磁芯磁通密度

发布时间：

2023-08-16

磁芯磁通密度

介绍了通过反向叠加长脉冲的方法,在双脉冲间隔小于 1 µ s 的情况下对直线感应加速器磁芯进行的脉冲间复位实验,复位后波形幅度得到了明显改善,在最大伏秒值 280kV×100ns 的单脉冲感应腔上得到了两个伏秒值为 200kV×100ns 的感应脉冲。实验表明:当主脉冲脉宽小于 100ns ,间隔大于 500ns 时,采用脉冲间叠加复位的方法,将主脉冲叠加在一个反向的长脉冲上(脉宽大于 10 µ s ,最大幅度约为主脉冲的20% )形成正负脉冲串,能有效提高感应加速腔磁芯的利用率,且对感应主脉冲没有明显影响,使单脉冲直线感应加速器的多脉冲改造成为可能。

多脉冲直线感应加速器( Multiple-pulseLIA )要求其加速腔的磁芯工作在猝发多脉冲模式下。在高压脉冲间隔小于 1 µ s 的情况下磁芯在脉冲间能否复位,如何复位,将决定多脉冲加速腔的设计方向。

因此,感应加速腔中磁芯磁通密度跳变的范围,决定了加速腔所能感应出电压的幅度和宽度的乘积(伏秒值)。图 1 为软磁体磁芯的典型磁滞回线,初次复位后,磁芯的磁通密度在 - B r处,第一个主脉冲励磁后,磁通密度沿回线跳变到 B ' 处,其变化量为 d B 1 ,主脉冲结束后,磁芯磁通密度在数 µ s 内会自动回到B ' r 处;要利用这块磁芯获得第二个感应脉冲,必须在脉冲到达前对其复位。通过复位,磁通密度回到了 - B" ,再被紧随复位脉冲的第二个脉冲励磁到 B " ,变化了 d B 2 :d B 1 =d B 2 ,是使两个感应脉冲的幅度和宽度一致的前提。

可见,在脉冲间对感应磁芯复位,可以大大提高加速腔磁芯的利用率。在小于 1 µ s 间隔的脉冲间对磁芯复位,由于动作时间极短、电压高( >200kV ),靠开关隔离励磁和复位脉冲现在不能实现。目前理论上可行的方法有两种:一是正反复位,通过对串联形成线间隔正负充电,可输出一个正负脉冲间隔的脉冲串,但这必然使功率系统的体积和造价成倍提高,是难以接受的;二是叠加复位,即在整个励磁过程中叠加一个长脉宽的反向脉冲,由于主脉冲间隔为其宽度的 5～10 倍,根据励磁脉冲与复位脉冲伏秒值大小相等的原则,复位长脉冲的幅度只需为主脉冲幅度的 1 / 10～1 / 5。

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