Магнитная система индукционногоуСКОРиТЕля Советский патент 1981 года по МПК H05H7/04 

(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТНЛЯ

I

Изобретение относится к ускорительной технике н может быть использовано при разработке сильно точных индукционны ускорителей.

Известна магнитная система индукционного ускорителя содержащая магнитопровоц, обмотки возбуждения и подмагничивания, подключенные к системе питания fl.

Поцмагиичивание магнитопровода электромагнита осуществляется постожмным током с амплитудным значением, равным амплитудному значению переменной составляющей тока, а возбуждение электромагнита осуществляется синусоидальным током.

Недостатком известного згстройсгва-. является ограничение диапазона измерения индукции в магнитотфоводе за счёт его насыщения до предельно допустимой величины.

Прототипом данного изобретения является магнитная система индукционного ycкopитeляt2, содержащая магнитопрово

и подключенные к импульсной системе питания обмотку возбуждения и обмотку повмагничивания, уложенную на сплошном центральном сердечнике магнитопровода и через индуктивность подключенную к источнику постоянного тока.

За счет предварительного подмагничивания центрального сердечника магнитопровода до максимально допустимого отрицательного значения иноукции в нем значительно увеличивается диапазон изменения индукции в электромагните в процессе ускорения частиц.

Недостатком известного устройства является снижение частоты следования циклов ускорения, что обусловлено напряженным тепловым режимом работы обмотки подмагничивания.

Целью изобретения является увеличение частоты следования циклов ускорения.

Поставленная цель достигается тем, что обмотка поцмагничивания и индуктивность подключены к источнику постозшного тока через циоа и имеют общую точку 3 соеоинения с обмоткой возбуждения, причем инцуктивность аашунтирована венгилйм и включена в цепь неуправляемого вентиля 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 магнито гфовода 1, обмотки 2 возбуждения, обмот ки 3 поцмагничивания, вакуумной камеры, 4, источника 5 постоянного тока, диоца 6, индуктивности 7, емкостного накопителя 8, управляемых вентилей 9 и 1О, коммутирующего конденсатора 11, дросселя 12, диода 13, управляемого вентиля 14, неуправляемых вентилей 15 и 16, шунтирующего циода 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 стали тре тотся незначительные ампервитки, и поле в межполюсном пространстве в области вакуумной камеры практически отсутствует. В момент времени t емкостно накопитель 8 через включенные управляемые вентили 9 и 10 подключается к обмотке 2 возбуждения. При этом ЭДС, наводимая в обмотке 3, прикладывается к индуктивности 7 и ток в ней начинает из меняться. Коммутирующий конденсатор 1 заряжается от накопителя 8 через дроссель 12 и аиод 13 за 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 воздуш ный аааор (кривая 26, фиг. 3), а другая часть, обратно пропорциональная ампервиткам обмотки 3, замыкается через центральныйсердечник (кривая 25). Выполнение бетатронного соотношения (значение индукции на равновесном радиу се равно удвоенному среднему значению изменения индукции в круге, ограниченном равновесным радиусом) осуществляется путем выбора величины индуктивности 7 и коэффициента трансформации обмоток 2 и 3. В момент времени t,., после окончани процесса ускорения, включается управляе мый вентиль 14 и под действием напря93жения конденсатора 11 управляемые вентили 9 и 10 выключаются а ток обмоток 2 замыкается по цепи угтравляемого вентиля 14 и конденсатора 11. Конденсатор 11 перезаряжается, а в момент времени t 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 циоц 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, а ток обмоток 2 перехватывается в цепь неуправляемых вентилей 15 и 16, при этом через диоа 17 протекает разница токов индуктивности 7 и обмоток (кривая 21). В момент времени tg , когда величины токов индуктивности 7 и обмоток 2 сравниваются, диоа 17 закрывается, при этом инцуктивность 7 и обмотки 2 оказываются включенными последовательно с емкостным накопителем 8, который заряжается с той же пол5фностью, что и разряжался. Таким образом энергия, отдаваемая накопителем 8 в поле электромагнита и в магнитное поле индуктивности 7 за время в течение времени t - tj обратно рекуперирует в накопителе 8. В зависимости от выбранной величины индуктивности 7 и коэффициента трансформации 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 шунтируется управляемым вет1 тилем, причем анод управляемого вентиля подключен к обшей точке соединения индуктивности 7 и обмоток 2 и 3, при этом убавляемый вентиль включается в момент открывания н«угфавляемых вентилей 15 и 16 и характер процессов в схеме не изменяется. Кривая 18 на фиг. 3 характдризует изменение тока в индуктивности 7, кривая 19 - изменение тока в обмотках 2 возбуждения, кривая 20 - изменение тока в обмотке 3 подмагничнвания, кривая 22 изменение напряжения емкостного накопителя 8, кривая 23 - изменение напряжеВИЯ коммутирующего конденсатора 11, кривая 24 - изменение нагфяжения обмотки 2. В рассмотренной магаитной системе действуквдее значение тока в обмотке подмагничивания уменьшается в V раз, что дает возможность в 2 раза повысить превельную частоту слеаования циклов ускорения по сравнению с прототипом. Формула иэобреге Магнитная система индукционного ускорителя, содержащая магнитопровод и поцключеяные к импульсной системе питания обмотку возбуждения и обмотку поцмагничивания, уложенную на сплошном центральном сердечнике магнитопровоаа и через индук ивиость поцключенную к источнику постоянного тока, отличающаяся тем, что, с целью увеличения частоты следования циклов ускорения, об63 мотка подмагничивания и индуктивность подключены к источнику постоянного тока, через диод и имеют общую точку соединения с обмоткой возбуждения, причем иноуктивностъ зашунтирована вентилем н включенав цепь неуправляемого вентиля импульсной системы питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США Ni 2660673, к л. Н Об Н 7/О4, оцублик. 1953. 2.Авторское свидетельство СССР N9 524477, кл. Н О5 Н 7/D4, 1976 (прототип).