Магнитная система

(23) Приоритет -Н 05 Н 7/04 Гесуднрстеннный камнтет Опубликовано 25.05.80. Бюллетень19Дата опубликования описания 05.06.80нс делам нзсбретеннй н открытий(72) Авторы изобретения В. В. Васильев, Г. В. Милютин и Э. Г. Фурман Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехническом институте им. С. М. Кирова(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА 1Изобретение относится к ускорительной технике и может использоваться при создании индукционных ускорителей.Известна магнитная система индукционного ускорителя электронов, содержащая магнитопровод, обмотку, возбуждения, под 1 чюченную к источнику синусоидального напряжения, и обмотку подмагничивания, подключенную к источнику постоянного тока 1.Однако в такой системе не происходит увеличения размаха индукции в стали электромагнита. в процессе ускорения частиц, так как значение индукции изменяется почти от нуля до максимального допустимого, но при этом почти вдвое уменьшаются потребляемая установкоймощностьи потерив стали электромагнита.Наиболее близка к предлагаемому изобретению магнитная система индукционного ускорителя заряженных частиц, содержащая сплошной магнитопровод, обмотку возбуждения, подключенную к импульсной системе питания, и обмотку подмагничивания, подключенную через индуктивность к источнику постоянного тока 12.В такой системе имеются неблагоприятные условия для ускорения электронов, по 2скольку требуемая пропорциональность изменения потока в пределах орбиты и поля на орбите в начале цикла ускорения не выполняется из-за искажения магнитного поля в результате нелинейности кривой намагничивания стали центрального сплошного сердечника магнитопровода.Цель изобретения - уменьшение искажения магнитного поля электромагнита.Это достигается тем, что введен дополнительный источник постоянного тока, зашун тированный управляемым вентилем и подключенный через емкость к обмотке подмагничивания.На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая магнитная система ускорителя;15на фиг, 2 приведена принципиальная схема системы питания; на фиг. 3 - эпюры изменения магнитных потоков, токов и напряжений в схеме.Магнитная система индукционного ускорителя содержит сплошной магнитопровод 1 нтэлектромагнита ускорителя, обмотку 2 возбуждения, обмотку 3 подмагничивания. Кроме того, на фиг. 1 показано схематическое положение вакуумной ускорительной камеры 4 в межполюсном пространстве.Формула изобретения Система питания (см. фиг. 2) включает емкостной накопитель 5, коммутирующее устройство 6, индуктивность 7, источник 8 постоянного тока, диод 9, емкость 10, управляемый вентиль 11, дополнительный источник 12 постоянного тока.На фиг. 3 изображены кривая а производная от изменения магнитного потока в области вакуумной камеры 4, кривая б производная от изменения магнитного потока в стали центрального сердечника, кривая в изменения ампервитков обмотки 2 возбуждения, кривая Ъ изменения ампервитков обмотки 3 подмагничивания, кривая д тока разряда емкости 10, кривая е изменения магнитного потока в области вакуумной камеры 4, кривая ж изменения магнитного потока в стали центрального сплошного сердечника, кривая з намагничивания стали центрального сердечника.Система работает следующим образом.В исходном состоянии от источника 8 постоянного тока через индуктивность 7 по обмотке 3 подмагничивания протекает постоянный ток. Поскольку в магнитопроводе 1 отсутствуют воздушные зазоры, для под.магничивания стали требуются незначительные ампервитки и поле в межполюсном пространстве практически отсутствует. В момент времени 1 емкостной накопитель 5 через коммутирующее устройство 6 подключается к обмотке 2 возбуждения. При этом наведенная ЭДС на обмотке 3 подмагничивания прикладывается к индуктивности 7 и ток в ней начинает применяться, За счет ампервитков, наводимых в обмотке 3, переменный магнитный поток, создаваемый обмоткой 2 возбуждения делится на две части. Первая часть пропорциональная ампервиткам обмотки 3 вытесняется из центрального сердечника и замыкается через межполюсный воздушный зазор, кривая е. Эта часть является управляюш,им магнитным потоком. Другая часть, обратнопропорциональная ампервиткам обмотки 3, пронизывает центральный сердечник и является ускоряющим потоком. Выполнение требуемой 2:1 пропорциональности между этими потоками осуществляется путем выбора величины индуктивности 7 и коэффициента трансформации обмоток 2 и 3.Для компенсации нелинейности кривой з намагничивания в начале цикла ускорения, когда магнитное сопротивление центрального сердечника велико и ускоряющая часть магнитного потока меньше требуемого зна 5 16 15 26 25 36 35 46 45 56 чения, в момент времени 1 включается управляемый вентиль 11 и емкость 10 разряжается на обмотку подмагничивания, При этом ток разряда емкости 10 (кривая д) направлен встречно току обмотки 3. Ампер- витки обмотки 3 уменьшаются и требуемая в начале цикла ускорения часть ускоряющего потока пронизывает центральньй сердечник. В момент времени 12, когда кривая намагничивания центрального сердечника выходит на линейный участок, емкость 10 разряжается полностью и в дальнейшем на оставшейся части цикла ускорения выполнение бетатронного соотношения полностью выполняется величиной индуктивности 7 и коэффициента трансформации обмоток 2 и 3.Таким образом достигается выполнение бататронного соотношения в течение всего цикла ускорения.В момент времени 1вэнергия, отдаваемая емкостным накопителем 5 за время 1 з - 1 в магнитное поле электромагнита и в магнитное поле индуктивности 7, обратно рекуперирует в накопитель 5, при этом величина емкости 1 О и запасаемая в ней энергия незначительны по сравнению с соответствующими величинами емкостного накопителя 5.Таким образом, в предлагаемой магнитной системе при сохранении достоинств известных систем уменьшается искажение магнитного поля в начале цикла ускорения, что позволяет увеличить число ускоряемых электронов. Магнитная система индукционного ускорителя заряженных частиц, содержащаясплошной магнитопровод, обмотку возбуждения, подключенную к импульсной системепитания, и обмотку подмагничивания, подключенную через индуктивность к источнику постоянного тока, отличающаяся тем,что, с целью уменьшения искажения магнитного поля электромагнита, введен дополнительный источник постоянного тока, зашунтированный управляемым вентилем и подключенный через емкость к обмотке подмагничивания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Мц 2660673,кл. Н 05 Н 7/04, опублик. 1953.2. Авторское свидетельство СССРХ 1 524477, кл, Н 05 Н 7/04, 196 (прототип).Составитель Е. Г ва Техред К Шуфрнч Тираж 885 Государственного коми делам изобретений и от осква, Ж - 35, Раушская Патент, г. Ужгород, уомов ЦНИИПИ по 113035, М илиал ППП