RU2231938C1

RU2231938C1 - Switch-mode power system for magnetron-demagnetization betatron

Info

Publication number: RU2231938C1
Application number: RU2002127276/06A
Authority: RU
Inventors: М.М. Рычков (RU); М.М. Рычков; А.С. Чертов (RU); А.С. Чертов
Original assignee: Томский политехнический университет
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-06-27

Abstract

FIELD: acceleration engineering; generation of high-energy electron beams.

SUBSTANCE: system has storage capacitor 4 connected through arms of thyristors 5 and 6 using current inverter circuit arrangement to windings 2 and 3 interconnected in series opposition, diode 7 being inserted in circuit of compensating winding 3. Power supply 8 is connected in parallel with field winding 2 through switching reactor 9 and capacitor 10. The latter is connected through thyristor 11 to diode 7 and winding 3, both being shorted out by diode 12. One plate of correcting capacitor 13 is connected through resistor 14 to common point of field winding 2, compensating winding 3, and low-voltage power supply 15; the latter is connected through reactor 16 to common point of winding 2 and switching reactor 9. Other plate of capacitor 13 is connected through correction-circuit thyristor 17 to common point of diodes 7 and 12. High-voltage dc power supply 18 is connected in parallel with capacitor 13 and variable resistor 19. Thyristor 20 is connected in parallel with reactor 9 and field winding 2. Proposed betatron power supply system ensures stabilization and regulation of accelerated electron kinetic energy due to parallel connection of thyristor 20 to field winding 2 and switching reactor 9. Connection of correction-circuit thyristor 17 to common point of diodes 2 and 7 makes it possible to reduce reverse voltage across this thyristor by value of no-load voltage across compensating winding 3 thereby reducing cost of equilibrium orbit radius correction circuit.

EFFECT: enhanced reliability of stabilizing and regulating kinetic energy of accelerated electrons.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области ускорительной техники и предназначено для генерации электронных пучков с большой энергией для последующего использования энергии ускоренных электронов для целей дефектоскопии, лечения онкологических заболеваний и т.д.The invention relates to the field of accelerator technology and is intended to generate high-energy electron beams for the subsequent use of accelerated electron energy for defectoscopy, cancer treatment, etc.

Известна импульсная система питания бетатрона с размагничиванием магнитопровода (БРМ) [Касьянов В.А., Фурман Э.Г., Чахлов В.Л., Чертов А.С. Импульсная система питания индукционного ускорителя. Патент РФ на изобретение №2187912], выбранная в качестве прототипа, содержащая магнитопровод, обмотку возбуждения, компенсационную обмотку, уложенную на сплошном центральном сердечнике магнитопровода, высоковольтный источник питания постоянного тока, корректирующий конденсатор, тиристор цепи коррекции, емкостный накопитель, подключенный по схеме инвертора тока к включенным последовательно и встречно обмоткам возбуждения и компенсационной, в цепи которой включен диод, низковольтный источник питания постоянного тока, параллельно подключенный к дросселю и обмотке возбуждения, к которой подключен источник питания через коммутирующий дроссель и конденсатор, который через тиристор подключен к диоду и компенсационной обмотке, которая с диодом дополнительно зашунтирована диодом.Known pulse power system of the betatron with the demagnetization of the magnetic circuit (BRM) [Kasyanov V.A., Furman E.G., Chakhlov V.L., Chertov A.S. Pulse power system of induction accelerator. RF patent for the invention No. 2187912], selected as a prototype, containing a magnetic circuit, an excitation winding, a compensation winding laid on a solid central core of the magnetic circuit, a high-voltage DC power supply, a correction capacitor, a correction circuit thyristor, a capacitive drive connected by a current inverter circuit to the excitation and compensation windings connected in series and counterclockwise, in the circuit of which a diode is connected, a low-voltage DC power supply, in parallel I connect connected to the inductor and the field winding, to which the power source is connected via a switching inductor and capacitor, which is connected through the thyristor to the diode and the compensation winding, which is additionally shunted by the diode with the diode.

