Импульсная система линейного индукционного ускорителя Советский патент 1986 года по МПК H05H5/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в линейных индукционных ускорителях. Известные импульсные системы линейного индукционного ускорителя, состоящие из накопителя (искусствен;ной формирующей линии), коммутатора (водный тиратрон) и передающих кабелей. Недостатками данньк систем являются:большая длительность фронта импул са ускоряющего напряжения, определяIемая коммутационными характеристика ми тиратрона; . малая мощность, определяемая рабочими напряжением и током коммутатора. В качестве прототипа рассмотрим импульсную систему линейного индукционного ускорителя, состоящую из накопителя, коммутатора тока, коррек тора, передающих кабелей и включенной последовательно с нагрузкой нелинейной коаксиальной линии, заполненной магнитомягким материалом с прямоугольной петлей гистерезиса и подмагничиваемой током. Такая система позволяет формировать импульс ускоряющего напряжения с коротким фрон том ( 5 не). Недостатками данной системы являются : малая мощность, определяемая рабочим напряжением и током коммутатора}малая надежность и стабильность при работе с токами в нагрузке,близкими к предельным токам коммутатора Целью изобретения является увеличение мощности и стабильности системы при формировании прямоугольных наносекундных импульоов напряжения на .ускоряющих элементах (индукторах) Поставленная цель достигается тем что в схему импульсной системы индук йионного ускорителя дополнительно введены индуктивный дроссель, емкост ньй накопитель с распределенными пар метрами. Состоящий из- разомкнутых на концах линейных линий и нелинейное формирующее устройство, состоящее из параллельно соединенных корректирующей емкости и нелинейного дросселя, выполненного на ферромагнитном сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса, причем индуктивный дроссель включен последовательно с коммутатором, емкостный накопитель с распределенными параметрами включен между нелинейной линией и нагрузкой, а нелинейное формирующее устройство подсоединено параллельно к нелинейным линиям со стороны коммутатора. Наличие новых элементов в схеме, их взаимное расположение и расположение источника корректирующего тока позволяют формировать высоковольтные импульсы прямоугольной формы с величиной тока в нагрузке, превышающей величину тока, протекающего через коммутатор. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемой системы, где ; приняты следующие обозначения: Гкоммутирукщее устройство, например тиратрон; 2 - накопитель, состоящий из одного или неЬкольких конденсаторов; 3 - индуктивньй дроссель; 4 нелинейная линия, состоящая из нескольких параллельно соединенных пО входу коаксиальных линий, заполненных ферромагнитным материалом с прямоугольной петлей гистерезиса; 5 нелинейное формирующее устройство, представляющее собой параллельное соединение конденсатора (или системы параллельных конденсаторов) и нелинейного дросселя, выполненного на ферромагнитном сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса; 6 - ем- костный накопитель, представляющий собой систему линейных линий, разомкнутых на концах; 7 - источник корректирующего тока с большим внутренним сопротивлением в рабочем диапазоне длительностей импульсов; 8 - источник тока, создающий размагничивающее поле в сердечнике йндуктора; 9 - нелинейная нагрузка, представлякяцая собой систему индукторов ШУ, нагруженных пучком. Коммутирующее устройство 1, кндуктивный дроссель 3, нелинейнйе 4 . и линейные 6 линии и нелинейная нагрузка 9 образуют последовательную цепь разряда накопителя 2„ Параллельно нелинейной линии 4 со стороны коммутатора подключено нелинейное формирующее устройство 5. Со стороны нагрузки к линии подключен источник 7 корректирующего тока. Источник 8 размагничивакяцего тока подключен непосредственно к нелинейной нагрузке 9. Импульсная система работает следующим образом. В исходном состоянии нелинейные линии 4 и нагрузка 9 находятся в замагниченном состоянии, а нелинейньй дроссель формирующего устройства 5 размагничен.Перевод нелинейных устройств в исходное состояние осуществляется источниками 7 и 8. При срабатывании коммутатора про исходит разряд накопителя 2. Поскол ку сердечники индукторов нагрузки 9 замагничёны, выделения знергии в нагрузке при разряде накопителя не происходит, и энергия, запасенная в накопительном устройстве 2, резона сным образом перекачивается в нелинейные линии 4, находящиеся в замагниченном состоянии, и линейные линии накопительного устройства 6. В момент времени, когда запасенная в устройствах 4 и 6 энергия достига ет своего максимального значения, нелинейный дроссель формирующего уст ройства 5 насыщается и благодаря кор ректирующим емкостям устройства 5 на входе нелинейных линий формируется перепад тока, для которого линия оказывается в ненасыщенном состоянии, «что приводит к образованию ударной электррмагнитной волны и формированию переднего фронта импульса на н&грузке. Нелинейные элементы линий 4, нагрузки 9, формирующего устройства 5 и параметры линейных линий накопителя 6 подобраны так, что на нагрузке формируется прямоугольный импульс напряжения и вся энергия, накопленная в линиях 4 и 6, за исключением резистивных потерь и потерь на перемагничивание нелинейных элементов, выделяется в нагрузке. Коррекция плоской части импульса осуществляется регулировкой тока источников 7 и 8. Параметры дросселя 3 подбираются с учетом паразитных индуктивностей схемы, которые участвуют в резонансной перекачке энергии. Система изготовлена и испытана. Нагрузкой являлись 12 индукторов ЛИУ, работающих на эквивалент Ьучка-. В качестве коммутирующего элемента использовался один тиратрон ТГИ 1-2500/50. По сравнению с импульсной системой линейного индукционного ускорителя СИЛУНД испытанная система обеспечивает в 6 раз больШую мощность в нагрузке в расчете на коммутирующий элемент и обладает - в 3 раза большим КПД.

ИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ, состоящая из накопителя, коммутатора тока, корректора, передающих кабелей и включенной последовательно с нагрузкой нелинейной коаксиальной Линии, заполненной магнитомягким материалом 'с прямоугольной петлей гистерезиса и_подмагничиваемрй током, о т л и - ~' /^'I'f'^^/