SU727099A1 - Устройство формировани импульсов тока с плоской вершиной в электромагнитах синхротронов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ТОКА С ПЛОСКОЙ ВЕРШИНОЙ В ЭЛЕКТРОМАГНИТАХ СИНХРОТРОНОВ, содержащее конденсатор с зар дным источником, подключенный через мостовую схему на управл емых переключающих элементах, например, тиристорах, и нагрузку параллельно шунтирующему, элементу цепи стабилизированного источника тока с индуктивностью, отличающеес тем, что, с целью повышени  экономичности устройства, шунтирующий элемент выполнен в виде управл емого переключающего элемента, последовательно с которым включен датчик тока, а параллельно конденсатору•подключен датчик напр же и , при этом управл ющий электрод верхнего переключающего элемента"первой ветви моста и управл ющий электрод нижнего переключающего элемента второй вет-'ви подключены к выходам "Пуск" блока_^ запуска, а управл ющий электрод верхнего переключающего элемента второй ветви соединен с выходом схемы совпадени  , входы которой через пороговые устройства соединенные с датчиком тока шунтирующей цепи и датчиком напр жени  конденсатора, выход "Стоп" блока запуска соединен с уп-• равл ющим электродом нижнего переклю-, чающего элемента первой .ветви моста и через блок задержки с управл ющими электродом шунтирующего элемента.(Лк|!О ^§ ;о