В данной импульсной системе питания источник питания состоит из источника переменного тока (сеть, трансформатор) и выпрямителя, собранного из диодов по мостовой схеме или по схеме Ларионова и т.д. Поэтому колебания напряжения в сети, увеличение потерь мощности из-за нагрева в частях электромагнита приводят к нестабильности кинетической энергии ускоренных электронов.In this switching power supply system, the power supply consists of an alternating current source (mains, transformer) and a rectifier assembled from diodes according to a bridge circuit or according to a Larionov circuit, etc. Therefore, voltage fluctuations in the network, an increase in power losses due to heating in parts of the electromagnet lead to instability of the kinetic energy of accelerated electrons.

Из вышесказанного следует, что в импульсной системе питания БРМ необходима стабилизация кинетической энергии ускоренных электронов. При этом желательно иметь возможность регулировки кинетической энергии ускоренных электронов.It follows from the foregoing that stabilization of the kinetic energy of accelerated electrons is necessary in the BRM pulsed power supply system. It is desirable to be able to adjust the kinetic energy of accelerated electrons.

Задачей изобретения является обеспечение стабилизации и регулировки кинетической энергии ускоренных электронов.The objective of the invention is to provide stabilization and adjustment of the kinetic energy of accelerated electrons.

Поставленная задача достигается тем, что в импульсной системе питания бетатрона с размагничиванием магнитопровода, содержащей магнитопровод, обмотку возбуждения, компенсационную обмотку, уложенную на сплошном центральном сердечнике магнитопровода, высоковольтный источник питания постоянного тока, корректирующий конденсатор, тиристор цепи коррекции, емкостный накопитель, подключенный по схеме инвертора тока к включенным последовательно и встречно обмоткам возбуждения и компенсационной, в цепи которой включен диод, низковольтный источник питания постоянного тока, параллельно подключенный к дросселю и обмотке возбуждения, к которой подключен источник питания через коммутирующий дроссель и конденсатор, который через тиристор подключен к диоду и компенсационной обмотке, которая с диодом дополнительно зашунтирована диодом, согласно изобретению параллельно к цепи, состоящей из последовательно соединенных между собой компенсационной обмотки и диода, подключена цепь коррекции радиуса равновесной орбиты, состоящая из последовательно соединенных между собой резистора, тиристора цепи коррекции и корректирующего конденсатора, к которому параллельно через переменный резистор подключен высоковольтный источник питания постоянного тока, причем параллельно к обмотке возбуждения и коммутирующему дросселю подключен тиристор.The task is achieved by the fact that in a pulse power supply system of a betatron with demagnetization of a magnetic circuit containing a magnetic circuit, an excitation winding, a compensation winding laid on a solid central core of the magnetic circuit, a high-voltage DC power supply, a correction capacitor, a correction circuit thyristor, a capacitive drive connected according to the scheme current inverters to excitation and compensation windings connected in series and counterclockwise, in the circuit of which a diode is connected, low-voltage and a DC power supply connected in parallel to the inductor and the field winding, to which the power source is connected via a switching inductor and a capacitor, which is connected via a thyristor to the diode and the compensation winding, which is additionally shunted by the diode with the diode, according to the invention, in parallel to a circuit consisting of in series interconnected compensation windings and a diode, a correction circuit of the radius of the equilibrium orbit is connected, consisting of a resistor connected in series RA, thyristor of the correction circuit and correction capacitor, to which a high-voltage DC power supply is connected in parallel through a variable resistor, and a thyristor is connected in parallel to the field winding and a switching inductor.

При таком исполнении импульсной системы питания БРМ обеспечатся стабилизация и регулировка кинетической энергии ускоренных электронов за счет параллельного подключения тиристора к обмотке возбуждения и коммутирующему дросселю.With this design of the BRM pulsed power supply system, stabilization and adjustment of the kinetic energy of accelerated electrons will be provided due to the parallel connection of the thyristor to the field winding and the switching inductor.

На фиг. 1 приведена электромагнитная система БРМ, где пунктиром показано положение вакуумной ускорительной камеры в межполюсном пространстве.In FIG. Figure 1 shows the BRM electromagnetic system, where the dotted line shows the position of the vacuum accelerator chamber in the pole space.

На фиг. 2 приведена принципиальная схема импульсной системы питания БРМ.In FIG. 2 shows a schematic diagram of a pulse power supply system BRM.

