Высоковольтное трансформаторно-выпрямительное устройство Советский патент 1989 года по МПК H01F38/16 H02M7/10 

Изобретение относится к электро- технике, в частности к трансформатор- |ным высоковольтным источникам пита- Иия, используемым в ускорительной Технике и электронно-лучевых техноло- |гиче ских установках,

; - Цель изобретения - повышение уров- |ня рабочего напряжения и уменьшение / ассоГабаритных показателей.

I На чертеже приведена схема устрой- |ства,

I Трансформаторно-вьтрямительное устройство содержит первичную плоскую рамочную обмотку 1, охватывающую ко- понну тороидальных магнитопроводов 2, На каждом магнитопроводе 3 рас- . положены основная А и дополнительная 5 вторичные обмотки, которые занимают симметрично ориентированные сектора 6 и 7 вдоль окружности. В каждой ступени каскада 8 выпрямители соеди- |нены последовательно.перемычкой 9, |их общий полюс 10 подключен отводом ;11 к соответствующему магнитопроводу ;Вьшоды 12 первичной обмотки подключа- |ются к высокочастотному источнику, |полюс 13 -мостового каскада заземляет- |ся, а полюс 14 подключается к нагрузке, i Устройство работает следующим об- |разом,

I Вьюоды 12 первичной рамочной обмот |Ки подключаются к высокочастотному Iпреобразователю (f 1-1+ кГц), В I основных и дополнительных вторичных I обмотках индуктируются высокочастот- |ные ЭДС, которые при равном числе I витков также равны и синфазны. На ;каждом магнитопроводе 3 формируется I выпрямленное пульсирующее напряжение |и фиксируется потенциал полюса 10, равный половине выпрямленного напря- ;жения двух вторичных обмоток, Поэто- ;му максимальное напряжение между обмотками 4 и 5 и магнитопроводом не будет превышать индуктированного напряжения только одной обмотки, при этом изоляция трансформаторных ступеней будет подвергаться воздействию только униполярного напряжения.

Введение дополнительных вторичных обмоток и выпрямительных мостов в. каждую ступень каскада с симметрично

Так для трансформаторно-выпрями- тельного устройства на уровень вьт- рямленного напряжения Ud vl,5 MB каскад собирается из 12 ступеней, каждая вторичная обмотка рассчитывается и изолируется на напряжение 70 кВ, Этот уровень напряжения обес- с,- печивается на тороидальных магнито- проводах с пленочно-элегазовой изоляцией при рабочих напряженностях электрического поля до 50 кВ/мм, Реализация главной изоляции между первичной рамочной обмоткой 1 и выходной ступенью каскада требует использования кольцевых сердечников со средним диаметром л/900 мм. На таких сердечниках секторы 6 и 7 могут быть достаточно разнесены по азимуту, чтобы обеспечить прочность по поверх ности магнитопровода в пределах ступени (порядка 70 кВ),. Каждая вторичная обмотка 4 и 5 может вьтол няться многослойной с градированной пленочной изоляцией, т.е, изменяющейся по величине по азимуту магнитопровода. При использовании вентиль ных секций типа СДП (на 0,4 А и 130 кВ), скомпонованных в виде двух секториш1ьн1ых колонн, расположенных симметрично по отношению к вторичориентацией I (слева и справа по отно- ным обмоткам, полная высота устройшению к вертикальной плоскости сим, метрии колонны магнитопроводов) обеспечивает увеличение коэффициента заполнения рабочего объема активныства, не превышает 2000 мм (в котле)

Технико-экономическая эффективность устройства определяется они- жением расхода активных материалов.

0

5

5 0 0

5

0

5

0

ми элементами и улучшает массогаба- ритные показатели.

Последовательное включение ступеней каскада в пределах каждой ступени и подключение их общего полюса к соответствующему магнитопроводу V снижает вдвое уровень высокого напряжения, воздействующего на изоляцию каждого трансформаторного модуля,, Кроме того, высокое напряжение, воздействующее в этом случае на слоевую изоляцию, имеет пульсирующий характер, что позволяет уменьшить толщину изоляционных слоев.

Такое решение позволяет для выбранного типа и конструкции изоляции увеличить предельно допустимое рабочее напряжение каждой ступени и всего устройства в целом.

