Устройство для птания электромагнита ускорителя заряженных частиц Советский патент 1977 года по МПК H05H7/04 

I

Изобретение относится к системам птания ускорителей заряженных частиц, например бетатронов и быстрых синхротронов .

Известно устройство для питания электромагнита ускорителя, содержащее вентильный мост, к диагонали постоянного напряжения которого подсоединен электромагнит ускорителя, а к диагонали переменного напряжения - конденсаторная батарея За счет искусственной кoм yтaции при помощи нелинейного магнитного элемента (насыщающегося дросселя, обмотки которого включены в цепи соответствующих вентилей) конденсаторная батарея работает в однопол ярном режиме по напряжению.

Однако при этом длительность заднего фронта импульса магнитного поля ускорителя равна длительности переднего фронта импульса, таким образом, длительность холостого хода ускорителя равна длительности рабочего хода.

Цель изобретения - обеспечить ускоренный вывод.энергии из электромагмита в конденсаторную батарею после достижения максимального значения маHS-iTHoro поля,, т.е. уменьшить потери электроэнергии при холостом ходе ускорителя и повысить среднюю интенсивность ускоренных частиц. Особенно это важно для сильноточных бетатронов и быстрых протонных синхротронов, используемых, например, в качестве бустеров для синхрофазотронов высоких анергий.

Цель достигается путем переключения секций обмоток электромагнита с последовательного соединения на параллельное после окончания рабочего хода ускорителя. Для этого секции обмоток электромагнита подключены последовательно через управляемые вентили, концы первой и промежуточных секций присоединены с помощью неуправляемых вентилей к положительному выводу, а начала первой и промежуточ ных секций соответственно через другую группу вентилей - к отрицательному выводу конденсатора.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. г - диаграммы напря)кений и токов в характерных точках Ьхемы.

Конденсаторная батарея 1 через вентили 2 выпрямительного моста и допол kитeльныe вентили .J разряжается на секции 4 электромагнита. При этом рроссель 5 намагничивается до насыщения. Когда рея энергия из конденсаторной батареи перейдет в электромагнит, напряжение на конденсаторной батарее начинает снова возрастать, но с обратной полярностью. Это напряжеИие через вентили 6 выпрямительного моста и дополнительные вентили 7, 8 прикладывается к обмоткам дросселя 5, который перемагничивается в другую ст рону . После насьощения дросселя 5 токи че рез вентили 6,7,8 резко возрастают, вентили 2 оказываются под встречным напряжением конденсаторной батареи и запираются. Секции 4 электромагнита через вентили 6,7,8 разряжаются на конденсаторную батарею параллельно. При этом ток через конденсатор изменяет направление, и батарея заряжается с первоначальной полярностью напря жения. Поскольку при переключении секций электромагнита с последовательного со динения на параллельное собственная частота контура возрастает, то длител ность спада магнитного поля меньше дл тельности его нарастания. На фиг. 2 приведены диаграммы напряжения Uc на конденсаторной батарее 1, тока 1зд электромагнита и пото..л ip через конденсатор L Для успешной работы устройства необходимо, чтобы время tj , в течени которого вентили 2, 3 находятся под встречным напряжением, было достаточно для восстановления их вентильных свойств. Для тиристоров это время составляет несколько десятков микросекунд. Поскольку это время много меньше длительности разряда конденсаторной батареи, то величина обратного напряжения на конденсаторной батарее составляет малую часть от прямого. Формула изобретения Устройство для питания электромагнита ускорителя заряженных частиц, содержащее вентильный мост, к диагонали постоянного напряжения которого подключена последовательно секционированная обмотка, а к диагонали переменного напряжения моста подключен конденсатор, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности устройства и средней интенсивности ускоренных частиц, секции обмоток электромагнита подключены последовательно через управляемые вентили, концы первой и промежуточных секций присоединены с помощью неуправляемых вентилей к положительному выводу, а начала первой и промежуточных секци соответственно через другую группу вентилей - к отрицательному выводу конденсатора.

,

Фиг. 2