Устройство для импульсного питания электромагнита синхротрона тяжелых ионов

) Н 05 Н 7/04 ИЙЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВ ивПяюа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. ССС ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1, Ускорительный комплекс тяжелых ионов, ОИЯИ, Дубна, 1978, с. 139-148.2. М.Мага "а рц 1 ьед щадпей роюег.5 црр 1 у Гог Говй Сус 11 пц ЗупсЬго" 1 гопэ" рагй 1 с 1 е ассе 1 егаФогэ, 1972 р чо 1. 3 р р 19-84, Г 1 д. 4 (прототип)(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТАСИНХРОТРОНА ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ, содержащее емкостный накопитель, включенный параллельно источнику первичногозаряда, причем положительная обкладкаемкостного накопителя через последовательно соединенные дроссепь инжекцин,разрядный тиристорный ключ и обмоткуэлектромагнита соединена с анодамидвух тирнсторных ключей, катоды кото,ЯО;963442,рых подключены к разным обкладкам ем: костного накопителя,катод разрядного тиристорного ключа соединен с катодом диода и первоц обкпадкой конденсатора, вторая обкладка конденсатора и анод диода подключены к отрицательной обкладке емкостного накоцитепя, блок управле ния, выход которого соединей с управпяющаки электродами тиристорных ключей о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью расширения функциональных йоэможностей путем формиромния промежуточ ного плато медленного вывода на заданном уровне магнитного поля, введены иоточник компенсации потерь и дм дополнительных тиристорных ключа, катодыкоторых подключены к разным обкладкам емкостного накопнтепя, а, аноды - к анс пу раарпппого апрпоаорноко ккюча, поточник компенсации потерь включе цепь обмотки электромагнита, управ щие электроды дополнительных тирис торных ключей соединен с выходом бпа Р ка управления,МИзобретение относится к ускорительнойтехнике,.а именно к системам питаниякопьпевых электромагнитов быстроцикпических синхротронов,Известно устройство, содержащее емкостный накопитень, включенный в диагональ моста на тиристорах, источникна 4 аиьного заряда емкостного накопитепя, ароссепь и емкость инжекции, обеопечивающие требуемый закон нарастания поля на участке захвата частицв ускорение, регупируемый источниккомпенсации потерь, подкпюченный к цепиэпектромагнита через баппастный дроо- .сель 1. 15Недостатком этого устройства является напичие допопнительнюго бацпастногодроссепя, через который постоянно протекает ток, равный амплитуде тока магнита. 20Наибопее бпизким по технической сущности явпяется устройство импупьсногопитания эпектромагнита синхротрона сппощадкой инжекции и ппощадкой медпенного вывода, содержащее емкостный накопитель, дроссепь и емкость инжекции.,устройство компенсации потерь во времяпаузыкоммутирующие тиристорныекпючи 23Недостатком этого устройства явпяет- ЗОся то, что дпя коммутации кпючей необходимо опреае пенное соотношение параметров основного емкостного накопитепя, емкости и дросселя инжекции, которые не явпяются оптимапьными дпя обеспечения требуемого закона измененияформы ведущего магнитного попя. Крометого, в схеме отсутствует источник,обеспечивающий компенсацию потерь приформировании ппато инжекции и медпенного вывоаа с требуемой точностью навсей дпитепьности ппато,Кроме .того, регупирование энергииускоренных частиц возможно топько засчет изменения напряжения заряда основного емкостного накопителя, т.е. изме-.нения скорости нарастания тока магнита.Дпя синхротронов тяжепых .ионов этавепичина является наибопее критической:максимапьная скорость (наибопее жепатепьна) ограничена установпенной мощностью ускоряющих высокочастотны хций, а уменьшение ее при уменьшенииэнергии ускоряющих частиц приводит ксущественной потере их на остаточном55газВеКроме того, обеннос синхротрона тяжепых ионов, который спужит бустером дня тугого ускоритепя, явпяется то, что частоты быстрого вывоаа намаксимальной энергии в основной ускоритепь 0,1 Ги, а допустимая частота рабо-ты собственно бустера 1,5 Гц, при этомв интервапе между импупьсами быстрого,вывода необходима работа на различныхуровнях энергии ускоренных частиц смедпенным выводом дпя проведения независимых экспериментов.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования промежуточного плато медпенноговывода на заданном уровне магнитногопопя,Дня этого в устройство апя импупьснрго питания эпектромагнита синхротрона тяжелых ионов, содержащее емкосный накопитель, вкпюченный параппепьноисточнику первичного заряда, причемпопожитепьная обкладка емкостного накопитепя через поспедовательно соединенныеароссепь инжекции, разрядный тиристорный кпюч и обработкуэпектромагнита соединена с анодами двух тиристорных кпючей,катоды, которых подкпючены к разнымобкпадкам емкостного накопителя, катодразрядного тиристорного кпюча соединен сс катодом диода и первой обкладкой кон.