На фиг. 3 приведены эпюры изменения напряжений, токов, магнитных индукций, радиуса равновесной орбиты в рабочем зазоре электромагнита и магнитодвижущих сил в импульсной системе питания БРМ, где цифрами обозначено:In FIG. Figure 3 shows the diagrams of changes in voltages, currents, magnetic inductions, the radius of the equilibrium orbit in the working gap of the electromagnet and magnetomotive forces in the pulse power supply system of the BRM, where the numbers indicate:

21 - изменение напряжения на обмотке 2 возбуждения;21 - voltage change on the excitation winding 2;

22 - изменение магнитной индукции в обратном магнитопроводе магнитопровода 1 электромагнита БРМ;22 - change in magnetic induction in the reverse magnetic circuit of the magnetic circuit 1 of the BRM electromagnet;

23 - изменение напряжения на корректирующем конденсаторе 13;23 - voltage change on the correction capacitor 13;

24 - изменение напряжения на конденсаторе 10;24 - voltage change across the capacitor 10;

25 - изменение магнитной индукции в области равновесной орбиты электромагнита БРМ;25 - change in magnetic induction in the equilibrium orbit of the electromagnet BRM;

26 - изменение магнитной индукции в центральном сердечнике магнитопровода 1 электромагнита БРМ;26 - change in magnetic induction in the Central core of the magnetic circuit 1 of the BRM electromagnet;

27 - изменение напряжения на компенсационной обмотке 3;27 - voltage change on the compensation winding 3;

28 - изменение напряжения на емкостном накопителе 4;28 - voltage change on the capacitive storage 4;

29 - изменение тока корректирующего конденсатора 13;29 - change in current correction capacitor 13;

30 - изменение магнитодвижущей силы обмотки 2 возбуждения;30 - change in the magnetomotive force of the field winding 2;

31 - изменение магнитодвижущей силы компенсационной обмотки 3;31 - change in the magnetomotive force of the compensation winding 3;

32 - изменение радиуса равновесной орбиты.32 - change in the radius of the equilibrium orbit.

На фиг. 4 приведена предельная петля гистерезиса 33 ферромагнитного материала центрального сердечника магнитопровода 1 электромагнита БРМ.In FIG. 4 shows the limit hysteresis loop 33 of the ferromagnetic material of the central core of the magnetic core 1 of the BRM electromagnet.

Электромагнитная система БРМ (фиг. 1) содержит магнитопровод 1 электромагнита БРМ, обмотку 2 возбуждения, компенсационную обмотку 3, уложенную на сплошном центральном сердечнике магнитопровода 1 электромагнита БРМ.The BRM electromagnetic system (Fig. 1) contains the BRM solenoid 1, the field winding 2, the compensation winding 3, laid on the solid central core of the BRM solenoid 1.

Импульсная система питания БРМ (фиг. 2) включает магнитопровод 1 электромагнита БРМ, обмотку 2 возбуждения, компенсационную обмотку 3, уложенную на сплошном центральном сердечнике магнитопровода 1 электромагнита БРМ. Емкостный накопитель 4 через ветви тиристоров 5 и 6, собранных по схеме инвертора тока, подключен к включенным последовательно и встречно обмоткам 2 и 3, причем в цепи компенсационной обмотки 3 включен диод 7. Источник питания 8 подключен параллельно к обмотке 2 возбуждения через коммутирующий дроссель 9 и конденсатор 10. Конденсатор 10 через тиристор 11 подключен к диоду 7 и обмотке 3, причем обмотка 3 и диод 7 зашунтированы диодом 12. Одна обкладка корректирующего конденсатора 13 через резистор 14 подключена к общей точке подключения обмотки 2 возбуждения, компенсационной обмотки 3 и низковольтного источника питания 15, который через дроссель 16 подключен к общей точке подключения обмотки 2 и коммутирующего дросселя 9. Другая обкладка конденсатора 13 через тиристор 17 цепи коррекции подключена к общей точке подключения диодов 7, 12. Высоковольтный источник питания 18 постоянного тока подключен параллельно к конденсатору 13 и переменному резистору 19. Тиристор 20 подключен параллельно к дросселю 9 и обмотке 2 возбуждения.The pulse power supply system BRM (Fig. 2) includes a magnetic circuit 1 of the BRM electromagnet, an excitation winding 2, a compensation winding 3, laid on the solid central core of the magnetic circuit 1 of the BRM electromagnet. Capacitive storage 4 through the branches of thyristors 5 and 6, assembled according to the current inverter circuit, is connected to windings 2 and 3 connected in series and counterclockwise, and diode 7 is connected in the compensation winding circuit 3. Power supply 8 is connected in parallel to field winding 2 through a switching inductor 9 and a capacitor 10. A capacitor 10 is connected through a thyristor 11 to a diode 7 and a winding 3, and the winding 3 and diode 7 are shunted by a diode 12. One lining of the correction capacitor 13 is connected through a resistor 14 to the common connection point of the excitation winding 2 compensation compensation winding 3 and a low-voltage power supply 15, which is connected via a choke 16 to a common point of connection of a winding 2 and a switching choke 9. Another lining of a capacitor 13 through a thyristor 17 of the correction circuit is connected to a common point of connection of diodes 7, 12. A high-voltage power supply 18 DC is connected in parallel to the capacitor 13 and the variable resistor 19. The thyristor 20 is connected in parallel to the inductor 9 and the field winding 2.

