Устройство импульсного питания ускорителя

СОЮЗ СОВЕТСНИСоиИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК 9) (11) и ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИД(72) Е.М. Меллех, Е,П. Павлов и О,П. Печерский53) 621.384.6 (088.8)56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 612397, кл. Н 03 К 3/53, 1978.2. Верещагин И.П. "Анализ трансформаторной схемы индуктивного накопления энергии", Труды МЭИ, вып. 45, Электроэнергетика, Й., МЭИ, 1963 (прототип).(54) (57) 1.УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГОПИТАНИЯ УСКОРИТЕЛЯ, содержащеетрансформаторный индуктивный накопитель энергии, первичная обмоткакоторого подключена к цепи, состоящей из включенных последовательноисточника зарядки и коммутатора,иускорительный триод, катод которого подключен к одному иэ выводоввторичной обмотки индуктивного накопителя, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения КПД, в 1) Н 05 Н 5 02 Н 05 Н 7 0 устройство введен генератор импульс: ного напряжения, шунтированный управляемым разрядником, подключенным к другому выводу вторичной об)мотки индуктивного накопителя.2. Устройство импульсного питания ускорителя по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что генератор импульсного напряжения выполнен по схеме Аркадьева-Маркса так, что каждая пара конденсаторов, включенных последрвательно между соседними разрядниками, разделена разрядным диодом, при этом все диоды соединены между собой параллельно через дроссели, которые с низковольтной стороны генератора им- Ж пульсного напряжения подсоединены к выйрямителю питания накала, а с высоковольтной стороны - к одной паре выводов вторичной обмотки трансформаторного индуктивного накопителя, намотанной двойным проводом, Я другая пара выводов которой подсоединена к нити накала термокатода ускорителя.Иэобретение относится к области систем импульсного питания ускорителей заряженных частиц прямого действия и предназначено для питания генераторов сильноточных электронных пучков.Известны генераторы высоковольтных импульсов с индуктивными накопителями энергии для питания ускорителей электронов прямого действия, например генератор импульсов, содержащий последовательно соединенные источник зарядного напряжения, зарядное устройство и емкостный накопитель энергии, который через ключ подключен к первичной обмотке высоковольтного импульсного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены соединенные последовательно нагрузка, разрядник-обостритель и вторичная обмотка двух- обмоточного трансформаторного индуктивного накопителя, первичная обмотка которого подключена через ключ к источнику тока зарядки, причем нагрузка и разрядник-обостри- тель шунтированы высоковольтным емкостным накопителем 1 Ц .Недостатком такого генератора являются сравнительно большие габариты и вес.Известно также устройство импульс ного питания ускорителя, содержащее трансформаторный индуктивный накопитель энергии, первичная обмотка которого подключена к цепи, состоящей из включенныхпоследовательно источника зарядки и коммутатора, и ускорительный триод, катод которого подключен к одному из выводов вторичной обмотки индуктивного накопителя 2.Недостатком устройства является низкий КПД из-за потерь в защитном резисторе. Целью изобретения является увеличение КПД устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство импульсного питания ускорителя, содержащее трансформаторный индуктивный накопитель энергии первичная обмотка которого подключена к цепи, состоящей иэ включенных последовательно источника зарядки и коммутатора, и ускорительный триод, катод которого подключен к одному из выводов вторич.ной обмотки индуктивного накопителя, введен генератор импульсного напряжения, шунтированный управляемый разрядником, подключенным к другому выводу вторичной обмотки индуктивного накопителя.Генератор импульсного напряжения Выполнен по схеме Аркадьева-Маркса так, что каждая пара конденсаторов, включенных последовательно между510 соседними разрядниками, разделенаразрядным диодом, при этом все диодысоединены между собой параллельночерез.дроссели, которые с низковольтной стороны генератора импульсного напряжения подсоединены к выпрямителю питания накала, а с высоковольтной стороны - к одной паре выводов вторичной обмотки трансформаторного индуктивного накопителя, намотанной двойным проводом, другая пара выводов которой подсоединена к нити накала термокатода ускорителя. Описанное устройство поясняется 15 чертеком.Устройство содержит трансформаторный индуктивный накопитель, первичная обмотка 1 которого подключена к источнику 2 его зарядки черезкоммутатоР 3. Вторичная обмотка4 индуктивного накопителя, выполненная двойным проводом, соединенапоследовательно с генератором импульсного напряжения 5 (ГИН) и ускорительным триодом 6, имеющим управляющий электрод 7, а генератор 5шунтирован высоковольтным управляемым разрядником 8.