CS267288B1 - Zapojení pro pulsní napájení elektromagnetu betatronu - Google Patents

Abstract

Řešení se zabývá úpravou napájení elektromagnetu betatronu, které je možno aplikovat u stávajících zařízení. Výhody tohoto zařízení spočívají předev8ím v tom, že umožňuje zvýšit střední hodnotu Zářivého výkonu urychlovače a snížit tepelné ztráty v elektromagnetu betatronu. Proud elektromagnetu lze dobře stabilizovat a lze jednoduše řídit velikost vybuzení elektromagnetu. Mezi proudovými pulsy elektromagnetu lze vytvářet časové prodlení pro potlačení parazitních kmitů narušujících funkci urychlovače, přičemž funkce urychlovače je nezávislá na frekvenci napájecí sítě. Zapojení ie tvořeno dvojcestným řízeným usměrňovačem na jehož výstupu je připojen elektromagnet betatronu a na vstupu kondenzátoru. Na svorky kondenzátoru je dále připojen stejnosměrný zdroj přes první snímaný prvek s vypínacím obvodem.

Description

Vynález se týká zapojeni pro puLsni napájení eLektromagnetu betatronu, využívaného pro lékařské a průmyslové účely.

U stávajících betatronu bývá e lektromagnet napájen ze sítě přes zvyšovací transformátor, přičemž jalová induktivní složka proudu je kompenzována kondenzátorem, se kterým elektromagnet vytváří paralelní rezonanční obvod na frekvenci sítě. Protože funkce betatronu vyžaduje jen jednu polaritu proudu, je při přímém napájení ze sítě funkční jen jedna půlperioda. Druhá pulp®” rioda je nevyužitá a způsobuje jen ohřev elektromagnetu. Jedinou výhodou tohoto napájeni je jeho značná jednoduchost, kterou však převáži nedostatky reprezentované velkými tepelnými ztrátami a malým zářivým výkonem. Z tohoto hlediska, zvláště v současné době, kdy se požaduje vyšší zářivý výkon a spolehlivá funkce betatronu pří dlouhodobém provozu je výhodnější pulsní napájení eLektromagnetu, při kterém protékají elektromagnetem jen půlperiody proudu jedné polarity. Tím se sníží tepelné / ztráty v elektromagnetu a současně se olPvírají možnosti pro zvýšení opakovači frekvence funkčního cyklu betatronu, což .vede ke zvýšení střední hodnoty zářivého výkonu urychlovače. Dvoj čestným usměrněním Lze využít i druhou půlperiodu napájecího proudu a zdvojnásobit tak počet funkčních cyklů urychlovače, což se projeví dvojnásobným zvýšením zářivého výkonu urychlovače.

U těchto zapojení Lze však obtížně sladit požadavky na správnou funkci urychlovače s podmínkami napájení obvodu., ^by se nemohly negativně uplatnit parazitní kmity obvodu nebo změny frekvence napájení sítě, je žádoucí vytvořít mezí proudovými puLsy elektromagnetu časovou prodlevu. To však vede k neúnosnému přetěžování napájecích obvodů, které ještě umocňuje vysoká citlivost obvodu na změny frekvence sítě.

vyáe uvedené nedostatky odstraňuje zapojeni pro pulsni napájení elektrowagneL·.! betatronu podle vynálezu. Je tvořené !<vo jcestným řízeným usměrňovače»^ k jehož výstupu je připojen ci*kt:romagnet betatronu a na vstup kondenzátor. Ten je připojen na svorky stejnosměrného napětového zdroje přes první sumací prvek s vypínacím obvodem.

Výhody napájeni podle vynálezu jsou dány tím, že funkce urychlovače není závislá na frekvenci sítě, sníží se efektivní iiodnota proudu v e lektromagnetu a lze řídit velikost vybuzení e!ektroraagnetu. Sníženi efektivní hodnoty proudu vede výraznému sníženi tepelných ztrát, které jsou v podstatě tíni tujíc1m faktorem hlavního parametru urychlovače, střední hodnoty zářivého výkonu* Sníženi tepelných ztrát dále příznivě ovlivňuje životnost a poruchovost betatronu, stejně jako náklady ns chladicí systém. Jinou výraznou výhodou je možnost aplikace napájení betatronu podle vynálezu na stávajících zařía.ťvnich- Za podmínky, že pracovní cyklus betatronu je obsažen v ρύLporiodě sítové frekvence, výkon generovaného zářeni bude dvojnásobný a tepelné ztráty v budících cívkách elektromagnetu $níži až o 30% oproti stavu, kdy je betatron napájen přímo ?« střídavé sítě» Oproti jiným známým zapojením je napájeni podle vynálezu výhodné tím, že výkon dodávaný ze zdroje ke krytí ztrát v obvodu neprochází e lektromagnetem betatron^ a tak nevznikají přídavné ztráty.. Proud «lektromagnetu lze vel«5 dobře stabilizovat.