Рассмотрим работу импульсной системы питания БРМ на фиг. 2.Consider the operation of the pulse power supply system of the BRM in FIG. 2.

В исходном состоянии емкостный накопитель 4 заряжен до напряжения U₁ (фиг. 3, кривая 28). Конденсатор 10 заряжается от источника питания 8 через коммутирующий дроссель 9 и обмотку 2 возбуждения почти постоянным током I_p1 (при индуктивности дросселя 9 много больше индуктивности обмотки 2). От низковольтного источника питания 15 постоянного тока через дроссель 16 по обмотке 2 протекает постоянный ток I_р2, который совместно с током I_p1 задает магнитное состояние магнитопровода 1 электромагнита БРМ.In the initial state, the capacitive storage 4 is charged to a voltage of U ₁ (Fig. 3, curve 28). The capacitor 10 is charged from the power source 8 through the switching inductor 9 and the excitation winding 2 with almost constant current I _p1 (when the inductor of the inductor 9 is much larger than the inductance of the winding 2). From the low-voltage DC power supply 15, a direct current I _p2 flows through the inductor 16 through the winding 2, which together with the current I _p1 sets the magnetic state of the magnetic circuit 1 of the BRM electromagnet.

К моменту времени t₁ магнитное состояние магнитопровода определяется магнитодвижущей силой обмотки 2 возбуждения (фиг. 3, кривая 30) и характеризуется начальным значением магнитной индукции - В_{с mах} (фиг. 4, кривая 33, точка I) в центральном сердечнике магнитопровода 1 и начальным значением магнитной индукции - В_o.м.н в обратном магнитопроводе магнитопровода 1, при этом начальное значение магнитной индукции в области равновесной орбиты близко к нулю (фиг. 3, кривые 22, 25, 26).By time t _{1, the} magnetic state of the magnetic circuit is determined by the magnetomotive force of the field winding 2 (Fig. 3, curve 30) and is characterized by the initial value of magnetic induction - B _{with max} (Fig. 4, curve 33, point I) in the central core of the magnetic circuit 1 and the initial the value of magnetic induction - In _OM in the reverse magnetic circuit of magnetic circuit 1, while the initial value of magnetic induction in the equilibrium orbit is close to zero (Fig. 3, curves 22, 25, 26).

В момент времени t₁ с приходом управляющих импульсов на тиристоры 5 или 6, емкостный накопитель 4 начинает разряжаться на включенные последовательно и встречно обмотки 2 и 3 (фиг. 3, кривая 28). Создаются магнитные потоки в области равновесной орбиты, в центральном сердечнике магнитопровода 1 и в обратном магнитопроводе магнитопровода 1.At time t ₁ with the arrival of control pulses to thyristors 5 or 6, the capacitive storage 4 begins to discharge to the windings 2 and 3 connected in series and counterclockwise (Fig. 3, curve 28). Magnetic fluxes are created in the region of the equilibrium orbit, in the central core of the magnetic circuit 1 and in the reverse magnetic circuit of the magnetic circuit 1.

