Автоматическая система удержания плазменного шнура Советский патент 1982 года по МПК G21B1/00 

(54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УДЕРЖАНИЯ ПЛАЗМЕННОГО ШНУРА Изобретение относится к высокотемпе ратурной плазменной технике и может быть использовано для удержания плазме ного шнура в равновесии в экспериментальных термоядерных установках типа Токамак с медным кожухом и обмотками управления, расположенными снаружи медного кожуха. Известна автоматическая система для удержания плазменного шнура на установ ке ОЯАЛАКУ . Установка выполнена с преводящим- кожухом из алюминия в с обмотками управления, расположенными внутри кожуха. Система состоит из патчика смещени усилителя напряжения, усилителя мощности на транзисторах и обмо;ток управлен Обмотки управления н датчик смещения шнура размещены внутри кожуха. Усилитель мощности на транзисторах обеспечить необходимую величину напряженности управляющего магнитного поля только при расположении обмоток управления внутри проводящего.кожуха что приводит к усложнению конструкции установки. Увеличение моишосги усилителя аа счет повышения количества тр шавст(фов приводит к СНИЖК11ПО надежности работы устройства. Известна атрматическая система оля удержания плазменного шнура на установке Токамак с медным кожухом и обмотками управления, расположенными снаружи медного кожуха 2. Две обмотки управления подключены раздельно к резонансным инверторам на управляемых вентилях, к управляющим входам которых подключены п оследовательно формирующие устройства и распределители импульсов, подключеннь1е к раздельным выходам преобразователя аналогового сигна ла, общий вход Которого соединен с выходом усилителя напряжения. Резонансный инвертор на тиристорах позволяет получать токи в обмотках управления полусинусоидальной формы порядка десятка кклоампер. Амплитуда тока по- 376 стояннная, длительность полуперноца йм пульса также постоянная, определяемая параметрами цепи R.C. Процесс регу лирования среднего аначения управляющег магнитного поля осуществляется измене- ннем скважности импульсов тока в обмот ке управления. В зависимости от направления отклонения шнура и соответственно полярности напряжения сигвйла будут работать один или другой резонанс ние инверторы, а токи в обмотках управ- ления будут создавать управляющие магнитные поля, компенсирующие отклонение плазменного шнура. Однако в известном устройстве имеются недостатки. При работе инвертора сила тока в обмотке управления определяется суммой напряжения источника питания и напряжения коммутирующего конденсатора. Если плазменный шнур удерживается а одном направлении, то полярность направления сигнала смещения сохраняет определенный знак и работает один инвертор. Когда плазменный шнур изме.с няет направление движения , то полярность направления сигнала смещения изменяется и начинает ра ботать другой инвертор. Первый импульс тока в другой обмотке управления определяется сум мой напряжения источника и напряжением уже другого коммутирующего кондев- сатора, которое может отличаться от величины напряжения коммутирую1 его конденсатора предыдущ о инвертора . Вызванное этим нарушение процесса регулирования может быть восстановлено через один или два очередных импульса управления. При частом изменении направления движения шнура происходит снижение быстродействия системы управления. Наличие двух основных обмоток управ ления и двух дополнительных обмоток, предназначенных оля компенсации наве денных ЭДС от неуправляемых вертикаль ных магнитных полтей, при удержании шнура по горизонтали, конструктивно усложняет установку. Целью изобретения является повыше- ние быстродействия устройства. Для этого в автоматической системе удержания .плазменного шнура к одной обмотке управления последовательно подсоединены -.резонансный инвертор и переклю чатель полярности тока на управляемых вентилях, к управляющим входам которого подключены формирующие устройства, включенные непосредственно к 4 раздельным выходам преобразователя аналогового сигнала, а к управляющим выходам резонансного инвертора подключены последовательно формирующие устройства и распределитель импульсов, подключенные к тем же выходам, преобразователя аналогового сигнала. Резонансный инвертор, наналогичны инвертору, применяемому в протогипе| 2. выполняет функцию процесса регулирования изменением скважности импульсов тока в обмотке управления и отличается тем, что работает от импульсов управления как при положительном напряжении сигнала смещения шнура, так и отрицательном, В качестве переключателя полярности тока используются другой инвертор прото- гипа| 2|, в котором вместо коммутирующего конденсатора включается обмотка управления и переключение тока производится только при изменении полярности напряжения сигнала смещения плазменного шнура. При изменении направления движения плазменного шнура и, соответственно, изменении полярности напряжения сигнала смещения шнура работает один резонансный инвертор, в котором напряжение коммутирующего конденсатора, сохраняется такой величины, как это требуется для процесса регулирования, и нет потерь времени на дополнительную перезарядку. Этим обеспечивают быстродействие системы. Сокращение числа управляющих и компенсирующих обмоток вдвое упрощает конм струкцию установки. Последовательное соединение резонансного инвертора и переключателя полярности тока, выполненного на тиристорах, защищает систему от случайных импульсных помех, которые могут возникнуть в, отдельных цепях блоков управления для запуска инвертора и переключателя полярности. Ток в обмотке управле.ния воз.-. никает только тогда, когда импульсы управления подают синхронно как на инвертор тока, так и на переключатель тока, На фиг, 1 представлена схема автоматической системы, на фиг. 2 - схема резонансного инвертора и переключателя полярности тока. Система удержания плазменного шнура содержит плазменный щнур 1, медный кожух 2, Д(этчик смещения 3, интегратор .4. усилитель напряжения 5, преобразо-v ватель 6, распределитель 7, формирующее устройство 8 инвертора, резонанс-

