Устройство формирования импульса магнитного поля “быстрого” бустера

(5 р Н 05 с ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИД(56) 1. Авторское свидетельство СССР Н 430807, кл. Н 05 Н 7/04, 1970.2. Авторское свидетельство СССР М 574112, кл. Н 05 Н 7/04, 1979 (54) 57) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСА МАГНИТНОГО ПОЛЯ "БЫСТРОГОн БУСТЕРА, содержащее электромагнит с датчиком поля, источник напряжения 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, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности путем упрощения силовои части схемы.стабилизации и программного регулирования площадки поля инжекции, в неговведены шунтирующая цепочка изпоследовательно .соединенных управляемых вентиля, балластного сопротивления и регулируемого сопротивления,в частности, выполненного в видетранзисторной батареи, пороговое уст -ройство и широкополосный регулятор,при этом шунтирующая цепочка подключена параллельно цепи электромагни-та с источником напряжения компенсации активных потерь, а управляющийэлектрод вентиля шунтирующей цепочкисоединен через пороговое устройствос датчиком поля, который через сумма:тор и широкополосный регулятор соединен также с управляющим входом транзисторной батареи и выходом про, граммного источника опорного напряжения, причем управляющий вход последнего подключен к выходу порогового устройства, Изобретение относится к ускорительной технике, в частности используется для питания обмоток кольцевогоэлектромагнита "быстрого" бустера,применяемого для увеличения интенсивности ускоренных частиц основногоускорителя.Известно 11, что для облегчениярежима работы высокочастотных ускоряющих систем протонных синхротронов 10импульс магнитного поля делают не"симметричным, с растянутым переднимфронтом и укороченным задним, прини".мая для этого специальные меры,Из этих же соображений время, пред ставляемое на цикл ускорения, стараются использовать максимально.Известно, что для увеличения коэффициента захвата частиц в ускорениепосле инжекции необходима площадкадлительностью от 3 до 53 времени переднего фронта, в течение которогополе должно поддерживаться постояннымс высокой точностью, а делее полев течение времени порядка 5-73 от дли тельности переднего фронта изменяетсяпо определенной программе, подбираемой обычно экспериментально,Известно устройство, основанноена резонансном разряде конденсатора,в котором благодаря определенной коммутации управляемых вентилей возможноФормирование площадки инжекции безснижения тока до нуля.. Недостатком этой схемы являетсято, что площадка инжекции Формируется при естественном спаде тока с постоянной времени электромагнита, ипри значении ее порядка 0,1 с дажеза время 1 мс спад составляет почти1, Требуется же обычно поддерживатьток с точностью 1- ) 102 3, т,е,на полтора-.два порядка лучше., Из известных устройств с резонан"сным разрядом предварительно заряженной емкости на электромагнит наиболее45близким по технической сущности является, устройство формирования магнитного протонного синхротрона 2содержащее электромагнит с датцикомполя, источник напряжения компенсации активных потерь, программныйисточник опорного напряжения, конденсаторную батарею с зарядным источником, подключенную через дроссель,управляемый вентиль, диод, шунтирующий конденсатор и мостовую схему науправляемых вентилях к цепи электромагнита и источника напряжения компенсации потерь, в котором выход на площадку инжекции осуществляется черезвспомогательный конденсатор, заряжаемый от вспомогательного регулируемого источника, и вспомогательныйтиристорный ключ, рассчитанный напропускание тока уровня инжекции, Точка объединения анода вспомогательного тиристорного ключа и вспомогательного конденсатора через последовательно-согласно включенные диоди 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 батареии выходом программного источника опорного напряжения, причем управляющийвход последнего подключен к выходупорогового устройства.На чертеже представлена схемаустройства Формирования импульса маг-, нитного поля "быстрого" бустера. Устройство содержит зарядный источник 1основной 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 вентиль10 и диод 11, конденсатор 12, датчик .13 поля, программный источник опорного напряжения 14, сумматор 15, 10 широкополосный регулятор 16, транзисторную батарею 17, балластноесопротивление 18, управляемый вентиль19 и пороговое устройство 20.Устройство работает следующим об разом.Первоначально от источника 1 конденсаторная батарея 2 заряжена до. необходимого напряжения. Программныййсточник опорного напряжения выраба тывает напряжение уровня инжекции.Стартовый импульс поджигает управ-. ляемый вентиль 19, и в цепи: электромагнит 8 - источник 9 - транзисторная батарея.17 - балластное сопротивление 2518 - 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 управляемыхвентилей 5 и 10. При . этом конденсатор 12 начинает заря-. жаться полярностью.без скобок. Вен".35 тиль 19 запирается и Формируетсяпередний 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 соавнивается 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 1,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 ус" 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 порогового уст" ройства 20 на управляющий электрод вентиля 19 подаются через счетноеустройство, которое пропускает заранее заданное число импульсов поджи" га.Предлагаемое устройство формирования импульса магнитного поля "быстро" го" 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 используетсядля стабилизации максимального значения поля и величина напряженияего с избытком обеспечивает любыеменьшие уровни.Просто обеспечивается перестройка уровня площадки. При малых изменениях достаточно изменить уставкупрограммного источника опорного напряжения, а при больших - переключить дополнительно балластное сопро"тивление.747395 Составител Техред М. Г ктор О.Юрко рректор Л, Бокша сн Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект 6383/1 Тираж 845 ВНИИПИ Государственногпо делам изобрете 113035, Москва Ж,Подп омитета- СССР й и открытий шакая наб д