ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 2006 года по МПК H01F30/10 H05G1/10 

Объект изобретения

Как указано в заглавии этого описания, данное изобретение относится к высоковольтному трансформатору, который характеризуется обладающим новизной распределением элементов, определяющих конфигурацию меньшего размера, с меньшим весом и меньшей стоимостью.

Эти характеристики высоковольтного трансформатора позволяют скомбинировать его с электронным оборудованием таким образом, что оно будет иметь меньший объем, сниженную цену и меньшую себестоимость. В этих целях концепция нового распределения составных элементов трансформатора также предусмотрена в конфигурации или распределении элементов, составляющих прочее электронное оборудование.

Данное изобретение предпочтительно применимо для рентгеновских излучателей, используемых для получения рентгеновских снимков, но очевидно, что его также можно использовать в любом электронном оборудовании, для которого требуется высоковольтный трансформатор.

Область техники

Основное оборудование обычного рентгеновского кабинета - это рентгеновская трубка, запитываемая от высоковольтного трансформатора. Этот высоковольтный трансформатор обычно находится в нескольких метрах (от 4 до 30 м) от рентгеновской трубки. Соединение между ними осуществляется с помощью специальных кабелей высокого напряжения, недостаток которых в их высокой стоимости.

По причине своей громоздкости кабели высокого напряжения неудобны в том отношении, что препятствуют подвижности рентгеновской трубки при позиционировании луча в нужное место.

Для упрощения монтажа, снижения стоимости и уменьшения общего объема оборудования известно использование рентгеновских излучателей, которые представляют собой устройство, комбинирующее рентгеновскую трубку и высоковольтный трансформатор, при этом исключается необходимость использования кабелей высокого напряжения.

Наибольшая трудность конструирования рентгеновского излучателя заключается в обеспечении нужной электроизоляции между разными составляющими элементами (трансформаторы, разъемы высокого напряжения, выпрямители, фильтры, делители напряжения, шунты, разрядники, кабельная сеть, и пр.). Изоляцию можно выполнить тремя способами:

а) вакуумное наполнение в сухой среде всего внутреннего пространства излучателя изолирующей жидкостью или газообразной текучей средой, обычно силиконовым маслом или минеральным маслом, поскольку с ними удобно работать, и стоимость их низкая;

б) использование твердых изоляционных материалов, таких как пластмасса, стекло, фаянс, смолы и пр.;

в) все устройство целиком заключают внутри высоковольтных изолирующих смол или силиконов в вакууме.

В любом случае для обеспечения надлежащей изоляции разные компоненты или элементы необходимо отделять друг от друга некоторым расстоянием в зависимости от напряжения, прилагаемого между компонентами.

Обычно компоненты рентгеновского излучателя имеют разные геометрические формы и разные размеры, и абсолютно необходимо сохранять минимальное изолирующее расстояние между точками, имеющими самое высокое напряжение. В большинстве случаев это означает, что расстояние изоляции между менее важными точками является излишним. Следовательно, общий объем рентгеновского излучателя превышает строго необходимый объем. Помимо этого лишний объем нужно заполнить изолирующим материалом, что значительно увеличивает вес и, прежде всего, стоимость излучателя.

Для решения этой проблемы в известном уровне техники используют высокочастотные высоковольтные трансформаторы, но хотя это решение облегчает проблему, излучатели при этом продолжают оставаться излишне крупными, тяжелыми и дорогостоящими.

Описание изобретения

Для устранения упоминаемых недостатков, в соответствии с данным изобретением, разработан новый высоковольтный трансформатор, отличающийся тем, что его обычные составные высоковольтные элементы расположены таким образом, что уровень нулевого напряжения, или уровень заземления, расположен в центральной зоне, и от этой зоны отрицательный потенциал постепенно возрастает к одному из концов, а положительный потенциал постепенно возрастает к противоположному концу.

Таким образом, элементы самого низкого напряжения расположены наиболее близко друг к другу, а элементы самого высокого напряжения отделены друг от друга в наибольшей степени, в результате чего основное преимущество этой структуры состоит в том, что элементы не нужно изолировать друг от друга; и значительно сокращается расстояние, которое должно отделять их друг от друга; и поэтому их объем, вес и стоимость также уменьшаются.

