Устройство для формирования стабилизированных импульсов магнитного потока Советский патент 1983 года по МПК G05F7/00 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ИМПУЛЬСОВ МАГНИТНОГО ПОТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника импульсов питания электромагнитных линз, используемых в каналах транспортировки заряженных частиц, Известно устройство для формирования стабилизированных импульсов магнитного потока, содержащее входом соединенный с входными клеммами силовой регулируемый источник постоянного тока, включакхчий управляемый выпрямитель, блок непрерывного управ ления выпрямителем и блок дискретного управления выпрямителем, в 1хо ную цепь силового регулируемого источника постоянного тока включены последовательно соединенные обмотка возбуждения электромагнита с сердечником и датчик тока, усилитель сигнала рассогласования, один вход кото рого соединен с источником регулируе мого опорного напряжения, а выход подключен к входу блока непрерывногоуправления выпрямителем, блок программирования во времени, выход которого соединен с входом блока дискретного управления выпрямителем и эквивалент сердечника электромагнита Cl Наиболее близким к предлагаемому является устройство, измерение магнитного поля в котором ведется не в воздушном зазоре рабочего электромагнита , а в воздушном зазоре эквивалента его сердечника. Обычно в качестве эквивалента используют дополнительный электромагнит, идентичный рабочему, при этом обмотки возбуждения электромагнитов включают последовательно. Такое техническое решение нашло широ-кое применение, в устройствах, в которых большое количество последовательно включенных рабочих электромагнитов имеет один общий измерительный электромагнит 2 . Однако использование дополнительного электромагнита в слу.чае индивидуальной системы питания для каждого элемента магнитной оптики, что характерно, в частности, для каналов транспортировки заряженных частиц вне камеры ускорителя, делает известное техническое решение неэкономичным. Количество потребляемой электрическои энергии в этом случае фактичес ки удваивается Цель изобретения - повышение экономичности путем уменьшения потерь электрической энергии. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для формирования стабилизированных импульсов магнитно го потока эквивалент сердечника элек тромагнита выполнен в виде электрического инерционного блока, вход которого соединен с выходом датчика то ка, выход подключен к друг/ому входу усилителя сигнала рассогласования, а постоянная времени равна постоянной времени магнитного потока в сердечки ке электромагнита. Из фиг с 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на Го 2 - временные графики напряж ний тока и магнитного потока. Устройство (фиГо 1) содержит силовой регулиэуемый источник 1 постоянного тока, выполненный, например, на тиристорном выпрямителе, в цепь ыагрузки которого включены соединенные .последовательно обмотка 2 возбуждения электромагнита 3 с массивным сердечником и воздушным зазором k и датчик 5 тока. Выход датчика 5 подключен к первому входу усилителя 6 сигнала рассогласования через дополнительно введенной электрический блок 7 являющийся электрическим эквивалентом сердечника электромагнита 3« Блок 7 выполнен, например, в виде LR- или RC-цепочки, постоянная времени которой равна постоянной времени магнитного потока в сердечнике электромагнита Зе. Второй вход усилителя 6 соединен с источником 8 регулируемого опорного напряжения Выход усилителя 6 подсоединен к блоку 9 непрерывного управления выпрямителем силового регулируемого источ ника, который содержит также блок 10 дискретного .управления. Блок 10 обеспечивает старт-стопный режим работы выпрямителя 1. Вход блока 10 подключен к выходу блока 11 программирования работы выпрям1 теля 1 во времени. Устройство работает следующим образом. В момент времени t блок 11 формирует импульс управления U j, который поступает в блок 10, Блок 10 отпирает выпрямитель регулируемого источника 1. Величина напряжения UA на выходе выпрямителя, начиная с этого момента времени, определяется напряжением выхода усилителя 6. Усилитель 6 максимально открывает выпрямитель, форсируя подъём тока возбуждения 1 в обмотке 2 электромагнита 3 и нарастание магнитного потока Ф в его воздушном зазоре k. Форсированный подъем тока Гр продолжается (фиг. 2) до момента времени tgi, когда напряжение иJ на выходе блока 7 станет равным напряжению Ug, на выходе блока 8. Блок 7 в системе стабилизации магнитного потока является электрическим эквивалентом сердечника электромагнита 3 как элемента схемы, обладающего инерцией (из-за действия вихревых токов). Вследствие этого кривая изменения магнитного потока Ф в зазоре k электромагнита 3 подобна кривой изменения напряжения Da на выходе блока 7 (фиг. 2). Далее, в момент времени t усилитель 6 закрывает выпрямитель- форсируя снижение тока I., до значения, соответствующего значению Ug и, следовательно, значению Ф, в установившемся режиме. В момент времени t система регулирования заканчивает свой переходный процесс и выходит на площадку стабильного уровня , что соответствует площадке стабилизированного импульса.магнитного потока Ф в зазоре 4 электромагнита 3 с массивным сердечником. В момент времени t блок 10 закрывает выпряС итель, ограничивая длительность плоадки о Таким образом, предлагаемое уст|ройство, с одной стороны, обеспечи- вает оптимальную скорость подъема магнитного поля в зазоре 4 электромагнита 3 с массивным сердечником, апертура которого занята физическим прибором. С другой стороны, оптимизация переходного процесса в части уменьшения времени установления заданного значения площадки импульса магнитного потока выполняется без применения дополнительного измерительного электромагнита, что сущест венно повышает экономичность устг ройства.

В связи с тем, что элементы магнитной оптики являются энергоемкими потребителями (например, мощность, потребляемая квадрупольными линзами, составляет 200+tOO кВт), а их количество в данной физической лаборатории исчисляется, как правило, десятками единиц, предлагаемое техническое решение дает значительную экономию электрической эн(ергии, На-пример, для Лаборатории высоких энергий ОИЯИ эта экономия должна составить ориентировочно) до 10 и более миллионов киловатт-часов в год.

Формула изобретения

Устройство для формирования стабилизированных импульсов магнитного потока, содержащее входом соединенный с входными клеммами силовой регулируемый источник постоянного тока, включающий управляемый выпрямитель, блок непрерывного управления выпрямителем и блок дискретного управления выпрямителем, в выходную цепь силового регулируемого источника постоянного тока включены последовательно соединенные обмотка возбуждения электромагнита с сердечником и датчик тока, усилитель сигнала рассогласования, один вход которого соединен с источником регулируемого опорного напряжения, а выход подключен к входу блока непрерывного управления выпрямителем, блок программирования во времени, выход которбго соединен с входом блока дискретного управления выпрямителем, и эквивалент сердечника электромагнита, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности путрм уменьшения потерь электрической энергии , эквивалент сердечника электромагнита выполнен в виде электрического инерционного блока, вход которого соединен с выходом датчика тока, выход подключен к другому входу усилителя сигнала рассогласования, а постоянная времени равна постоянной времени магнитного потока в сердечнике электромагнита.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР tf yjSBSO, кл, G 05 F 1/56, 1978

2,Кориаков Е,В, и др Система формирования плоской части импулЬсэ магнитного поля протонного синхротрона ИФВЭ - Труды второго Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, Наука, М,j 1972, т, 1, с, 155