Устройство может использоваться при разработке источников питания на напряжение порядка 1-2 мВ с пленочно-элегазовой изоляцией.

Так для трансформаторно-выпрями- тельного устройства на уровень вьт- рямленного напряжения Ud vl,5 MB каскад собирается из 12 ступеней, каждая вторичная обмотка рассчитывается и изолируется на напряжение 70 кВ, Этот уровень напряжения обес- с,- печивается на тороидальных магнито- проводах с пленочно-элегазовой изоляцией при рабочих напряженностях электрического поля до 50 кВ/мм, Реализация главной изоляции между первичной рамочной обмоткой 1 и выходной ступенью каскада требует использования кольцевых сердечников со средним диаметром л/900 мм. На таких сердечниках секторы 6 и 7 могут быть достаточно разнесены по азимуту, чтобы обеспечить прочность по поверхности магнитопровода в пределах ступени (порядка 70 кВ),. Каждая вторичная обмотка 4 и 5 может вьтол- няться многослойной с градированной пленочной изоляцией, т.е, изменяющейся по величине по азимуту магнитопровода. При использовании вентильных секций типа СДП (на 0,4 А и 130 кВ), скомпонованных в виде двух секториш1ьн1ых колонн, расположенных симметрично по отношению к вторич ным обмоткам, полная высота устройным обмоткам, полная высота устройства, не превышает 2000 мм (в котле).

Технико-экономическая эффективность устройства определяется они- : жением расхода активных материалов.

Почти вдвое снижается вес магнитопро- водов за счет сокращения их чи.сла и существенно снижается расход твердой изоляции.

Снижение массагабаритных показателей при заданном уровне выходного . напряжения приводит . также к уменьшению суммарных потерь в магнитопро- воде и изоляции, что позволяет разрабатывать компактные высоковольтные источники питания, необходимые в технологических электронно-лучевых и лазерных установках и для радиацион- но-химической обработки материалов и изделий.

Формула изобретения

Высоковольтное трансформаторно- вьтрямительное устройство, содержащее первичную плоскую рамочную обмотку, охватывающую колонну тороидальных магнитопроводов и ступени каскада, образованные магнитопроводами, несущими вторичные высоковольтные обмотки, подключенные к выпрямительным мостам, отличающееся тем, что, с целью повьшения уровня рабочего напряжения и уменьшения массогабаритных показателей, каждая сту- пень каскада снабжена дополнитель- йой вторичной обмоткой и выпрямительным мостом, дополнительная и основная обмотки занимают симметрично

ориентированные секторы вдоль окружности каждого магнитопровода, а основные и дополнительные выпрямительные мосты образуют две . колонны, расположенные симметрично, при этом в

пределах ступеней каскада мостовые вьшрямители включены последовательно, а их общий полюс подключен к cor ответствующему магнитопроводу.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к трансформаторным высоковольтным источникам питания, используемым в ускорительной технике и технологии. Изобретение позволяет повысить уровень рабочего напряжения и уменьшить массогабаритные показатели за счет введения дополнительных вторичных обмоток и выпрямительных мостов в каждую ступень каскада с симметричной ориентацией, что обеспечивает увеличение коэффициента заполнения рабочего объема активными элементами. Трансформаторно-выпрямительное устройство содержит первичную плоскую рамочную обмотку 1, охватывающую колонну тороидальных магнитопроводов 2. На каждом магнитопроводе 3 расположены основная 4 и дополнительная 5 вторичные обмотки, которые занимают симметрично ориентированные секторы 6 и 7 вдоль окружности. В каждой ступени каскада 8 выпрямители соединены последовательно перемычкой 9. Выводы 12 первичной рамочной обмотки подключаются к высокочастотному преобразователю. В основных и дополнительных вторичных обмотках индуктируются высокочастотные ЭДС, которые при равном числе витков также равны и синфазны. На каждом магнитопроводе 3 формируется выпрямленное пульсирующее напряжение и фиксируется потенциал полюса 10, равный половине выпрямленного напряжения двух вторичных обмоток. 1 ил.

Составитель В.Лисин Редактор И.Сегляник Техред М.Дидык

Заказ 5257/50

Тираж 696

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Корректор С.Черни

Подписное