В момент времени t₁ включается также тиристор цепи коррекции 17 и корректирующий конденсатор 13, заряженный до требуемого напряжения U₀ (фиг. 3, кривая 23) через резистор 19 от высоковольтного источника питания 18 постоянного тока, начинает разряжаться на обмотку 2 через резистор 14 и емкостный накопитель 4. Ток разряда конденсатора 13 (фиг. 3, кривая 29) направлен согласно с током обмотки 2 и ее магнитодвижущая сила увеличивается, что вызывает появление дополнительного магнитного потока через центральный сердечник магнитопровода 1 в интервале времени t₁-t₂, компенсируется начальное сжатие равновесной орбиты, вызванное нелинейностью петли гистерезиса на начальном этапе перемагничивания (фиг. 4, кривая 33, участок 1-2). Радиус равновесной орбиты в этом интервале времени изменяется от начального значения r_он до расчетного r_оp (фиг. 3, кривая 32). Изменяя сопротивление резистора 19, можно в широких пределах регулировать положение радиуса равновесной орбиты в момент инжекции t_i, электронов в вакуумную ускорительную камеру, оптимизируя тем самым захват электронов в ускорение.At time t _{1, the} thyristor of the correction circuit 17 and the correction capacitor 13, charged to the required voltage U ₀ (Fig. 3, curve 23) through the resistor 19 from the high-voltage DC power supply 18, are also turned on and begins to discharge to the winding 2 through the resistor 14 and capacitive storage 4. The discharge current of the capacitor 13 (Fig. 3, curve 29) is directed in accordance with the current of the winding 2 and its magnetomotive force increases, which causes the appearance of additional magnetic flux through the central core of the magnetic circuit 1 in the time interval t ₁ -t _2, initial compression is compensated equilibrium orbit caused by the nonlinearity of the hysteresis loop of magnetization reversal in the initial stage (FIG. 4, curve 33, section 1-2). The radius of the equilibrium orbit in this time interval varies from the initial value r _it to the calculated r _rp (Fig. 3, curve 32). By changing the resistance of the resistor 19, it is possible to widely control the position of the radius of the equilibrium orbit at the time of injection of t _i electrons into the vacuum accelerator chamber, thereby optimizing the capture of electrons in acceleration.

В момент времени t₂, когда начинается перемагничивание ферромагнитного материала центрального сердечника магнитопровода 1 по линейному участку предельной петли гистерезиса (фиг. 4, кривая 33, участок 2-3), разрядный ток корректирующего конденсатора 13 спадает до нуля (фиг. 3, кривая 29), тиристор 17 выключается и в дальнейшем (до момента времени t₄) выполнение бетатронного соотношения 2:1 на расчетном радиусе равновесной орбиты r_ор (фиг. 3, кривая 32) полностью осуществляется за счет выбранного соотношения витков обмоток 2 и 3.At time t ₂ , when the magnetization reversal of the ferromagnetic material of the central core of the magnetic circuit 1 begins along the linear section of the limit hysteresis loop (Fig. 4, curve 33, section 2-3), the discharge current of the correction capacitor 13 drops to zero (Fig. 3, curve 29 ), the thyristor 17 is turned off and in the future (up to time t ₄ ), the betatron ratio 2: 1 is fulfilled at the calculated radius of the equilibrium orbit _rop (Fig. 3, curve 32) is completely implemented due to the selected ratio of the windings 2 and 3.

