Высоковольтный импульсный трансформатор Советский патент 1984 года по МПК H01F19/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторам, и может быть иснользовано в высоковольтных импульсных, преобразовательных, силовых и ис пытательных трансформаторах, применяемь х для энергопитания различных высоковольтных электрических устройств. Известны высоковольтные трансформаторы с тороидальным магнтопроводом, несущим первичную и вторичную обмотки 1. Однако известные трансформаторы имеют недостатки технологического характера. В станках для тороидальной намотки необходимо перематывать обмоточный провод с бабины на шпулю станка и затем со шпули на трансформатор. При неоднократной перемотке увеличиваются нарушения изоляции провода. Кроме того, наличие изоляции с различными диэлектрическими проницаемостями ухудшают электрическую прочность и ведут к неоднородности электрического поля. Известна также конструкция импульсного трансформатора на весьма высокое напряжение, содержащая бак, крепежный каркас с тороидальным магнитопроводом, несущим первичную и вторичную обмотки, зафиксированные с помощью боковых изоляционных щек 2. Недостатком данного устройства является неразъемность конструкции вторичной обмотки, что ухудшает надежность при эксплуатации, при необходимости разборки и замены части изоляционного каркаса. Кроме того, невозможно обеспечить жесткость обмотки, так как натяжение последующих витков приводит к ослаблению предыдущих. При этом возможно провисание витков и их короткое замыкание. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является высоковольтный трансформатор, содержащий бак, крепежный каркас, изоляционные сепараторы, диэлектрические стяжки, тороидальный магнитопровод, несущий первичную обмотку, расположенную внутри многовитковой вторичной обмотки, зафиксированной изоляционными несущими элементами, и барабан с волнообразными щеками, каждый виток вторичной обмотки выполнен в виде стержней-проводников, расположенных параллель.. но оси мапнитопровода, и шин-перемычек, соединяющих концы стержней 3. Несмотря на частичную разъемность, конструкция имеет следующие недостатки: наличие громоздких изоляционных несущих элементов (щек), в которых зафиксированы стержни вторичной обмотки и которые не позвояют полностью создать разборную конструкцию; меха1ническая обработка громоздких несущих элементов (щек) требует наличия специальных расточных станков с больщим поворотным столом. Кроме того, громоздкие изоляционные несущие элементы (щеки) требуют дополнительной полировки и доводки, так как незначительное нарушение их поверхности (царапины, микротрещины) могут привести при работе мощного импульсного трансформатора к возникновению электрической короны, которая в свою очередь может вызвать пробой в изоляции. Недостатком конструкции является также то, что наличие громоздких изоляционных несущих элементов (помимо недостаточной технологичности) ухудщает однородность электрического поля (в силу различных диэлектрических проницаемостей у изоляционных несущих элементов (щек) и трансформаторного масла), кроме того, указанные несущие элементы (щеки) затрудняют циркуляцию трансформаторного масла, что ухудшает тепловой режим всего трансформатора. С увеличением мощности импульсного трансформатора, увеличиваются его габариты, еле довательно, и без того громоздкие несущие элементы (щеки) увеличиваются в размерах. Все это значительно снижает надежность всего трансформатора. Цель изобретения - повышение технологичности изготовления, повышение надежности и удобства сборки и разборки, повышение электрической прочности, уменьшение габаритов и увеличение путей утечки токов. Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном импульсном трансформаторе, содержащем бак, крепежный каркас, изоляционные сепараторы, диэлектрические стяжки, тороидальный магнитопровод, несущий первичную обмотку, расположенную внутри многовитковой вторичной об.мотки, зафиксированной изоляционными несущими элементами, и барабан с волнообразными щеками, каждый виток вторичной обмотки выполнен в виде стрежней-проводников, расположенных параллельно оси магнитопровода, и шин-перемычек, соединяющих концы , крепежный каркас имеет диэлектрические планки, установленные на внешней стороне каркаса, а каждый изоляционный несущий элемент выполнен из двух С-образных частей с полувыступами в нижней ее части, каждый изоляционный сепаратор выполнен из двух С-образных элементов, при этом на полувыступы С-образных частей изоляционных несущих элементов установлен барабан с волнообразными щеками, а шины-перемычки установлены в виде усеченных конусов, вставленных один в другой, раструбы которых направлены в высоковольтную зону. Шины-перемычки в местах пространственного пересечения с соседними стержнямипроводниками выполнены искривленными по образующим поверхностям, вогнутости которых направлены в противоположные стороны от образующих соседних стержней. Диэлектрические стяжки и диэлектрические планки выполнены с развитой поверхностью, например волнообразной формы. На фиг. 1 изображен предлагаемый трансформатор, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1. на фиг. 4 - крепление вторичной обмотки. Трансформатор содержит первичную обмотку , собранную из полувитков 2, входные клеммы 3 и 4 первичной обмотки, выводы 5 и 6 вторичной обмотки 7, причем вторичная обмотка состоит из составны.х витков, которые содержат стержни-проводники 8, жестко последовательно соединенные с торцов шинами-перемычками 9. Стержнипроводники жестко установлены в С-образные элементы, образующие сепараторы 10 и полуобоймы 11 с диэлектрическими несущими частями С-образной формы 12, скрепленные диэлектрическими стяжками 13 к крепежному каркасу 14, который установлен в бак 15. Стержни-проводники 8 расположены внутри тороидального магнитопровода 16, установленного на бащмаке 17, и собраны в съемный барабан 18, который установлен и закреплен на полувыступах 19 стяжками. На щеках барабана 20 и кольцевых сепараторах 21 съемного барабана имеются концентрические ряды 22 и отверстия, разбитые по секторам 23 (угол dL). Кроме того, внутренние части щек барабана и кольцевые сепараторы 21 снабжены волнообразными вырезами 24 для увеличения длины путей утечки токов. На крыщке трансформатора установлен расщирительный бак 25. К крепежному каркасу 14 закреплены диэлектрические планки 26, которые при необходимости могут иметь развитую поверхность или волнообразную форму с целью увеличения «дорожки утечки токов. Шины-перемычки 9, установленные с торцов магнитопровода 16, имеют форму усеченного конуса 27, раструб которого направлен в сторону высоковольтной зоны. Кроме того, щины-перемычки 9 выполнены искривленными по образующим поверхностям, вогнутости 28 которых направлены вовнутрь щин. Бак трансформатора напонен трансформаторным маслом 29. Устройство, работает следующим обраПеременное импу,1ьсн)е на11рял е1П с электропитания первичной обмотки I подводится к входным клеммам 3 и 4. Высокое напряжение вторичной обмотки 7 снимает ся высоковольтным выводом 5 и низковольтным выводом 6. Полуобоймы 1 1 вторичной обмотки, выполненные совместно с лп:.1ектрическими несущи.ми частями С-образпом формы 12, металлическими стержнями-проводниками 8, и сочлененные с торцов ппшами-перемычками 9, обладают высокой механической прочностью и хорошо охлаждаются благодаря омыванию со всех сторон трансформаторным маслом. Установка полуобойм 11 дает полную взаимозаменяемость при монтаже. Внутренние стержни-проводники 8, расположенные внутри магнитонровода 16, образуют съемный барабан 18, что обеспечивает полную взаимозаменяемость стрежнейпроводников 8, щек-колец 20, кольцевых сепараторов 21, образующих съемный барабан 18 и удобную сборку и разборку трансформатора. С-образные элементы, образующие сепараторы 10, полуобоймы 11 со стержнямипроводниками 8, а также съемный барабан 18 образуют между собой зазоры, заполненные маслом, и обеспечивают доступ масла ко всем токонесущим деталям трансформатора, что значительно улучщает условия охлаждения. Исключение дорогостоящих операций по доводке и полировке громоздких изояционных щек вдвое повысило технологичность изготовления устройства. Выполнение вторичной обмотки в виде полуобойм полностью исключило зоны застоя масла, образованные ранее изоляционными несущими элементами (щеками), и тем самым тепловой режим трансформатора улучшился в 1,5 раза. Равномерное повыщение зазора (расстояния типа усеченного конуса) между вторичной и первичной обмотками в сторону высоковольтной зоны позволяет значительно улучшить однородность электрического и магнитного полей, что в свою очередь на 2% уменьшает искажение формы импульса.

