Магнитная система индукционногоускорителя

Союз СоеетекнкСоциалкетмчеекикРеелублмк ОП ИСАИИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 639393(51)М, Кд,Н 05 Н 7/04 Гееудлратеенный комитет СССР во делам иаабретений и открытий(72) Авторы изобретения Научно-исследовательский институт ядерной изикиэлектроники и автоматики при Томском политехническоминституте им, С. М. Кирова(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ИНДУКЦИОННОГО УС КОРИТРЛЯ Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использованопри разработке сильно точных индукционных,ускорителей.Известна магнитная системаиндукционного ускорителя содержащая магнитопровод, обмотки возбуждения и подмагничивания, подключенные к системе питания Г 1).Подмагничивание магнитопровода алектромагнита осуществляется постояннымтоком с амплитудным значением, равнымамплитудному значению переменной составляюшей тока, а возбуждение электромагнита осушествляется синусоидальнымтоком.Недостатком известного устройстваявляется ограничение диапазона измерения индукции в магнитопроводе за счетего насыщения до предельно допустимойвели чины.Прототипом данного изобретения является магнитная система индукционного ускорителя 21, содержащая магнитопровод и подключенные к импульсной системе питания обмотку возбуждения и обмотку под,- магничивания, уложенную на сплошномцентральном сердечнике магнитопровода ичерез индуктивность подключенную к источнику постоянного тока.За счет предварительного подмагничивания центрального сердечника магнитопровода до максимально допустимого отрицательного значения индукции в нем значительно увеличивается диапазон измененияиндукции в электромагните в процессе ускорения частицНедостатком известного устройстваявляется снижение частоты следованияциклов ускорения, что обусловлено напряженным тепловым режимом работы обмотки подмагничиввния.Целью изобретения является увеличение частоты следования циклов ускорения.Поставленная цель достигается тем,что обмотка подмагничивания и индуктивность подключены к источнику постоянного тока через диод и имеют общую точку3 6 соединения с обмоткой возбуждения, причем индуктивность эашунтирована вентилем и включена в цепь неуправляемого вентили импульсной системы питания.На фиг. 1 изображена конструкция магнитной системы, на фиг. 2 - схема питания, на фиг, 3 - графики изменения во времени магнитных потоков, токов на- пряжений в схеме.Магнитная система состоит из магнитопровода 1, обмотки 2 возбуждения, обмотки 3 подмагничивания, вакуумнойкамеры, 4, источника 5 постоянного тока, диода 6, индуктивности 7, емкостного накопителя 8, управляемых вентилей 9 и 10, коммутирующего конденсатора 11, дросселя 12, диода 13, управляемого вентиля 14, неуправляемых вентилей 15 и 16, шчнтирующего диода 17.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии от источника 5 постоянного тока через диод 6 и индуктивность 7 в обмотке 3 подмагничивания протекает постоянный ток. Поскольку в магнитопроводе 1 отсутствуют воздушные зазоры, то для перемагничивания сгали требуются незначительные ампервитки, и поле в межполюсном пространстве в области вакуумной камеры практически отсутствует. В момент времени 1., емкостной накопитель 8 через включенные управляемые вентили 9 и 10 подключается к обмотке 2 возбуждения. При этом ЗДС, наводимая в обмотке 3, прикладывается к индуктивности 7 и ток в ней начинает изменяться. Коммутирующий конденсатор 11 заряжается от накопителя 8 через дроссель 12 и диод 13 зв счет ампервитков, наводимых в обмотке 3 переменный магнитный поток, создаваемый обмоткой 2, делится на две части. Первая часть, пропорциональная ампервиткам обмотки 3, вытесняется из центрального сердечника и замыкается через межполюсный воздушный зазор (кривая 26, фиг. 3), а другая часть, обратно пропорциональная ампер- виткам обмотки 3, замыкается через центральный сердечник (кривая 25),Выполнение бетатронного соотношения (значение индукции на равновесном радиусе равно удвоенному среднему значению изменения индукции в круге, ограниченном равновесным радиусом) осуществляется путем выбора величины иидуктнвности 7 и коэффициента трансформации обмоток 2 и 3.