Высоковольтный импульсный трансформатор для системы инжекции ускорительного комплекса ВЭПП-2000

Касаев Алексей Сергеевич
Новосибирский государственный технический университет

Научный руководитель: Подгорный Фёдор Владимирович, не имеет

В ИЯФ им. Г.И. Будкера принято решение о строительстве ускорителя на встречных электрон-позитронных пучках ВЭПП-2000. При инжекции пучка в ускоритель для погашения поперечного импульса пучка, когда он пересекает равновесную орбиту, используются кикеры встречной бегущей волны. Для питания кикера используется генератор, формирующий импульс 60 кВ отрицательной полярности длительностью 80 нсек на полувысоте. При компенсации поперечного импульса электронного и позитронного пучков необходимо подавать импульсы разной полярности для каждого из пучков. Одним из решений этой задачи является использование трансформатора со схемой коммутации ключей, как показано на рис. 1. На первичную обмотку подаётся напряжение U1, индуцирующее магнитное поле в сердечнике, которое, в свою очередь, возбуждает в кабеле на выходе вторичной обмотки бегущую волну. Коммутирующие ключи S1 и S2, установленные по краям трансформатора, могут находиться в двух состояниях: когда один ключ S1 замкнут, а S2 разомкнут, пропуская в сторону разомкнутого ключа импульс одной полярности. При включении наоборот получается сигнал противоположной полярности на другом выходе. Таким образом, на одном трансформаторе возможно получать два симметрично противоположных сигнала.

Рис.1. Схематическое изображение импульсного трансформатора.

(Заштрихованная область изображает три сердечника. U1 - входной сигнал, U2 - выходной сигнал. На данной схеме импульс пропускается на левый выход).

Было предложено к рассмотрению два типа трансформаторов и после расчётов решено использовать схему линейного индукционного ускорителя, позволяющую получать импульсы разной полярности в бегущей волне (рис. 1). Этот выбор обусловлен низкими значениями паразитных параметров. Для этой схемы проведены расчёты, показывающие, что использование сердечников с прямоугольной петлёй гистерезиса из пермаллоя марки 50 НП для данной длительности импульса позволяет сделать трансформатор, вносящий искажения, не превышающие допустимых.

Представленная работа является аналитическим рассмотрением возможности изготовления трансформатора по одной из предложенных схем.

(c) АСФ России, 2001