1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий бак, крепежный каркас, изоляционные сепараторы, диэлектрические стяжки, тороидальный магнитопровод, несущий первичную обмотку, расположенную внутри многовитковой вторичной обмотки, зафиксированной изоляционными несущими эементами, барабан с волнообразны.мц щеками, каждый виток вторичной.обмотки выполнен в виде стержней-проводников, расположенных параллельно оси магнитопровода, и шин-перемычек, соединяющих концы стержней, отличающийся тем, что, с целью повыщения технологичности изготовления, повыщения надeжн(Jcти и уд()бстг5;| сборки и разборки, кремежньп KiipKac имеет .чиэ.юктрические н.панки, установ.Кнные на HHcmHcii стороне каркаса, а каждьп изоляциопньп) несущий э..меит выно.нен из дву.х С-образных частей с полувыстуиа.ми н нижней ее части, кажд| 111 изоляционньп сепаратор вьпюлнен из двух (.-с)бразн1,1Х :).1смент()в, при этом на по,|увыступы С-.образных частей изоляционных несущих элементов установлен барабан с волнообразными щеками, а Н1ины-неремычки установлены в виде усеченных конусов, вставг ленных один в другой, раструбы KOTopiiix направлены в высокопотенциальную .зону. 2.Трансформатор по п. . отличающийся тем, что, с целью повьппения у.пектрической прочности и уменьщения габаритов, 1ниныперемычки в местах иространственного ресечения с соседни.ми ст.ержнями-нроводни(Л ками выполнены искривленными по образуюншм поверхностям, вогнутости которых нанравлены в противоположные стороны от образуюпщх соседних стержней. 3.Трансформатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью увеличения nyrcii утечки тока, диэлектрические стяжки и диэлектрические планки выполнены с развгггой поверхностью, например волнообразной фор.со ю мы. со ел

W

n

Фиг.З

n

13

3

n

n

Фиг.Ц.