Магнитная система индукционногоускорителя

О П ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскнк Соцнапнстнчвскнк Республик619071 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительно е к авт. свид-ву -2) Заявлено 030277 121) 244880 присоединение3) Приоритетявки Йо Н 05 Н 7 Госуаарствеииый ком СССР по делам изобретен и открытийите Опубликовано 15,0 381. 6 Дата опубликования описа ень.В. Васильев и Э. Г. Фурман изоб етения Н но-исследовательский институт ядерной Физики ники и автоматики при Томском политехническоинституте им. С.М.Кирова элек У 1) Заявитель) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ИНДУК ОГО УСКОРИТЕЛЯ о- оз- юченся тем, что обмотия включена последочно с обмоткой возобщая точка соедизбуждения и подмагисточник постоянного Это достигае ка подмагничива вательно и встр буждения причем ения обмоток в ичнвания черезн н Изобретение относится к области ускорительной техники и предназначено для ускорения электронов вихревым электрическим полем.Известна магнитная система индукционного усилителя электронов, с держащая магнитопровод,обмотки в буждения и подмагничивания,подкл ные к системе питания. Причем подмагничивание магнитопровода электромагнита осуществляется постоянным током с амплитудным значением, равным, примерно, амплитудному значению переменной составляющей тока, а возбуждение электромагнита осуществляется синусоидальным током 1,Такая схема возбуждения электромагнита не приводит к увеличению размаха индукции в стали электромагнита в процессе ускорения частиц,так как значение индукции изменяется, примерно, от нуля до максимально допустимого, но при этом почти вдвое уменьшаются потребляемая установкой мощность и потери в стали электромаг нита.Известна также магнитная система индукционного ускорителя, содержащая магнитопровод, источник постоянного тока и подключенные к содержащей емкостный накопитель импульсной системе питания обмотки возбуждения иобмотку подмагничивания, уложеннуюна сплошном центральном сердечникемагнитопровода )2Такая схема возбуждения электромагнита приводит к значительному увеличению размаха индукции в сталиэлектромагнита в процессе ускорениячастиц, так как центральный сплошной сердечник магнитопровода предварительно подмагничен до максимально допустимого отрицательного значения индукции в нем, Однако эта схема 15 не приводит к уменьшению величиныэнергии, необходимой для возбужденияэлектромагнита ускорителя, посколькуиндуктивность, включенная в цепь обмотки подйагничивания, представляет со О бой громоздкий. энергоемкий дроссель.Цель изобретения - снижение величины энергии, необходимой для возбуждения электромагнита ускорителя.тока соединена с обкладкой емкостногонакопителя,В выполненной таким образом магнитной системе уменьшение магнитногосопротивления центральной части межполюсного пространства за счет замыкания центробежного воздушного за 5зора компенсируется магнитодвижущейсилой обмотки подмагничивания,уложенной на сплошном центральном сердечнике и включенной последовательнои встречно с обмотками возбуждения.Требуемая пропорциональность, изменения потока н пределах орбиты и поляна орбите (бетатронное отношение 2:1)определяется соотношением магнитодвижущих сил обмоток возбуждения и подмагничивания, а поскольку в течениевсего интервала ускорения по обмоткампротекает общий ток, ныполнение требуемой пропорциональности обеспечивается выбором соответствующего коэфФициента трансформации обмоток возбуждения и подмагничивания, Известночто магнитный поток, пронизывающийцентральный галетный блок электромагнита, составляет 70-80 от суммарного магнитного потока, и запасаемаяв центральном воздушном зазоре энергия составляет значительную частьэнергии, требуемой для возбужденияэлектромагнита. Поскольку н предлагаемой магнитной системе замыкание центрального воздушного зазора не требуетналичия громоздкого энергоемкогореактора н цепи обмотки подмагничивания, энергия требуемая для возбуждения электромагнита, .уменьшается н 1,5-2 раза по сравнению с известными схемами.На Фиг.1 дана схема магнитной системы иидукционного ускорителя; нафиг.2 - его импульсная система питания; на Фиг.З - эпюры изменения магнитных потоков, токов и напряженийв схеме.Магнитная система индукционного .