řlí přiloženém výkresu je na obr. 1 znázorněno zapojení iwo pulsni napájeni ©Lektromagnetu betatronu podle vynálezu a n« obr, 2 jsou zn^tomíny průběhy proudu a napětí obvodu.

Na svorky stejnosměrného zdroje £ je přes první spínací p f v i? k *1 $ vypínacím obvodem připojen kondenzátor 7. a k němu paralelně obvod £ pro stabi lizovaci napětí. K němu je dále připojen dvojcestný řízený usměrňovač tvořený druhým a třetím

267 288 spínacím prvkem 2, 3 s vypínacím obvodem a čtvrtým a pátým spínacím prvkem £, £. Na výstupu usměrňovače je zapojen elektromagnet 6 betatronu. Průběhy proudu i. ^elektromagnetu 6 a napětí u na kondenzátoru 7 spolu s vyznačenými časovými okam- C · žiky £_o až _t^ názorně funkci napájecího obvodu betatronu v jedné periodě pracovního cyklu.

První, druhý a třetí spínací prvek £, £, £ s vypínacím obvodem je možno realizovat tyristorem s vypínacím obvodem a čtvrtý a pátý spínací prvek £, 5 polovodičovou diodou nebo tyri storem.

Elektromagnet 6 betatronu je napájen pulsně jen jednou polaritou proudu s opakovači frekvencí rovnou alespoň dvojnásobku frekvence sítě. Pomoci druhého a třetího spínacího prvku_2, 3 s vypínacím obvodem se vytváří zkrácené sinusové průběhy proudu^což vede ke sníženi efektivní hodnoty proudu a umožňuje vytvářet časovou prodlevu mezi jednotlivými pulsy tak, že přechodné parazitní zákmity v obvodu nemohou ovlivnit funkci urychlovače.

Funkce zapojení je následující. Kondenzátor £ je nabit na plné pracovní napětí s požadovanou polaritou. V čase přichází řídící impuls na druhý a třetí spínací prvek 2, £ s vypínacím obvodem a tyto prvky spínají. Kondenzátor £ se _ začne vybíjet přes budící cívky elektromagnetu £ proudem i__L, V čase _t , kdy proud j__L dosáhne určené hodnoty, je na vypínací ~ obvody druhého a třetího spínacího prvku £, £ přiveden řídící impuls a ty se uzavírají. Vybíjení kondenzátoru £ je ukončeno. Proud elektromagnetu 6 se přenese na čtvrtý a pátý spínací l^rvek 4. J>, které se řídicím impulsem, pokud je použit tyristor, a nebo napětím, jedná-li se o diodu, otevírají a energie elektromagnetu A se vrací do kondenzátoru _7 při stejné polaritě napětí. V čase klesá proud na nulovou hodnotu. Čtvrtý a pátý spínací prvek k, J5. se uzavírá a kondenzátor 7 je nabit na plné možné napětí u se stejnou polaritou jako na počátku cykLu v čase _t_Q. Napětí je však nižší vlivem ztráty energie v elektro magnetu .6 a kondenzátoru 7_ při jejich vzájemné výměně energie. Energii ke krytí ztrát je třeba přivést ze stejnosměrného napěťového zdroje J3. Proto v čase přichází řídicí impuls na první spínací prvek £ ^s vypínacím obvodem, který spíná a připojuje stejnosměrný zdroj £ ke kondenzátoru 7. V čase je kondenzátor £ nabit na napětí, které bylo na kondenzátoru £ v čase ^_Qfa na vypínací obvod spínacího prvku £ je přiveden řídící impuls. Spínací prvek £ s vypínacím obvodem odpojuje kondenzátor £ od stejnosměrného zdroje. 8 a v čase £$ začíná nový cyklus.

Napětí u na kondenzátoru 7 je snímáno obvodem 9 pro sta•C bilizaci napětí. V okamžiku, kdy napětí u dosáhne požadované ““C hodnoty, vyšle obvod 9 pro stabilizaci napětí řídicí impuls do vypínacího obvodu spínacího prvku £ a dobíjeni kondenzátoru se ukonči. Tím je umožněna stabilizace proudu £^ i v případě, kdy je stejnosměrný zdroj £ nestabilní. V případě, že této stabilizace není třeba, obvod £ pro stabilizaci napětí je možno vypustit a potřebné dobíjení kondenzátoru £ ukonči impuls generovaný v časovém intervalu t₉ až t-.

Claims (2)

1, Zapojení pro pulsni napájeni e l ektromagnetu betatronu, tvořené dvojcestným řízeným usměrňovačem,na jehož výstup» je připojen ělektromagnet betatronu a na vstupu kondenzátor, vyznačené tím, že kondenzátor /7/ je připojen k výstupním svorkám stejnosměrného zdroje /8/ přes první spínací prvek /1/ s vypínacím obvodem.

2. Zapojení pro pulsni napájení e lektromagnetu betatronu podle bodu 1, vyznačené tím, že paralelně ke kondenzátoru /7/ j® připojen obvod /9/ pro stabilizaci napětí.