Устройство импульсного питания ускорителя прямого действия

Устройство импульсного питания ускорителя прямого действия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

он 6 l 0458

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П i." =, И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М, Кл.2

Й 05 н 5/00 (22) Заявлено 50277(21) . 2448352/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР оо .делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.1 2-79. 6кзллетень № 4 8

Дата опубликования описания. 30.1279 (Я) . Д (621, 38 4, . 639 (088.8) {72) Авторы

ИЗОбРЕтЕНИЯ О,А, Гусев, В.A. ГлУхих и Е.Г. КомаР (71) Заявитель (5 4) УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ

УСКОРИТЕЛЯ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Ь

Однако в источниках с одиночным накопителем коммутатор тока в режиме ускорения частиц должен выдерживать полное напряжение индуктивного накопителя. При напряжениях порядка миллиона и более вольт конструирование такого коммутатора представляет серьезную проблему, Как показали эксперименты с чмпульсными системами, проще коммутировать большие токи при низких напряжениях, чем малые токи при высоких напряжениях. В настоящее время в большинстве лабораторий, исследующих мощные иМпульсные системы с индуктивными накопителями, восстанавливающееся напряжение на размыкателях обычно принИмают равным 20-50 кВ, Поэтому индуктивный накопитель в ряде случаев выполняют по трансформаторной схеме или включают его на нагрузку через повышающий трансформатор со стальным сердечником. Возможно использование также нескольких трансформаторов с последовательным включением обмоток, Изобретение относится к сильноточным ускорителям электронов микросекундного диапазона с источником питания на базе индуктивного накопителя энергии. Такие ускорители могут быть применены для нагрева плазмы в термоядерных реакторах, а также при создании сверхмошных СВЧ-генераторов.

Первые ускорители микросекундного . диапазона были выполнены с емкостным накопителем -- низкоомной формирующей линией. В результате ряда экспериментальных раббт было установлено, что наибольшие уд техи на пути создания холодных катодов с длительностью импульса т, ®10 могут быть достигнуты в устройствах с торможением катодной плазмы в неоднородных магнитных полях. Идея магнитного торможения воплощена в индуктивном накопителе с соосным внутренним расположением ускорительной трубки. Индуктивный накопитель обладает также большими преимуществами в отношении габаритов (создание источников с энергией > 10 Дж на основе кон7 денсаторной техники экономически нецелесообразно) и возможности получения минимального внутреннего З0 сопротивления, что благоприятно для согласования с низ коомным импедан-. сом вакуумного диода.

610458

Известен индуктивный накопитель, выполненный по трансформаторной схеме, состоящей из повышающего трансформатора, в первичную обмотку которого включен источник тока накачки и коммутатор тока (размыкатель), а во вторичную — нагрузка. .Конструкция трансформаторного накопителя без сердечника сравнительно проста. Однако при необходимости получения высокого напряжения порядка миллионов вольт изолирующий промежуток между первичной и вторичной обмотками получается значительной величины, что резко уменьшает потокосцепление обмоток. Передача энергии в цеПь вторичной обмотки становится неполной, и при коммутации тока накопителя значительную часть предварительно запасенной в магнитном поле энергии приходится рассеивать, например в балластных сопротивлеI ниях. Повышающие трансформаторы со стальным сердечником принципиально обеспечивают более высокий коэффициент связи между первичной и вторичной обмотками. Передача энергии от индуктивного накопителя через такой трансформатор получается более полной.

Однако конструкция повышающих трансформаторов со стальным сердечником на полную мощность индуктивного накопителя и на напряжения порядка миллиона и более вольт сложнее конструкции воздушных трансформаторов. По этим причинам выполнение индуктивного накопителя на предельное напряжение 1МВ и выше при использовании какого-либо одного типа трансформатора оказывается не экономичным.

Цель изобретения — повышение экономичности устройства и предельных значений ускоряющего напряжения, Это достигается тем, что в устройстве питания с трансформаторным накопителем и дополнительным трансформатором первичная, обмотка дополнительного трансформатора включена параллельно размыкателю первичной обмотки накопителя, причем параллельно размыкателю и обмотке подключен блок коррекции.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема ускорителя.

Индуктивный накопитель, выполненный по трансформаторной схеме с первичной и вторичной обмотками 1 и

2 заряжается от источника 3 постоянного напряжения через замыкатель 4 и размыкатель 5. Параллельно размыкателю подключены блок 6 коррекции импульса напряжения и первичная об мотка трансформатора 7. Вторичная обмотка трансформатора последовательно с обмоткой 2 подключена к ускоряющему зазору между источником

8 частиц и трубкой 9.

При разведенных контактах размыкателя 5 на вторичных обмотках трансформаторов имеется согласное напряжение. Поэтому накопленная в магнитном поле энергия передается в нагрузку через оба трансформатора.

Изменением коэффициентов трансформации можно регулировать долю участия каждого из трансформаторов в передаче энергии в нагрузку.

Обмотки 1 и 2 целесообразно располагать коаксиально вокруг ускорительной трубки, В этом случае их магнитное поле будет фокусировать ускоряемый пучок, Кроме того, подбором распределения поля можно осуществлять торможение плазменных фа-. келов катода, что увеличивает предельную длительность импульса частиц, На чертеже вторичные обмотки соединены последовательно, причем обмотка трансформатора с сердечником находится под потенциалом обмотки 2. Воз25 можен и другой вариант схемы, когда одним выводом обмотка трансформатора с сердечником заземлена, а обмотка

2 находится под ее потенциалом.

КПД ускорителей, выполненных в

Зо соответствии с изобретением, может достигать 70-80% при напряжении 1-3

МВ. При повышении напряжения КПД установка будет понижаться. Для срайнения следует отметить, что при использовании в ускорителе одного лишь воздушного трансформатора уже при напряжении около 1 МВ КПД установки трудчо получить более 20-30%, При суммарном напряжении около 1MB дополнительный трансформатор íà íanряжение 500 кВ может быть выполнен с достаточно хорошей связью и без стального сердечника, поэтому на напряжение до 1 МВ устройство может быть выполнено на безжелезных трансформаторах. формула изобретения

Устройство импульсного питания ускорителя прямого действия, содержащее индуктивный трансформаторный накопитель, в первичную обмотку которого включен источник тока накачки и размыкатель, а вторичная соединена последовательно со вторичной обмоткой дополнительного трансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичнос60 ти устройства и предельных значений ускоряющего напряжения, первичная обмотка дополнительного трансформатора включена параллельно размыка,телю, причем параллельно размыкателю

65 и обмотке подключен блок коррекции.

610458

° 7

Составитель Е. Медведев

Редактор Т. Колодцева Техред Н. Бабурка Корректор Я. Веселовска я

Заказ 8293/51 Тираж 944 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4