ускорителя состоит из магнитопронода 451 электромагнита ускорителя, обмоток 2 возбуждения, обмотки 3 подмагничинания, вакуумной камеры 4, источника 5 постоянного тока, емкостногонакопителя б, управляемых вентилей7 и 8, коммутирующего конденсатора 9,коммутирующего дросселя 10, коммутирующего диода 11, управляемого вентиля 12 и и,неуправляемых. вентилей13 и 14.55На Фиг.З показаны эпюры изменениямагнитных потоков, токов и напряженийв.схеме, где 15 - изменение напряжения на емкостном накопителе; 16 - изменение тока обмоток 2 возбуждения;17 - изменение тока обмоток 3 подмагничивания; 18 - изменение напряженияна коммутирующем конденсаторе 9; 19изменение напряжения на обмотках 2возбуждения; 20 - изменение ампервиткон обмоток 2 возбуждения 2; 21 - 65 изменение амперниткон обмотки подмагничивания; 22 - изменение магнитного потока (индукции) в стали электромагнита; 23 - изменение магнитногопотока (индукции) в области вакуумнойкамеры 4,Схема работает следующим образом,В исходном состоянии от источника5 постоянного тока через включенныйуправляемый вентиль 8 в обмотке 3подмагничивания протекает постоянныйток. Поскольку в магнитопроводе 1 отсутствуют воздушные зазоры, то дляперемагничивания стали требуются незначительные ампервитки, и поле в межполюсном пространстве практическиотсутствует, В момент времени 1 А (см.фиг,З) емкостный накопитель б черезвключенные управляемые вентили 7 и 8подключается к обмоткам 2 и 3. Коммутирующий конденсатор 9 заряжаетсяот емкостного накопителя б черезкоммутирующий дроссель 10 и комму- .тирующий диод 11. За счет ампервитков обмотки подмагничинания 3 переменный магнитный поток, создаваемый обмотками 2 возбуждения, делится надне части. Первая часть, пропорциональная ампервиткам обмотки 3, вытесняется из центрального сердечникаи замыкается через межполюсный воздушный .зазор (кривая 23). Эта частьпеременного магнитного потока является управляющей и удерживает ускоряемые электроны на равновесной орбите.Другая часть, обратно пропорциональная амперниткам обмотки 3, замыкается через центральный. сердечник. Этачасть переменного магнитного потокасоздает вихревое электрическое поле,ускоряющее электроны.Выполнение бетатронного соотношения (значение индукции на равновесной орбите равно удвоенному среднемузначению изменения индукции в круге,ограниченном равновесной орбитой)осуществляется путем выбора соответствующего коэффициента трансформацииобмоток 2 и 3.В момент времени 12, после окончания процесса ускорения, включаетсяуправляемый вентиль 12, и под действием напряжения коммутирующего конденсатора 9 управляемые вентили 7 и 8обесточиваются и ныключаются, а токобмоток. 2 и 3 замыкается н цепи упранляемого вентиля 12 и коммутирующегоконденсатора 9. Конденсатор 9 перезаряжается и в момент времени 13, когданапряжение на нем и на емкостном накопителе б сравнивается, неуправляемые вентили 13 и 14 открываются. Приэтом ток обмотки 3 падает донуля, аток обмотки 2 переходит и цепь неуправляемых вентилей 13 и 14, и емкостный накопитель б заряжается с той жеполярностью, что и разряжался, Такимобразом, энергия, отдаваемая накопителем б за время -и магнитное619071 30 формула изобретения Фиг. 1 Составитель Е.МедведевТехред Ж.Кастелевич Корректор М едактор ьдина Тираж 889го комитета СССРй и открытийРаушская наб., д.4 Подписное 8/41ВНИИПИ Государственпо делам иэобрете113035, Москва, Жкаэ/5 иал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная поле электромагнита ускорителя, в течение времени 1 -1 обратно рекупеТрирует в накопительПредлагаемая магнитная система сохраняет преимущество известной схемы - индукция в центральном сердечнике изменяется от максимально допустимого5 отрицательного значения до максимально допустимого положительного значения. Магнитная система индукционного ускорителя, содержащая магнитопровод, 5 источник постоянного тока и подключенные к содержащей емкостный накопитель импульсной системе питания обмотки возбуждения и обмотку подмагничивания; уложенную на сплошном центральном сердечнике магнитопровода, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью уменьшения величины энергии, необходимой для возбуждения электромагнита ускорителя, обмотка подмагничивания включена последовательно и встречно с обмотками возбуждения, а обкладка емкостного накопителя через источник постоянного тока соединена с общей точкой обмоток возбуждения и подмагничивания,Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент США В 2660673, кл. Н 05 Н 7/04, 1953.2. Авторское свидетельство СССР Р 524477, кл. Н 05 Н 7/04, 19767 + У Р О