В момент времени t₃ включается тиристор 20, выпрямитель источника питания 8 закрывается потенциалом конденсатора 10, а ток размагничивания I_p1 перехватывается тиристором 20 и протекает по цепи: коммутирующий дроссель 9 - обмотка 2 возбуждения - тиристор 20, при этом заряд конденсатора 10 прекращается (фиг. 3, кривая 24). Энергия, запасенная в конденсаторе 10, остается неизменной до момента ее ввода в колебательный контур БРМ. Таким образом, стабилизация кинетической энергии ускоренных электронов осуществляется временем включения тиристора 20, которое может изменяться от Т/2 до Т (где Т- время заряда конденсатора 10 до двойного напряжения выпрямителя источника питания 8) и определяет величину энергии, запасенной в конденсаторе 10. Такой большой диапазон изменения величины вводимой в колебательный контур БРМ энергии (энергии, запасенной в конденсаторе 10) можно также использовать для регулировки в широких пределах кинетической энергии ускоренных электронов (как показала практика от 0.7W_{к mах} до W_{к mах}, где W_{к max} - максимальная кинетическая энергия ускоренных электронов).At time t _{3, the} thyristor 20 is turned on, the rectifier of the power supply 8 is closed by the potential of the capacitor 10, and the demagnetization current I _{p1 is} intercepted by the thyristor 20 and flows through the circuit: switching inductor 9 - field winding 2 - thyristor 20, while the charge of the capacitor 10 stops (Fig. . 3, curve 24). The energy stored in the capacitor 10 remains unchanged until it is introduced into the oscillatory circuit of the BRM. Thus, the kinetic energy of accelerated electrons is stabilized by the turn-on time of the thyristor 20, which can vary from T / 2 to T (where T is the charge time of the capacitor 10 to the double voltage of the rectifier of the power supply 8) and determines the amount of energy stored in the capacitor 10. This a large range of changes in the amount of energy introduced into the oscillation circuit of the BRM (energy stored in the capacitor 10) can also be used to widely control the kinetic energy of accelerated electrons (as kazala practice from 0.7W _to W _max up _{to max,} where W _{to the max} - the maximum kinetic energy of the accelerated electrons).

В момент времени t₄, включается тиристор 11 и подключает конденсатор 10, заряженный до напряжения U₂ к диоду 7. Ток разряда конденсатора 10 направлен встречно току компенсационной обмотки 3. Ток обмотки 3 начинает уменьшаться, а ток обмотки возбуждения 2 переходит в цепь конденсатора 10 и тиристора 11.At time t ₄ , the thyristor 11 is turned on and connects the capacitor 10, charged up to voltage U ₂ to the diode 7. The discharge current of the capacitor 10 is directed counter to the current of the compensation winding 3. The current of the winding 3 begins to decrease, and the current of the field winding 2 passes to the capacitor circuit 10 and thyristor 11.

В течение интервала времени t₄-t₆ происходит ввод энергии от конденсатора 10 в колебательный контур для компенсации потерь энергии в нем за цикл ускорения t_y, а ток обмотки 3 спадает до нуля. При обесточивании обмотки 3 (интервал времени t₄-t₆) за счет увеличения разницы магнитодвижущих сил обмоток 2, 3 (фиг. 3, кривые 30, 31) магнитный поток в центральном сердечнике магнитопровода возрастает, происходит увеличение радиуса равновесной орбиты (фиг. 3, кривая 32). В момент времени t₅, когда радиус равновесной орбиты достигает значения радиуса установки инжектора r_i происходит сброс электронов на внешнюю мишень. Дальнейшее обесточивание обмотки 3 приводит к насыщению центрального сердечника магнитопровода (фиг. 4, кривая 33, точка 4). При полном разряде конденсатора 10 (момент времени t₆) включается диод 12, тиристор 11 выключается и конденсатор 10 вновь заряжается током I_p1.During the time interval t ₄ -t ₆ , energy is introduced from the capacitor 10 into the oscillating circuit to compensate for the energy losses in it during the acceleration cycle t _y , and the current of the winding 3 drops to zero. When the winding 3 is de-energized (time interval t ₄ -t ₆ ) due to an increase in the difference in the magnetomotive forces of the windings 2, 3 (Fig. 3, curves 30, 31), the magnetic flux in the central core of the magnetic circuit increases, the radius of the equilibrium orbit increases (Fig. 3 , curve 32). At time t ₅ , when the radius of the equilibrium orbit reaches the value of the injector installation radius r _i , electrons are dumped onto an external target. Further de-energization of the winding 3 leads to saturation of the central core of the magnetic circuit (Fig. 4, curve 33, point 4). When the capacitor 10 is completely discharged (time t ₆ ), the diode 12 is turned on, the thyristor 11 is turned off and the capacitor 10 is again charged by the current I _p1 .

К моменту времени t₅ магнитное состояние магнитопровода характеризуется конечным значением магнитной индукции в центральном сердечнике магнитопровода + В_с.к и конечным значением магнитной индукции в обратном магнитопроводе + В_о.м.к (фиг. 3, кривые 22, 26).By the time t _{5, the} magnetic state of the magnetic circuit is characterized by a finite value of magnetic induction in the central core of the magnetic circuit + V _s.k. and a final value of magnetic induction in the reverse magnetic circuit + V _s.m.k (Fig. 3, curves 22, 26).