Description

Изобретение относитс  к ускорительной технике и предназначено дл  питани  обмоток возбуждени  кольцевых электромагнитов протонных синхро тронов, имеющих систему медленного вывода ускоренных частиц. Известно, что дл  o6MQTOK возбуждени  кольцевых электромагнитов синхротронов все шире примен етс  непосредственное питание от пром  шлен- 0 ной сети через регулируемые тиристорные преобразователи lj . Велич выходного напр жени  тиристорных преобразователей выбираетс  такой, обеспечиваетс  необходима  скорост изменени  тока в режиме ускорени . При больших посто нных времени эл ромагнитов потребл ема ИЗ сети д мощности, обусловленна  индуктивной составл ющей напр жени , в несколько раз превышает уровень мощности активных потерь. Следствием этого  вл ютс : больша  амплитуда колебаний потребл емой из сети мощности , повышенна  установленна  мощность преобразовател ,высокий уровень пульсаций напр жени  на плоской вершине и громоздкость (})Иль ровых устройств. . Известен источник электропитани  индуктивных нагрузок, содержащий управл емый переключающий элемент, например тиристор, конденсатор с источником зар да, шунтирующий элемент в виде диода с сопротивлением и дополнительный источник питани  с индуктивностью zl , Разр д конденсатора через нагрузку, управл емый переключающий элемент и диод с сопротивлением в этом источнике обеспечивает фронты импульса тока, а дополнительный источник с индуктивностью - плоскую вершину. Длительность плоской вершины и нестабильность тока на ней определ  ютс  параметрами элементов схемы и величиной, на которую амплитуда раз р дного тока превышает уровень плос кой вершины. Чем больше требуема  длительность плоской вершины, тем большее необходимо превышение, а дл  обеспечени  заданной неравномерност нестабильности тока на плоской вер шине требуетс  более громоздка  индуктивность и дополнительный источник питани . Это обусловлено тем,что цепи дополнительного источника и нагрузки при разр де конденсатора 9.2 объедин ютс  на врем  плоской вершины при закрытии неуправл емогЪ диода. Поэтому применение этого источника достаточно эффективно при малых знамени х индуктивности нагрузки и небольших длительност х плоских вершин (единицы миллисекунд и доли миллисекунд ). Цель изобретени  - повышение экономичности устройства при формироваНИИ импульсов тока с плоской вершиной любой требуемой длительности при обеспечении плавного перехода с переднего фронта на площадку. Цель достигаетс  тем, что шунтирующий элемент выполнен в виде управл емого переключающего элемента, запираемого и по силовой цепи, например тиристора, последовательно с которым включен датчик тока шунтирующей цепи, конденсатор же, обеспечивающий при разр де передний фронт импульса.тока, подключен через мостовую схему на управл емых переклйчаемых элементах, запираемых и по силовой цепи, например, тиристорах и индуктивную нагрузку параллельно шунтирующей цепи стабилизированного источника тока с индуктивностью, при этом последовательность коммутации управл емых переключающих элементов уст-ройства выбрана определенной. Замена неуправл емого диода с сопротивлением управл емым переключающим элементом позвол ет избавитьс  от необходимости иметь превышение амплитуды разр дного тока над уровнем плоской вершины, так как дл  обеспечени  максимального плавного перехода на площадку достаточно их равенство, а определенна  последовательность коммутации управл емых переключающих элементов устройств позвол ет исключить из цепи стабилизированного ис точника и нагрузки конденсатор па врем  плоской вершины и обеспечить любую длительность и стабильность токов на последней при мощности источника , рассчитанной лишь на компенсацию активных потерь при токе плоской части. На фиг.1 представлена упрощенна  ункциональна  схема предлагаемого стройства; на фиг.2 - графики изенени  токов и напр жений в различных частках схемы и последовательность одачи синхроимпульсов на переклюающие элементы. Конденсатор 1 с зар дным источником 2 и датчиком 3 напр жени  конденсатора подключен к одной диагонали мостовой схемы на управл емых переключающих элементах -7. Втора  диагональ моста через индуктивную нагрузку 8 подключена параллельно цепи управл емого переключающего эле мента 9 с датчиком 10 тока, по которой через индуктивность 11 протекает ток стабилизированного регулируемого источника 12,-например, выполненного в виде тиристорного стабилизированного выпр мител  с активным фильтром на выходе и с отрицательной обратной св зью по току. Гальванически разв занные ВЫХОДЫ, по которым выдаютс  синхроимпульсы Пуск, блока . 13 за пуска соединены с управл ющими элект родами переключающих элементов t и 6 моста. Датчик 3 напр жени  и датчик 10 тока шунтирующей цепи через пороговые устройства 1 i и 15 подключены входам схемы 16 совпадени , к выходу кбтброй подключен управл ющий электрод переключающего элемента 5- Выход по которому поступают синхроимпульсы Стоп, блока 13 запуска подключен к управл ющему электроду переключаЮ1чего элемента 7 и через блок 17 задержки к управл ющему электроду пе реключающего элемента 9 шунтирующей цепи. Устройство работает следующим образом . При подаче с блока 13 запуска син хроимпульсов Пуск на управл ющие электроды управл емых переключащих элементов 4 и 6 конденсатор 1, зар женный до необходимого напр жени  (пол рность указана без скобок, раз р жаетс  через управл емый переключающий элемент 9 и датчик 10 тока на индуктивную нагрузку 8, формиру  передний фронт импульса тока. Параметры конденсатора 1. выбираютс  из услови  обеспечени  необходимого режима нарастани  тока. Разр дный ток протекает по управл емому переключающему элементу встречно току стаби лизированного источника 12. Макси:Мальна  величина разр дного тока выбираетс  равной величине стабилизируемого тока источника 12, котора , в свою очередь, равна требуемому уровню тока на площадке. При достиже нии разр дным током максимального зн чени  ток через управл емый переключающий элемент 9 становитс  равным нулю, и он закрываетс , примем закрывание происходит автоматически в случае тиристоров . Датчик 10 тока через устройство 15 подает на один из входов схемы 16 совпадени  сигнал прекращени  тока по шунтиеующей цепи. Напр жение на конденсаторе в момент закрыти  управл емого переключающего элемента 9 равно падению напр жени  на активном сопротивлении цепи нагрузки. Ток 12 источниках этого момента протекает по цепи: индуктивность П - нагрузка 8 - управл емый переключающий элемент - конденсатор I - управл емый переключающий элемент 6, разр жа  конденсатор 1 со скоростью: С такой же скоростью линейно нарастает напр жение источника 12. При напр жении на конденсаторе, равном некоторой величине (пол рность указана в скобках) , достаточной дл  выключени  последовательно друг за другом с интервалом, равным длительности плоской вершины, двух управл емых переключающих элементов и 6 и определ емой пороговым устройством 14, через схему 16 совпадени  подаетс  импульс на управл емый переключающий элемент 5- Конденсатор 1 через включившийс  элемент 5 закрывает элемент 4. Конденсатор Т сохранив уменьшенное напр жение с той же по--, л рностью, таким образом исключаетс  из цепи тока, который теперь может протекать по цепи: источник 12 - индуктивность II - нагрузка 8управл емые переключающие элементы 5 и 6 - сколь угодно долго. При открытии синхроимпульсом Стоп окончани  площадки управл емого переключающего элемента 7 элемент 6 закрываетс  и конденсатор 1 зар жаетс  напр жением первоначальной пол р ности Гуказана без скобок). Источник 12на заднем фронте используетс  дл  компенсации потерь энергии конденсатора 1. Синхроимпульс Стоп блока 13запуска подаетс  одновременно на вход блока 17 задержки, который в опт ределенный момент спада тока подает импульс на замыкание управл емого перекЛючаюи1его элемента 9. Ток источника 12 быстро нарастает до стабилизируемого уровн , а ток нагрузки 8 спадает до нул , дозар жа  конденсатор 1 до первоначального уровн  напр жени . При нулевом токе управл емые переключающие элементы 5 и 7 закрыва ютс  и устройство возвращаетс  в исходное состо ние. При подаче очередной серии синхроимпульсов, цикл повто р етс . Использование в качестве шунтирующего элемента управл емого переключающего элемента, например тиристора вместо диода с сопротивлением и определенной последовательности коммутации управл емых переключающих элементов мостовой схемы, в одну диагональ которой включен пердварительно зар женный конденсатор, по сравнению с наиболее прогрессивными схемами электропитани  от сети, примен емыми например, дл  протонных синхротронов, позвол ет уменьшить установленную мощность стабилизированного источника до значени , необходимого лишь дл  компенсации активных потерь цепи нагрузки при уровне тока площадки. При этом, соответственно, уменьшаютс  га« бариты преобразовател  стабилизированного источника тока, силовых анодных трансформаторов и фильтрового уст роиства., Уменьшаютс  потери в них, и они могут быть изготовлены более дешевыми. Кроме того,уменьшаетс  амплитуда колебаний потребл емой из сетиммощности и подвод щий фидер электропитани  переменного тока может быть изготовлен на пропускание меньшей мощности и, следовательно, будет дешевле. Важным преимуществом устройства  вл етс  то, что конденсатор исключаетс  из цепи нагрузки на врем  плоской вершины импульса и не оказывает дестабилизирующего воздействи  на ток, а стабильность тока на площадке может быть сделана требуемой за счет коэффициентов уси- лени  в контурах стабилизированного источника без увеличени  габаритов и установленной мощности его оборудовани . Индуктивность в цепи стабилизированного источника устанавливают в тех случа х, когда энергии, передаваемой на заднем фронте при спаде тока до нул , недостаточно дл  зар да конденсатора до первоначального уровн . Величина индуктивности не зависит от длительности плоской вершины и ее неравномерности Г нестабильности), в большинстве же практических случаев она может быть исключена из схемы. J

