Магнитная система Советский патент 1980 года по МПК H05H7/04 

1

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 электромагнита 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 сплощной 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, по(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА

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 сплощного сердечника магнитопровода.

Цель изобретения - уменьщение искажения магнитного поля электромагнита.

Это достигается тем, что введен дополнительный источник постоянного тока, защун10 тированный управляемым вентилем и подключенный через емкость к обмотке подмагничивания.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая магнитная система ускорителя; 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 сплощной магнитопровод 20 1 электромагнита ускорителя, обмотку 2 возбуждения, обмотку 3 подмагничивания. Кроме того, на фиг. 1 показано схематическое положение вакуумной ускорительной камеры 4 в межполюсном пространстве.

Система питания (см. фиг. 2) вклнэчает 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 амаервитков 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 централь:ного сердечника, i 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. Е мо;мент времени tf емкостной накопитель 5 :через коммутирующее устройство 6 подклю:чается к обмотке 2 возбуждения.

: При этом наведенная ЭДС на обмотке 3 :подмагничивания прикладывается к индук:тивности 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 ам:первиткам обмотки 3 вытесняется из центрального сердечника и замыкается через межполюсный воздушный зазор, кривая е. Эта часть является управляющим магнитным потоком. Другая часть, обратвопропорциональная 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 значения, в момент времени ti включается управляемый вентиль 11 и емкость 10 разряжается на обмотку подмагничивания. При этом ток разряда емкости 10 (кривая () направлен встречно току обмотки 3. Ампервитки обмотки 3 уменьшаются и требуемая в начале цикла ускорения часть ускоряющего потока пронизывает центральный сердечник. В момент времени ta, когда кривая намагничивания центрального сердечника выходит на линейный участок, емкость 10 разряжается полностью и в дальнейшем на оставщейся 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 энергия, отдаваемая емкостным накопителем 5 за время ta-t( 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.

Формула изобретения

Магнитная система индукционного ускорителя заряженны х частиц, содержащая сплощной 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 № 2660673, кл. Н 05 Н 7/04, опублик. 1953.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 524477, кл. Н 05 Н 7/04, 1976 (прототип).

1

/I

II1

3

-f

аг,/J

-10

-0 +

/2

s