Hfiift инвертор 9, формирующее устройство 10 переключателя тока; переключатель полярности тока 11, обмотку управления 12, коммутирующий конденсатор 1 источник постоянного напряжения 14, тиристоры инвертора 15, 16 и тиристоры переключателя тока 17, 18,

Устройство работает следующим образом.

При смещении плааменного шнура 1 от установившегося полоЖ1 чиг;, напряжение сигнала аатчика смещения 3 после интегратора 4 поиается на вход усилителя напряжения 5. Напряжение сигнала смешения после усиления покается на вход преобразователя 6, который преобразует аналоговое напряжение сигнала в период импульсов для запуска тиристоров резонансного инвертора 9 я переключателя полярности тока 11.

Преобразователь 6 имеет два выхода, соединенные с двумя каналами управления. В зависимости от полярности напряжения сигнала смещения, импульсы про; ходят по одному или другому каналу.

Для запуска резонансного инвертора 9 обоа канала соединены с распределителем 7, кotopый производит деление числа импульсов на дв1а и поонередно включает формирующие устройства 8, соеди- ненные с управляющими входами тирасторов 15 и 16.

Во время работы автоматической сис темы распределитель и инвертор работают непрерывно и независимо от того, пб какому каналу проходит ямпульсыИнвертор 9, кроме изменения скважности импульсов тока в обмотке управления, производит перезарядку коммутирующего конденсатора 13, необходимую для работы системы. Частота включения тиристоров каждой группы 15 или 16 в два раза меньше частоты импульсов преобразователя 6.

Для запуска переключателя полярноети тока 11 один канал включен через .

формирующее устройство 10, на управляющие входы ти.тсторов 17, а другой {санал - через формирующее устройство 10 - на управляющие входы тиристоров 18. Частота включения тиристоров каж дои группы 17 или 18 равна частоте импульсов преобразователя 6.

Таким образом, в зависимости от полярности напряжения сигнала смещения работают тиристоры группы 17 или группы L8 и ток в обмотке управления проходит в одном или обратном ему направлении.

Формула изобретения

Автоматическая система удержания плазменного шнура, содержащая две обмотки управления, подключенные к двум резонансным инверторам на управляемых вентилях, формирующие устройства, распределители импульсов, преобразователь аналогового сигнала , о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повьпиения быстродействия устройства к оЬной обмотке управления последовательно подсоединены резонансный инвертор и переключатель полярности тока на управляемых вентилях, к управляющим входам которого подключены формирующие устройства, включенные к раздельным выходам преобразователя аналогового сигнала, а к управляющим входам резонансного инвертора подключены последователь но формирующие устройства и распределитель импульсов, подключенные к тем же выходам преобразователя аггалогового сип нала.

Источники Информации, пртштые во внимание при экспертизе

1 .Anderson X Ь. Feedback. ControB bor Peobmot ecj,we-(bnum in ormaV/Nuctear Fucsion.(4),197fc,p-620.