Магнитная система

 

о и и с л и и-и

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик () 736388

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.10.77 (21) 2534145/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н 05 Н 7/04

Гесударстненный камнтет

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 05.06.80 (53) УДК 621.384..6 (088.8) но делам нзссретеннй 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 (71) Заявитель (54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к ускорительной технике и может использоваться при создании индукционных ускорителей.

Известна магнитная система индукционного ускорителя электронов, содержащая магнитопровод, обмотку, возбуждения, подключенную к источнику синусоидального напряжения, и обмотку подмагничивания, подключенную к источнику постоянного тока (1).

Однако в такой системе не происходит увеличения размаха индукции в стали элект- ромагнита в процессе ускорения частиц, так как значение индукции изменяется почти от нуля до максимального допустимого, но при этом почти вдвое уменьшаются потребляемая установкой мощность и потери в 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 (2)

В такой системе имеются неблагоприятные условия для ускорения электронов, по2 скольку 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, зашун10 тированный управляемым вентилем и подключенный через емкость к обмотке подмагничивания.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая магнитная система ускорителя;

15 на 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

1нт электромагнита ускорителя, обмотку 2 возбуждения, обмотку 3 подмагничивания. Кроме того, на фиг. 1 показано схематическое положение вакуумной ускорительной камеры

4 в межполюсном пространстве.

736388

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 2 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 s 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 t, 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.

3а 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 управляющим 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 зна5

16

5D чения, в момент времени t < включается управляемый вентиль 11 и емкость 10 разряжается на обмотку подмагничивания. При этом ток разряда емкости 10 (кривая д) направлен встречно току обмотки 3. Ампервитки обмотки 3 уменьшаются и требуемая в начале цикла ускорения часть ускоряющего потока пронизывает центральный сердечник. В момент времени t p 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 t — tз энергия, отдаваемая емкостным накопителем 5 за время — в магнитное поле электромагнита и в магнитное поле индуктивности 7, обратно рекуперирует в накопитель 5, при этом величина емкости 10 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, содержащая сплошной магнитопровод, обмотку возбуждения, подключенную к импульсной системе питания, 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 экспертизе

1. Патент США Хо 2660673, кл. Н 05 Н 7j04, опублик. 1953.

2. Авторское свидетельство СССР

Хе 524477, кл. Н 05 Н 7/04, 1976 (прототип).

736388

Составитель Е. Громов

Редактор Л. Гребенникова Техред К. Шуфрич Корректор Г. Назарова

Заказ 2451/48 Тираж 885 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4