Что касается обычных низковольтных содержащихся в трансформаторе элементов, то они отделены от высоковольтных элементов изолирующими средствами.

В соответствии с одним из примеров воплощения данного изобретения изолирующее средство для отделения друг от друга высоко- и низковольтных элементов является изолирующей перегородкой.

Помимо этого, изобретение также отличается тем, что описываемый трансформатор комбинируют с электронным оборудованием такого типа, для которого требуется высоковольтный источник питания, в результате чего и трансформатор, и прочие компоненты располагаются таким образом, что уровень заземления находится в центральной зоне, и от нее отрицательный потенциал постепенно возрастает к одному из концов, а положительный потенциал постепенно возрастает к противоположному концу, тем самым создавая напряжения равных потенциалов на одинаковом расстоянии от уровня заземления между разными элементами, составляющими электронное оборудование. Поэтому какая-либо изоляция между ними не нужна, и расстояние, которое должно их разделять, значительно сокращается. Помимо этого, элементы, занимающие одну и ту же зону потенциала, никоим образом не влияют на паразитную емкость, и поэтому нет ограничений ни в отношении их близости, ни в отношении их обращенной друг к другу поверхности.

Следовательно, за счет расположения элементов таким образом их уровни напряжения соответствуют занимаемой ими зоне потенциала; и это обстоятельство обеспечивает возможность приблизить элементы друг к другу почти до их контакта.

Эта конфигурация облегчает сборку элементов, что в свою очередь уменьшает объем сборочной работы, поскольку операции расположения и размещения облегчаются благодаря меньшему объему и весу.

Помимо этого обеспечивается повышенная функциональная надежность, и снижается электростатическое напряжение в высоковольтных изоляторах, которые представляют собой изолирующую текучую среду, заполняющую внутреннее пространство рентгеновского излучателя.

Согласно одному из примеров воплощения данного изобретения постепенное возрастание напряжения к концам является линейным.

Для пояснения этого описания к нему прилагаются чертежи, составляющие его неотъемлемую часть, на которых только в целях пояснения, но не ограничения представлен объект данного изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 схематически изображает вертикальную проекцию внутреннего пространства рентгеновского излучателя согласно возможному осуществлению данного изобретения.

Фиг.2 схематически изображает горизонтальную проекцию рентгеновского излучателя, изображенного на фиг.2.

Фиг.3 схематически изображает боковую проекцию внутреннего пространства излучателя, изображенного на фиг.1, 2.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Ниже приводится описание изобретения со ссылкой на упоминаемые выше чертежи.

Трансформатор согласно рассматриваемому изобретению имеет конфигурацию, состоящую из вторичных обмоток 1, расположенных таким образом, что уровень нулевого напряжения, или уровень 2 заземления, расположен в срединной зоне обмотки, и из этой зоны отрицательный потенциал возрастает к первому концу 3, и положительный потенциал также возрастает ко второму концу 4.

Согласно поясняемому в качестве примера воплощению трансформатор имеет восемь вторичных обмоток и напряжение -80 кВ в первом конце 3, и +80 кВ во втором конце 4; причем указанные напряжения линейно возрастают от уровня 0 к указанным концам, как упоминалось выше.

Прочие образующие трансформатор высоковольтные элементы, такие как выпрямитель, фильтр и резистивный делитель, помещены в блоке 8 и расположены идентично расположению вторичных обмоток трансформатора таким образом, что между вторичными обмотками 1 и блоком 8 создаются эквипотенциальные линии, в результате чего отделяющее их друг от друга расстояние можно свести к минимуму.

Что касается низковольтных компонентов трансформатора, в основном состоящих из его первичной обмотки 5, то можно сказать, что они отделены от высоковольтной части с помощью изолирующей перегородки 6, которая в данном осуществлении имеет форму буквы L, и поэтому совершенно изолирована от вторичных обмоток 1 и от блока 8 (высоковольтного).

Низковольтные элементы (5) выполнены на первой ветви магнитного сердечника (7), и вторичная высоковольтная обмотка (1) выполнена на второй ветви магнитного сердечника (7).