Магнитная индукция в области равновесной орбиты в течение процесса ускорения t_у на радиусе равновесной орбиты r_ор изменяется приблизительно от 0 до конечного значения + В_о.р.к (фиг. 3, кривая 25).Magnetic induction in the region of the equilibrium orbit during the acceleration process t _y at the radius of the equilibrium orbit r _op varies from approximately 0 to the final value + V _o.r.k (Fig. 3, curve 25).

К моменту времени t₇, когда ток обмотки 2 спадает до значения тока насыщения, определяемого магнитодвижущей силой обмотки 2 возбуждения, центральный сердечник магнитопровода выходит из насыщения и в интервале времени t₇-t₈ размагничивается вновь в исходное состояние -B_{c mах} (фиг. 4, кривая 33, участок 4-5-6-1).By the time t ₇ , when the current of the winding 2 drops to the value of the saturation current, determined by the magnetomotive force of the field winding 2, the central core of the magnetic circuit goes out of saturation and in the time interval t ₇ -t _{8 is} again demagnetized to its initial state -B _{c max} (Fig. 4, curve 33, section 4-5-6-1).

В момент времени t₈ тиристоры 5 или 6 выключаются и магнитное состояние центрального сердечника магнитопровода определяется суммой токов (I_p1+I_p2), протекающих по обмотке 2, и цикл работы импульсной системы питания БРМ заканчивается.At time t _8, thyristors 5 or 6 are turned off and the magnetic state of the central core of the magnetic circuit is determined by the sum of currents (I _p1 + I _p2 ) flowing through winding 2, and the operation cycle of the BRM pulse power supply system ends.

Таким образом, в рассмотренной импульсной системе питания индукционного ускорителя обеспечивается стабилизация и регулировка кинетической энергии ускоренных электронов за счет параллельного подключения тиристора 20 к обмотке 2 возбуждения и коммутирующему дросселю 9. При этом подключение тиристора 17 цепи коррекции к общей точке подключения диодов 12 и 7 позволяет уменьшить на нем обратное напряжение на величину напряжения холостого хода компенсационной обмотки 3, что соответственно приводит к уменьшению стоимости цепи коррекции радиуса равновесной орбиты по сравнению с цепью коррекции, предложенной в [Касьянов В.А., Фурман Э.Г., Чахлов В.Л., Чертов А.С. Импульсная система питания индукционного ускорителя. Патент РФ на изобретение №2187912].Thus, in the considered pulsed power supply system of the induction accelerator, stabilization and adjustment of the kinetic energy of accelerated electrons is provided due to the parallel connection of the thyristor 20 to the field winding 2 and the switching inductor 9. Moreover, the connection of the thyristor 17 of the correction circuit to the common connection point of the diodes 12 and 7 allows to reduce it is the reverse voltage to the value of the open circuit voltage of the compensation winding 3, which accordingly leads to a decrease in the cost of the correction circuit and equilibrium orbit compared with the correction circuit proposed in [Kas'yanov VA, Furman EG, stunted VL, Bloody AS Pulse power system of induction accelerator. RF patent for the invention No. 2187912].

Claims

A Betatron pulse power supply system with demagnetization of a magnetic circuit, comprising a magnetic circuit, an excitation winding, a compensation winding laid on a continuous central core of the magnetic circuit, a high-voltage DC power supply, a correction capacitor, a correction circuit thyristor, and a capacitive storage device connected in series and opposite to a current inverter circuit excitation and compensation windings, in the circuit of which a diode is connected, a low-voltage DC power supply, parallel but connected to the inductor and the field winding, to which the power source is connected via a switching inductor and capacitor, which is connected through the thyristor to the diode and the compensation winding, which is additionally shunted by the diode with the diode, characterized in that it is parallel to the circuit, consisting of series-connected to each other compensation winding and diode, an equilibrium orbit radius correction circuit is connected, consisting of a resistor, a thyristor of the correction circuit connected in series, and I correct its capacitor in parallel to which a variable resistor is connected through a high voltage DC power supply, and in parallel to the field winding and the commutating choke connected thyristor.