Генератор 5 состоит из конденсаторов 9 и 10, иоторые соединеныпоследовательно по два через разрядный диод 11. Каждая такая последовательная группа конденсаторовотделена от соседней группы разрядниками 12, при этом разрядник 13 35 выполнен управляемым. Конденсаторыгенератора 5 разбиты на две группыи в каждой группе соединены междусобой параллельно через зарядныедроссели 14 и 15 (в первой группе) 40 и 16 и 17 (во второй группе). Каждая из групп подключена к соответствующему источнику 18 и 19 постоянного напряжения, которые являютсяразнополярными, Дросселивысоковольэ.45 ной стороны генератора 5 подсоединены к выводам вторичной обмотки 4трансформаторного индуктивного накопителя, выполненной двойным проводом, выводы которой с другой стороны подсоединены к нити 20 накалатермокатода ускорительгого триодаб. Дроссели низковольтной стороныгенератора 5 подсоединены к выпрямителю 21 питания накала.Устройство функционирует следующим образом. В исходном состояниикоммутаторы 3 и 8 разомкнуты. Конденсаторы 9 генератора 5 заряжаютсяот источника 18 постоянного напряжения через дроссели 14,15, конден саторы 10 - от источника постоянного напряжения 19 через дроссели16, 17. Нить 20 накала ускорительного триода б питается от выпрямителя 21 через дроссели 15 и 16 обеихгрупп, а также через вторичную об25 мотку 4 трансформаторного индуктивного накопителя. Разрядные диоды 11препятствуют закорачиванию выпрямителя 21. Затем замыкается коммутатор 3 и происходит зарядка первичной обмотки 1 индуктивного накопителя от источника 2 его зарядкидо заданной амплитуды тока 1 оПри запуске генератора 5 в моментподжига управляемого разрядника 13последовательно пробиваются всеостальные разрядники, после чегоконденсаторы генератора 5 оказываются включенными последовательно через разрядные диоды 11 и соответствующие разрядники с вторичной обмоткой 4 трансформаторного индуктивного накопителя и ускорительнымтриодом б, Прн включении генератора5 и одновременной подаче на электрод 7 ускорительного триода 6 20вытягивающего напряжения ток разря"да генератора 5 замыкается черезцепь: ускорительный триод б - индук-тивность рассеяния трансформаторного индуктивного накопителя -коммутатор 3 (по которому идет токзарядки 1 О ) - и источник 2 зарядки.Параметры схемы и полярность вклю- .,чения обмоток 1 и 4 индуктивногонакопителя выбраны так, чтобы токразряда генератора 5 через коммутатор 3 был равен и противоположнонаправлен току зарядки 1 о индуктив- .ного. накопителя. При этом происходитотключение коммутатора 3 в обесточенном состоянии беэ дуги отключения, После отключения коммутатора 3энергия магнитного поля индуктивного накопителя поддерживается эа счетпротекания тока по обмотке 4, который замыкается через генератор 5 40н ускорительный триод б. Генератор,5, разряжаясь, передает свою энергиючастично в нагрузку (электронномупучку ускорителя), частично в обмотку 4 индуктивного накопителя, 45несколько увеличивая амплитуду протекающего в ней тока. После перехода напряжения на генераторе 5 черезнулевое значение он начнет. перезаряжаться под действием протекающегочерез него тока индуктивного накопителя. В этот момент поджигаетсяуправляемый разрядник 8, шунтируягенератор 5 и препятствуя тем самымего перезарядке. Ток вторичной обмотки 4 индуктивного накопителя замыкается через разрядник 8 и ускорительный триод б, постепенноуменьшаясь по амплитуде. Для обеспеченияплоской вершины импульсаускоряющего напряжения, приложенного к триоду б, вытягивающее напряжение, прикладываемое к управляющему электроду 7, меняется после замыкания разрядника 8 по пилообразному закону, линейно уменьшая интенсивность электронного пучка и,тем самым, ток индуктивного накопителя. После уменьшения тока донуля процессы в устройстве прекращаются. Запасов энергйи в схеме нет.Величина емкости генератора 5сравнительно невелика и обусловле-на тем, что эквивалентную индуктивность рассеяния трансформаторногоиндуктивного накопителя, пересчитанную, например, к его первичнойобмотке 1, необходимо зарядить отгенератора 5 до амплитуды тока,накопленного ранее в этой обмоткеот источника 2 зарядки. Чем лучшесвязь между обмотками индуктивногонакопителя, тем меньше требуетсяемкость гейератора 5. При коэффициенте связи К0,8 энергия, накапливаемая в генераторе 5, должнасоставлять 55 от энергии, накопленной в первичной обмотке индуктивного накопителя, а при К0,9 только 24, что вполне приемлемос точки зрения весогабаритных характеристик,Оценка КПД показала, что при,коэффициенте связи трансформатора, равном 0,8, суммарный,КПД всего устройства приближается к 0,78.906339 каэ 10849/3 Тираж 845 сное ВНИИПИ Государственного СССР по делам изобретений й 113035, Москва, Ж, Рауш д. 4/5