В приводимом в качестве примера осуществлении трансформатор образует часть рентгеновского излучателя 9, который, помимо высоковольтного трансформатора, содержит рентгеновскую трубку 10, выполненную аналогично трубке, описываемой относительно блока 8, и также содержит разные вторичные обмотки 1 трансформатора, т.е. его центральная часть расположена в соответствии с уровнем 2 нулевого напряжения, и положительные напряжения возрастают линейно к концу 4, и отрицательные напряжения возрастают к концу 3; в результате чего, когда созданы эквипотенциальные линии, необходимость изолировать их устраняется, и поэтому рентгеновскую трубку 10 можно сблизить почти до контакта с блоком 8 или со вторичными обмотками 1. Эта компоновка никоим образом не влияет на паразитную емкость, и поэтому не существует каких-либо ограничений ни с точки зрения их близости, ни с точки зрения поверхности обращения между ними. Поэтому такая структура значительно уменьшает объем.

Помимо изоляции 6 излучатель 1 обычно наполняют изолирующей текучей средой, и поскольку она имеет меньший объем, для него требуется меньшее количество этой изолирующей текучей среды.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтном электронном оборудовании, а частности в рентгеновских излучателях. Технический результат состоит в уменьшении габаритов и стоимости, упрощении монтажа. Высоковольтный трансформатор состоит из включающих первичную низковольтную обмотку низковольтных элементов, отделенных изолирующим средством от высоковольтных элементов, включающих высоковольтные вторичные обмотки. Уровень нулевого напряжения или уровень заземления высоковольтных элементов находится в их срединной зоне между первым концом, в направлении которого постепенно возрастает отрицательный потенциал напряжения, и вторым концом, в направлении которого постепенно возрастает положительный потенциал напряжения. Высоковольтные элементы расположены идентично расположению высоковольтных вторичных обмоток так, что высоковольтные вторичные обмотки и высоковольтные элементы с равными потенциалами напряжения находятся на одинаковом расстоянии от уровня нулевого напряжения или уровня заземления. Высоковольтные элементы с самым низким потенциалом напряжения расположены наиболее близко друг к другу, а с самым высоким потенциалом напряжения - отделены друг от друга в наибольшей степени. Низковольтная первичная обмотка размещена на первой ветви магнитного сердечника, а вторичная высоковольтная обмотка - на его второй ветви. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Высоковольтный трансформатор, состоящий из включающих первичную низковольтную обмотку низковольтных элементов, отделенных изолирующим средством от высоковольтных элементов, включающих высоковольтные вторичные обмотки, уровень нулевого напряжения или уровень заземления которых находится в их срединной зоне между первым концом, в направлении которого постепенно возрастает отрицательный потенциал напряжения, и вторым концом, в направлении которого постепенно возрастает положительный потенциал напряжения, при этом высоковольтные элементы расположены идентично расположению высоковольтных вторичных обмоток так, что высоковольтные вторичные обмотки и высоковольтные элементы с равными потенциалами напряжения находятся на одинаковом расстоянии от уровня нулевого напряжения или уровня заземления, отличающийся тем, что высоковольтные элементы с самым низким потенциалом напряжения расположены наиболее близко друг к другу, а высоковольтные элементы с самым высоким потенциалом напряжения отделены друг от друга в наибольшей степени, причем низковольтная первичная обмотка размещена на первой ветви магнитного сердечника, а вторичная высоковольтная обмотка - на его второй ветви.2. Высоковольтный трансформатор по п.1, отличающийся тем, что изолирующий элемент, отделяющий высоковольтные элементы от низковольтных элементов выполнены в виде изолирующей перегородки.3. Высоковольтный трансформатор по п.1, отличающийся тем, что указанное постепенное возрастание потенциала напряжения от уровня нулевого напряжения или уровня заземления к указанным концам является линейным.4. Рентгеновский излучатель, содержащий высоковольтный трансформатор по любому из пп.1-3, рентгеновскую трубку, выполненную таким образом, что уровень нулевого напряжения или уровень заземления находится в срединной зоне рентгеновской трубки в соответствии с уровнем нулевого напряжения или уровнем заземления указанного высоковольтного трансформатора, а ее положительный потенциал напряжения возрастает к одному концу высоковольтных вторичных обмоток, а отрицательный потенциал - к другому концу высоковольтных вторичных обмоток указанного высоковольтного трансформатора так, что равные потенциалы напряжения рентгеновской трубки находятся на одинаковом расстоянии от уровня нулевого напряжения или уровня заземления.