5

.

t

А.

Ui

(/,2

Ш /Я

/П35

J//7J7 /755

U

W

i/7J

TO5 /75

L

Фиг. 2

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ТОКА С ПЛОСКОЙ ВЕРШИНОЙ

   В ЭЛЕКТРОМАГНИТАХ СИНХРОТРОНОВ, содержащее конденсатор с зарядным источником, подключенный через мостовую схему на управляемых переключающих элементах, например, тиристорах, и нагрузку параллельно шунтирующему, элементу цепи стабилизированного источника тока с индуктивностью, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности устройства, шунтирующий элемент выполнен в виде управляемого переключающего элемента, последовательно с которым включен датчик тока, а параллельно конденсатору подключён датчик напряжения, при этом управляющий электрод верхнего переключающего элемента^-первой ветви моста и управляющий электрод нижнего переключающего элемента второй ветви подключены к выходам Пуск блока запуска, а управляющий электрод верхнего переключающего элемента второй ветви соединен с выходом схемы совпадения , входы которой через порого- g вые устройства соединенные с датчиком тока шунтирующей цепи и датчиком напряжения конденсатора, выход Стоп блока запуска соединен с уп- равляющим электродом нижнего переклю-. с чающего элемента первой ветви моста ^с и через блок задержки с управляющими электродом шунтирующего элемента.