоватепьно с емкостным накопителем 8, подкпюченным к источнику 9 первичного заряда. Катод разрядного кпюча 7 и отрицатепьная обкпадка емкостного накопитепя 8 шунтиро» ваны конденсатором 10 и диодом 11.

Аноды допопнитепьных тиристорных кпючей 12 и 13 соединены с анодом разряд3 9634 ного ключа 7, а катоды-соответственно с положительной и отрицатепьной обклацками емкостного накопитепя 8. Управпяющие электроцы тиристорных кпючей 4, 5, 7, 12,13 подкпючены к бпоку управпения, состоящему из бпока 14 синхронизации, блока 15 сравнения и программного источника 16 опорного напряжения.

Устройство работает спецующим образом. t0

Первоначально от источника 9 заряжается накопитепь 8 цо напряжения заданной величины. B момент прихода первого синхроимпупьса включаются кпюч 4 и источник 2 компенсации потерь. 5

В обмотке 1 электромагнита через диод

11, ключ 4, датчик 3 и источник 2 компенсации потерь начинает нарастать ток, который стабипизируется на уровень инжекции с помощью источника 2. 20

В течение интервала Ф -C который может быть скопько угодно процопжительным, ток образует ппощацку инжекиии. Инжекция частиц осуществпяется на этой площадке. 25

В момент времени вкпючается кпюч 7 и накопитепь 8 через цроссепь

6 и конденсатор 10 поцкпючается к электромагниту.

ЗО

При достижении током цроссепя 6 значения тока в обмотке 1 электромагнита диоц 11 закрывается, и конденсатор 10 начинает заряжаться от накопителя 8, формируя в.токе магнита требуемый за35

:кон нарастания на участке захвата частиц в ускорение.

При подходе тока дроссепя 6 к максимапьному значению вкпючается кпюч

12 (C ) и при равенстве напряжений на конденсаторе 10 и накопителе 8 ток дросселя закорачивается тиристорным кпючом 12, а накопитепь 8 через ог крытый током цроссепя 6 кпюч 12 раЬряжается непосредственно на обмотку 1 эпектромагнита параллепьно с конценсагором 10.

Источник 2, напряжение которого ме няется по линейному закону, поспецова,тельно с накопитепем 8 формируют вв цущее магнитное попе на участке ускорения t> -, .

42 4

При поцхоце к уровню медленного вывода, опрецепяемого датчиком 3, бпоками 14 и 15 и источником 16, включав ся кпюч 13 (. ) .и обратным напряжени ем выкпючаются кпюч 12 и раэряцный кпюч 7, который отсоециняет накопитепь

8 от обмотки 1 °

Конденсатор 10, разряжаясь, обеспечивает ппавный выхоц на ппощацку мецпенного вывоца частиц (й ). Ток цроссепя 6 через ключ 13 перезаряжает накопитель 8 цо напряжения обратной попярности.

На ппощацке медленного вывода ток обмотки 1 првтекает через источник 2, датчик 3, кцюч 4 и диод 11 и стабипизируется с требуемой точностью. B момент окончания ппато вывоца (t< ) вкпючается кпюч 5, ключ 4 выкпю ается, и ток обмотки l достигает амппигудного значения тока быстрого вывода, поспе чего начинает спадать, перезаряжая накопитепь 8 до напряжения первоначальной попярности. По мере заряда накопитепя 8 ток обмотки 1 падает цо нупевого эначен и;

Преимущество. данного устройства за.кпючается в том, что оно позвопяет в промежутках между импупьсами быстрого вывоца на максимапьной энергии в основ-! ной ускоритепь обеспечить режимы мецленного вывода на требуемом уровне энергии в пюбом импупьсе беэ перехоцного в системе пИтания цля проведения самостоятельных физических экспериментов. !

Совместный режим работы ускоритепя как инжектора и как самостоятепьного ускорителя повышает эффективность его

4 испопьэования. Кроме того, экономия на стоимости цопопнительного емкостного . накопитепя И коммутирующих кпючей при раздепьном формировании импупьсов бысч рого и мвцпенного вывода составит не менее 100 тыс. руб.

Рвгупирование уровня энергии мецпен ного вывода частиц без уменьшения максимально допустимой скорости нарастания тока магнита эа счет отсечки тока разряда емкостного накопитепя при выходе

50 на плато мвдценного вывода уменьшает цопопнитвпьные потери частиц на остаточном газе в 2-3 раза. 963442

Составитель И. Белякова

Редактор О. Юркова Техред Ж.Кастелевич Корректор A. Т" с о

Заказ 8096/3 Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государствещвго комитета СССР по дедам иэобретений и оицаатий

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

Фи)чаи ППП "йатедт, r. Ужгород, ул. проектная, 4