Устройство для питания плазменных установок Советский патент 1982 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к источникам питания магнитной системы плазменных установок, в частности термоядерных установок типа токамак.

Для инициирования пробоя и нагрева плазмы в установках типа токамак необходимо обеспечить быстрое изменение магнитного потока, связанного с плазмой, в начале импульса и его медленное нарастание или поддержание на постоянном уровне в дальнейшем, что осуществляется с помощью импульсных генераторов, питающих обмотки полоидального полоя.

Известно, например, устройство для формирования импульсов тока в индуктивной нагрузке, содержащее накопительный конденсатор, источник постоянного напряжения и управляемый коммутатор i. При использовании этого или других, аналогичных ему генераторов однополярных импульсов для питания обмоток с ферромагнитным сердечником для расширения пределов изменения магнитного потока необходимо либо неоправданно увеличивать геометрические размеры сердечника, либо предусматривать дополнительную обмотку с системой питания для обеспечения его начального размагничивания.

Известно устройство для питания плазменных установок, содержащее конденсатор.

управляемый коммутатор и два источника постоянного напряжения, один из которых через развязывающий диод подключен параллельно конденсатору, а второй череа дроссель - параллельно нагрузке 2. Указанное устройство наряду с формированием основного импульса тока в нагрузке предварительно возбуждает ее током обратной полярности, обеспечивая начальное размагничивание сердечника, что требует, однако, значительного увеличения энергии, накопленной в конденсаторной батарее, и мощности ее зарядного устройства. Кроме того, к недостаткам устройства относится необходимость использования добавочного дросселя для защиты источника постоянного напряжения.

Целью изобретения является уменьшение мощности зарядного устройства н энергоемкости конденсатора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для питания плазменных установок, содержащем конденсатор, управляемый коммутатор и два источника постоянного напряжения, одии из которых через развязывающий диод подключен параллельно конденсатору, конденсатор соединен параллельно с управляемым коммутатором и последовательно - со вторым источником постоянного напряжения и резистором, каждый из которых шунтирован управляемым коммутатором.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 т- кривые тока / н напряжения U на нагрузке.

Конденсатор 1, параллельно которому через развязывающий диод 2 подключен источник 3 постоянного напряжения, а также, управляемый коммутатор 4, соединен последовательно со вторым источником 5 постоянного напряжения, шунтированным уп равляемым коммутатором 6, и резистором 7, шунтированным управляемым коммутатором 8.

В исходном состоянии контакты управляемых коммутаторов 4 и 8 замкнуты, а коммутатора 6 разомкнуты. При включении источника 5 постоянного напряжения в момент времени t в нагрузке возникает ток размагничивания. В тот момент /ь когда величина тока достигает необходимого уровня, размыкаются контакты коммутатора 8, и в контур нагрузки включается резистор 7, в результате чего ток в ней начинает спадать со скоростью, определяемой параметрами цепи. Одновременно или с некоторой задержкой размыкаются контакты коммутатора 4, и конденсатор 1 подключается к нагрузке, образуя с ее идуктивностью колебательный контур. В момент tz перехода тока через ноль управляемый коммутатор 8 закорачивает резистор 7. В результате колебательного разряда ток в на грузке изменяет свою полярность и к моменту времени t достигает заданного уровня. Источник 3 напряжения включается с некоторой задержкой после размыкания шунтируюших его контактов коммутатора 4, однако ток через него не проходит до тех пор, пока напряжение конденсатора превышает напряжение источника 3, так как диод 2 в этом случае заперт. В момент времени 4 указанные напряжения сравниваются, диод 2 отпирается, и источник 3 постоянного напряжения подключается к нагрузке, обеспечивая в дальнейшем либо поддержание тока на заданном уровне, либо его медленное нарастание. Источник напряжения 5 в интервале ti-t выключается и закорачивается контактами управляемого коммутатора 6. Задний фронт импульса тока в нагрузке формируется путем вь1ключения или реверса источника 3 напряжения,в качестве которого может быть использован, например, тиристорный преобразователь.

Повышение технико-экономических показателей устройства по дравнению с прототипом связано с тем, что быстрое изменение тока в нагрузке осуш,ествляется за счет энергии, предварительно накопленной в ней с помошью относительно маломощного источника постоянного напряжения. В результате существенно уменьшается энергоемкость конденсаторной батареи и отпадает необходимость в использовании ее зарядного устройства.

Формула изобретения

Устройство для питания плазменных установок, содержащее конденсатор, управляемый коммутатор и два источника постоянного напряжения, один из которых через развязывающий диод подключен параллельно конденсатору, отличающеес я тем, что, с целью уменьшения мощности зарядного устройства и энергоемкости конденсатора, конденсатор соединен параллельно с управляемым коммутатором и последовательно со вторым источником постоянного напряжения и резистором, каждый из которых шунтирован управляемым коммутатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 607506, кл. Н 03 К 3/53, 1978.

2.Е. В. Корнаков и др. Система питания экснериментальной термоядерной установки Т-10 М.-В кн.: Доклады Всесоюзной конференции по инженерным проблемам термоядерных реакторов. Т: 1П. Л., ИИИЭФА, 1977, с. 3-11 (прототип).

4 4 Ъ

-&

Фиг..

/

/

i2 h

Pui.Z