денсатора, вторая обкпадка конденсатораи анод диода подключены к отрицатепьной обкладке емкостного накопитепя, бпокуправпения, выход которого соединен суправляющими электродами тиристорны хключей, введены источник компенсациипотерь и два допопнитепьных тиристорныхкпюча, катоды которых подкпючены кразным обкладкам емкостного накопитепя, а аноды - к аноду разрядного тиристорного ключа, источник компенсациипотерь включен в цепь обмотки эпектромагнита, управпяющие эпектроды допопнитепьных тиристорных кпючей соединеныс выходом блока управпения,На фиг. 1 и 2 преаставпены принципиапьная эпектрическая схема устройства идиаграмма тока эпектромагнщ а,Устройство содержит обмотку 1 эпектромагнита, который через управляемыйисточник 3 компенсации потерь, датчик3 тока, тиристорные кпючи 4 и 5, дроссепь 6 инжекции, разрядный тиристорныйкпюч 7 соединен поспедоватепьно с емкостным накопителем 8, подкпюченным кисточнику 9 первичного заряда. Катодразрядного кпюча 7 и отрицатепьная обкпадка емкостного накопитепя 8 шунтирваны конденсатором 10 и анодом 11.Аноды допопнитепьных тиристорных кпючей 12 и 13 соединены с анодом разряд3 9634 ного ключа 7, а катоды-соответственно с положительной и отрицатепьной обкладками емкостного накопитепя 8. Управпяющие электроды тиристорных кпючей 4, 5, 7, 1 2, 1 3 подкпюче ны к бпоку управ- пения, состоящему из бпока 14 синхронизации, блока 15 сравнения и программного источника 16 опорного напряжения.Устройство работает спедующим образом. 10Первоначально от источника 9 заряжается накопитепь 8 до напряжения заданной величины. В момент прихода первого синхроимпупьса С а 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, 20В течение интервала Ф -С 2, который может быть скопько угодно продопжительным, ток образует пцощацку инжекции, Инжекция частиц осуществпяется на этой площадке. 25В момент времени 1 вкпючается кпюч 7 и накопитепь 8 через дроссепь 6 и конденсатор 10 подкпючается к электромагниту. ЗОПри достижении током дроссепя 6 значения тока в обмотке 1 электромагнитадиод 11 закрывается, и конденсатор 10начинает заряжаться от накопителя 8,формируя в.токе магнита требуемый за 35кон нарастания на участке захвата частиц в ускорение,При подходе тока дроссепя 6 к максимапьному значению вкпючается кпюч 12 ( ) и при равенстве напряжений на конденсаторе 10 и накопителе 8 ток дросселя закорачивается тиристорным кпючом 12, а накопитепь 8 через от крытый током дроссепя 6 кпюч 12 раЬ- ряжается непосредственно на обмотку 1 эпектромагнита параллепьно с конденсагором 10.Источник 2, напряжение которого мефняется по .линейному закону, поспедова,тельно с накопитепем 8 формируют ве дущее магнитное попе на участке ускорения 1 42 4При подхоце к уровню медленного вывода, определяемого датчиком 3, бпоками 14 и 15 и источником 16, включався кпюч 13 ( .),и обратным напряжением выкпючаются кпюч 12 и разрядныйкпюч 7, который отсоединяет накопитепь8 от обмотки 1Конденсатор 10, разряжаясь, обеспечивает ппавный выход на ппощадку медпенного вывода частиц ( 1). Ток дроссепя 6 через ключ 13 перезаряжаетнакопитень 8 до напряжения обратнойпопярности.На ппощадке медленного вывода токобмотки 1 првтекает через источник 2,датчик 3, кнюч 4 и диод 11 и стабипизируется с требуемой точностью. В момент окончания ппато вывоца (Й ) вкпючается кпюч 5, ключ 4 выкпюается, иток обмотки 1 достигает амппигудногозначения тока быстрого вывода, поспечего начинает спадать, перезаряжая накопитепь 8 цо 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 поэвопяет впромежутках между импупьсами быстроговывода на максимапьной энергии в основной ускоритепь обеспечить режимы мецленного вывода на требуемом уровнеэнергии в пюбом импупьсе беэ переходного в системе пИтания для проведениясамостоятельных физических экспериментов,Совместный режим работы ускоритепякак инжектора и как самостоятепьногоускорителя повышает эффективность егоиспопьэования. Кроме того, экономия настоимости допопнительного емкостного .накопитепя и коммутирующих кпючей прираздепьном формировании импупьсов быстрого и мвдпенного вывода составит неменее 100 тыс. руб,Рвгупирование уровня энергии медпенного вывода частиц без уменьшения максимально допустимой скорости нарастания тока магнита эа счет отсечки тока. разряда емкостного накопитепя при выходе50на ппато мвдценного вывода уменьшаетдопопнитвпьные потери частиц на остаточном газе в 2-3 раза.Заказ 8096/3 Тщаж 848 ВНИИПИ Государстве ивово ком по депам изобретений и 113038, Москва, Ж, Ра. 4/8 ко иа Фнвню П Патент, г Ужгород Проектная, 4