В момент времени 1 после окончанияпроцесса ускорения, включается управляемый вентиль 14 и под действием напря МЭ 93 4 45 50 55 5 1 О 15 го 25 зо 35 4 О жения конденсатора 11 управляемые вентили 9 и 10 выключаютсяв ток обмоток 2 замыкается по цепи управляемого вентиля 14 и конденсатора 11. Конденсатор 11 переэвряжается, а в момент времени , когда напряжение на конденсаторе 11 достигает напряжения на емкостном накопителе 8, неуправляемые вентили 15 и 16 открываются, ЭДС обмотки 3 меняет знак на противоположный, и диод 17 открывается, при этом обмотка 3 оказывается закороченной по цепи источника 5, диодов 6 и 17, и ток в ней убывает до нуля. Ток индуктивности 7 замыкается через диод 17 и убывает, в. тон обмоток 2 перехватывается в цепь неуправляемых вентилей 15 и 16, при этом через диод 17 протекает разница токов индуктивности 7 и обмоток (кривая 2 Ц. В момент времени 1, когда величины токов индуктивности 7 и обмоток 2 сравниваются, диод 17 закрывается, при этом индуктивность 7 и обмотки 2 оказываются включенными последовательно с емкостным накопителем 8, который заряжается с той же полярностью, что и разряжался. Таким образом энергия, отдаваемая накопителем 8 в поле электромагнита и в магнитное поле индуктивности 7 за время,-1 в течение1времени 1 -обратно рекуперирует в накопителе 8.В зависимости от выбранной величины индуктивности 7 и коэффициента трансфор- мации обмоток 2 и 3 ток обмотки 3 может превосходить по величине ток в обмотке 2 или быть меньше. Во втором случае в схеме фиг. 2 индуктивность 7 шунтируез ся управляемым вентилем, причем анод управляемого вентиля подключен к общей точке соединения индуктивности 7 и обмоток 2 и 3, при этом управляемый вентиль включается в момент открывания нсъуправляемых вентилей 15 и 16 и характер процессов в схеме не изменяется. Кривая 18 нв фиг. 3 характеризует изменение тока в индуктивности 7, кривы 19 - изменение тока в обмотках 2 возбуждения, кривая 20 - изменение тока в обмотке 3 подмвгничиввния, кривая 22 - изменение напряжения емкостного накопителя 8, кривая 23 - изменение напряжения коммутирующего конденсатора 11, кривая 24 - изменение напряжения обмотки 2.В рассмотренной магнитной системе действующее значение тока в обмотке подмагничивания уменьшается в Г 2 рвэ, что дает возможность в 2 раза повысить5 639393 б предеа.ную частоту следования циклов мотка подмагничивания и индуктивность ускорения по сравнению с прототипом. подключены к источнику постоянного токаУчерез диод и имеют обцую точку соединеф о р м у л а и э о б р е т е н и я ния с обмоткой возбуждения, причем индуктивность эавунтирована вентилем ивключенав цепь неуправляемого вентиляимпульсной системы питания.. Магнитная система индукционного усорителя, содержащая магнитопровод и подключенные к импульсной системе питания обмотку возбуждения и обмотку подмагничивания, уложенную на сплошном центральном сердечнике магнитопровода и через индуктивность подключенную к источнику постояйного тока, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения частоты следования циклов ускорения, обИсточники информации,10 принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 2660673,кл. Н 05 Н 7 Ю 4, одублик. 1983.2. Авторское свидетельство СССРМ 824477, кл. Н 05 Н 7/04, 1976900ого оми тений и оРаушск ая осударственнам изобреа, Ж,ул. Проектная,. Ужго Редактор Г. Прусова илиад ППП Патент ас нопольски 1Корректор Л. Иванв ЮВ юь ю ав аПодписноетета СССРткрмтийнаб., д. 4/5