Магнитная система бетатрона" Советский патент 1980 года по МПК H05H7/04 

(Б ) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА БЕТАТРОНА

1

Изобретение относится к ускорительной технике, и предназначено для .ускорения электронов вихревым электрическим полем. ...

Известна магнитная система индукционного ускорителя электронов, содержащая магнитопровод, обмотки возбуждения и подмагничивания, подключенные к системе питания l. Причем подмагничивание магнитопровода электромагнита осуществляется постоянным током с амплитудным значением, примерно равным амплитудному значению переменной составляющей тока , а возбуждение электромагнита осуществляется синусоидальным током.

Такая схема возбуждения э.пектромагнита не приводит к увеличению размаха индукции.в стали электромагHiirei в процессе ускорения частиц, так как значение индукции, изменяе.тся примерно о.т нуля до максимально допустимогсЗ, но при .этом почти вдвое .уменьшается потребляемая установкой мощность и потери в стали электройагнита.

Наиболее близкой к изобретению из известных решений является магнитная система индукционного

ус сорителя, содержащая электромагнит со сплошным магнитопроводом, обмотки возбуждения, под:5ключенные к импульсной системе питания, обмотку подмагничивания, источник постоянного и диод 2.

Такая схема возбуждения электромагнита приводит к значительному увеличению размаха индукции в стали элек- .

10 тромагнита в процессе ускорения частиц, так как -центральный сплошной сердечник магнитопровода предварительно подмагничен до максимально допустимого значения индукции в нем.

15 При этом такая схема не приводит к уменьшению величины энергии, необхо;цимой для возбуждения электромагнита ускорителя, поскольку индуктивность , включенная в цепь обмотки под20магничивания, представляет собой громоздкий энергоемкий дроссель.

Целью изобретения является уменьшение величины энергии, необходимой для возбуждения электромагнита ускорителя.

Это достигается тем, -что на полюсах электромагнита уложены петлевые 30 обмотки, которые соединяются после746964довательно с обмоткой подмагничива.ния, причем источник постоянного тока .подключен кобщим точкам соединения внутренних и наружных витков пет левых обмоток, а выводы наружных вит ков петлевых обмоток соединены между собой через диод. На фиг. 1 и 2 показано выполнение схемы магнитной системы бетатрона. В статическом состоянии на сплошном магнитопроводе 1 уложены обмотки 2 возбуждения и обмотка 3 подмагничивания, соединенная последователь но с уложенными на полюсах магнитопровода 1 петлевыми обмотками 4. Обмотки 2 возбуждения подключены к емкостйому накопителю 5 импульсной сис темы питания через коммутирующее устройство 6. Выводы, наружных витков петлевых обмоток 4 соединены между собой через диод 7/ а к общим точкам соединения внутренних и наружных витков петлевых обмоток 4 подключен источник 8 постоянного то.ка. XtTHa фиг. 3 показаны эпюры изменения магнйтнйх потЪкдв токоё ifHaitряжёний в схеме, где цифрами обозначено: . . .: изменение напряжения емкостного накопителя 5; изменение ампервитков обмотки 3 подмагничивания; 11 - изменение ампервитков обмоток 2 возбуждения; изменение ампервитков петлевых обмоток 4 ; изменение магнитного потока (индукции) в области вакуумной камеры; . изменение магнитного потока индукции) в стали электро.магнита. Схема работает следующим образом. В исходном состоянии от источника 8 пЬстойнного тока через внутренние .витки петлевьах обмоток 4 и обмотку 3 подмагничивания протекает постоянный ток. Поскольку магнитопровод 1 электромагнита выполнен сплошным, бе воздушных зазоров, то для перемагничивания стали требуются незНачительные ампервитки.В момент времени t емкостной накопитель 5 через коммути рующее устройство 6 подключается к обмоткам 2 возбуждения.При этом за счет ЭДС7 наводимой на обмоткё 3под магничивания , диод 7 включается и- то в петлевых обмотках 4 начинает йзШ нятьря, За счет амиёрвитков, наврди №|к,.и обмотке 3 поймагничйванйй, пе ременный магнитный поток, создаваемый обмотками 2 возбуждения, делитс на две части. Первая часть, пропорц ональная ампервиткам обмотки 3, вытесняется из центрального сердечник и замыкается через воздушныймежпол мый зазор. Другая часть, обратно п порциональна ампервиткам обмотки 3, пронизыва.ет центральный сердечник кривая 14 на.фиг. 3). При, этом управляющее поле в воздушном межполюсном зазоре электромагнита складывается из поля, создаваемого ампервитками петлевых обмоток 4, и поля, вытесняемого из центрального сердечника электромагнита ампервитками обмотки 3 (кривая 12 на фиг. 3). Это поле удерживает электроны на равновесной орбите и изменяет свою величину от нуля до максимально допустимого значения. Магнитный поток, пронизывающий центральный сердечник и изменяющийся от максимально допустимого отрицательного значения до максимально допустимого п элржительного значения, создает вйхревЪе электрическое поле. необходимое для ускорения частиц. Выполнение бетатронного соотношения (удвоенное значение индукции на равновесной орбите равно, среднему значению изменения индукции в круге орбиты) осуществляется выбором соответствующего коэффициента трансформации обмоток 2 и 3 и числа витков петлевых обмоток. В момент времени t / после окончания цикла ускорения, в обмотках 2, 3 и 4 формируется спадающая часть импульса тока. При этом энергия, отдаваемая емкостным накопителем 5 в магнитное поле электромагнита за время t2 - Ц , в течение времени t - tg обратно рекуперирует в накопитель 5. Поскольку в предлагаемой схеме замыкание центрального воздушного зазора не требует наличия громоздкой энерго- . емкой индуктивности в цепи обмотки подмагничийания, энергия, требуемая для возбуждения электромагнита, по сравнению с .известными -схемами существенно (на 30-40%) уменьшается.. формула изобретения Магнитная система бетатрона, содержащая электромагнит со сплошным магнитоп1 оврдом, обмотки возбуждения, подключенные к импульсной системе питания, обмотку, подмагничивания, источник постояниоро тока и диод, о тл и ч а ю щ а я с я .тем, что, с целью уменьшения энергии, требуемой для возбуждения электромагнита, на его полюсах уложены петлевые обмотки, соединенные последовательно с обмоткой подмагничивания, источник постоянного тока подключен к, общим точкам сёединения внутренних и наружных витков петлевых обмоток, а выводы наружных витков петлевых обмоток соединены между собой через диод. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент СЙА № 2660678, кл. Н 05 Н 7/04.. 2.ABtopcKoe свидетельствоСССР 524477, кл. Н 05 Н 7/04, 1975 (прото тип) .

PU2.1