Система электропитания ускорителя с замкнутым дрейфом электронов и протяженной зоной ускорения

 

Использование: в плазменной технологии и космической технике. Сущность изобретения: система электропитания ускорителя 1 содержит источник 8 питания накала, подключенный к стартовому нагревателю 4 катода-компенсатора 3, источник 9 инициирования разряда, подключенный к катоду 3 и поджигному электроду 5, источник питания 10, подключенный к катушкам намагничивания 6, источник 12 питания разряда, подключенный к катоду 3 и аноду 2 ускорителя 1, с датчиком тока разряда 14, нормально замкнутые контакты 15 и 16 которого установлены в цепях питания источников 8 и 9, а нормально разомкнутые контакты 17 - в цепи питания источника 10. В цепи источника 10 установлено токовое реле 18, нормально разомкнутые контакты 19 которого подключены к баластному сопротивлению 13, включенному в цепь разряда. Система электропитания обеспечивает исключение пускового броска тока разряда большей амплитуды и повышение надежности запуска многорежимного по току и напряжению разряда ускорителя, работающего на различных рабочих телах. 1 ил.

Изобретение относится к источникам плазмы на базе ускорителей с замкнутым дрейфом электронов и протяженной зоной ускорения (УЗДП), применяемым в плазменной технологии, а также к двигателям и ускорителям того же типа, используемым в космической технике.

Известна система электропитания УЗДП, катушки намагничивания которого запитаны от автономного источника электропитания, создающего магнитное поле в разрядной камере ускорителя перед зажиганием разряда [1].

Недостатком известного схемного решения является затрудненный запуск ускорителя и невысокая надежность системы при использовании газообразных рабочих тел (РТ) малой атомарной массы.

Известна система электропитания двигательной установки, принятая за прототип, содержащая источник стартового разогрева катода-компенсатора, источник поджига, источник разряда, подключенный к аноду и катоду двигателя, источник питания катушек намагничивания и управляющих электромагнитных клапанов для подачи рабочего тела в двигатель. В цепи источника питания разряда установлен датчик разрядного тока, по сигналу которого включается источник питания катушек намагничивания [2].

Недостатком известного схемного решения является то, что запуск УЗДП происходит без магнитного поля, вследствие чего в течение времени включения катушек намагничивания (до нескольких десятков миллисекунд) величина тока разряда ограничивается лишь активно-реактивным сопротивлением контура, содержащим источник питания разряда и разрядный промежуток ускорителя, и может в несколько десятков раз превышать номинальный уровень разрядного тока. Такой характер запуска может привести к повреждению как системы электропитания, так и собственно ускорителя и требует повышенной стойкости оборудования к пиковым нагрузкам, что достигается за счет увеличения его массы.

При создании изобретения решалась задача улучшения пусковых характеристик УЗДП, а именно: исключения пускового броска тока разряда большой амплитуды и повышения надежности запуска многорежимного по току и напряжению разряда ускорителя, работающего на различных РТ.

Поставленная задача решена за счет того, что в системе электропитания УЗДП, содержащей источники стартового разогрева катода-компенсатора и инициирования в нем поджигного разряда, источники питания клапанов подачи расхода рабочего тела, источник питания разряда с датчиком тока разряда, отключающем источник накала и инициирования поджигного разряда, а также источник питания катушек намагничивания, в цепь питания катушек намагничивания включено токовое реле, нормально разомкнутые контакты которого подключены к балластному сопротивлению, установленному в цепь разряда.

Введение балластного сопротивления ограничивает пусковой ток разряда, а зажигание разряда в ускорителе происходит без магнитного поля, что не препятствует его возникновению и развитию, в результате чего увеличивается надежность запуска. Автономное питание катушек намагничивания УЗДП обеспечивает возможность создания оптимального магнитного поля для различных уровней напряжения и тока разряда, в также различных РТ.

На фиг. изображена схема системы электропитания и управления УЗДП.

К УЗДП 1, содержащему анод 2, катод-компенсатор 3, со стартовым нагревателем 4 и поджигным электродом 5, а также катушки намагничивания 6, подключена система 7 электропитания и управления, которая содержит источники 8, 9, 10, 11, 12 питания накала катода, поджига, катушек намагничивания, электроклапанов подачи РТ и разряда. В цепи источника 12 питания разряда установлены балластное сопротивление 13 и датчик тока 14, нормально замкнутые контакты 15 и 16 которого установлены в цепи питания источников 8 и 9, а нормально разомкнутые контакты 17 - в цепи источника 10 электропитания катушек намагничивания последовательно с обмоткой токового реле 18, нормально разомкнутые контакты 19 которого подключены к балластному сопротивлению 13. В анод 2 и катод 3 через электроклапан 20 подается РТ.

Система электропитания УЗДП работает следующим образом. В системе электропитания и управления 7 формируются команды на включение источников питания 9, 10 и 12. После прогрева катода 3 с помощью стартового нагревателя 4 до рабочих температур включается источник 11, открывается электроклапан 20, в результате чего в катод 3 и анод 2 подается РТ. Затем включается источник 9 поджига. После зажигания разряда в ускорителе через датчик тока 14 потечет ток, ограниченный балластным сопротивлением 13 до уровня номинального тока разряда. При этом датчик тока 14 отключит источники питания 8 и 9 и включит источник питания 10, замкнув контакты 17. При достижении 0,5...0,8 номинального тока намагничивания включается токовое реле 18, замыкающее контакты 19, подключенные к сопротивлению 13.

Формула изобретения

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ УСКОРИТЕЛЯ С ЗАМКНУТЫМ ДРЕЙФОМ ЭЛЕКТРОНОВ И ПРОТЯЖЕННОЙ ЗОНОЙ УСКОРЕНИЯ, содержащая источник электропитания накала, подключенный к стартовому нагревателю катода источник инициирования поджигного разряда, подключенный соответственно к катоду и поджигному электроду, автономный источник электропитания катушек намагничивания, источник электропитания разряда, подключенный к катоду и аноду ускорителя, и включенный в цепь разряда датчик разрядного тока, нормально замкнутые контакты которого включены в цепь электропитания накала и инициирования поджигного разряда, а нормально разомкнутые контакты включены в цепь питания катушек намагничивания, отличающаяся тем, что в электрическую цепь питания катушек намагничивания дополнительно включено токовое реле, а в цепь разряда - балластное сопротивление, при этом нормально разомкнутые контакты токового реле подключены к цепи разряда параллельно баластному сопротивлению.

РИСУНКИ

Рисунок 1