Высоковольтный каскадный тороидальный трансформатор Советский патент 1990 года по МПК H02M7/19 H02M7/10 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в конструкции каскадных трансформаторов и трансформаторно-выпрямительных (инверторных) устройств высокого и сверхвысокого напряжения различного применения.

Целью изобретения яв-ляется улучшение массогабаритных показателей и технологичности высоковольтного каскадного трансформатора.

На фиг.1 приведена схема трансформатора; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Устройство содержит первичную тороидальную обмотку, образованную соединением ряда Г-образных полувит- ков 1 и 2. Для подключения к источнику питания переменного тока первичная обмотка возбуждения имеет выводы 3 и 4. Обмотка возбуждения охватывает колонну из нескольких концентрических тороидальных магнитопроводов 5 с уложенными на них вторичными обмотками 6. На каждом магнитопрово- де 5 может быть расположено несколько вторичных обмоток 6, соединенных перемычками 7 последовательно, параллельно или смешанно в зависимости от напряжения и мощности каскада.

Тороидальная обмотка возбуждения выполнена так, что оставляет свобод- сектор тора 8, необходимый для выводов 9 и 10 высокого напряжения от внутренней высоковольтной системы

Высоковольтные выводы 9 и 10 Могут быть ориентированы в любом направлении в плоскости, проходящей через середину свободного от первичной обмотки сектора 8.

В случае использования такого каскадного трансформатора в схеме инвер торно-выпрямительного устройства в указанном секторе может быть расположен высоковольтный выпрямительно- йнверторный мост.

Поскольку первичная обмотка возбуждения каскада имеет, как правило, небольшое количество витков в предег лах единиц или десятков, то относительно просто может быть выполнена полой, например, из трубы, в которой может циркулировать какой-либо теплоноситель, .например вода. В этом случае эта обмотка может выполнять функ ции радиатора для отвода.тепловых потерь всей системы каскадного транс форматора.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Вся активная часть каскадного трансформатора помещается в корпус 11 с фланцами 12 для выводов обмоток, заполняемый какой-либо изоляционной средой, например шестифтористой серой (SFC).

Трансформатор работает следующим образом.

Выводы 3 и 4 первичной обмотки возбуждения подключаются к источнику переменного ток необходимой мощности, напряжения и частоты. В каждой вторичной обмотке 6 индуктируются синфазные ЭДС. При последовательном соединении согласно включенных вторичных обмоток на высоковольтных выводах 9 и 10 действует напряжение, равное произведению напряжения, индуктированного в одной обмотке, на количество последовательно и согласно соединенных обмоток. Параллельное соединение ряда обмоток позволяет увеличить принимаемую каскадом токовую нагрузку. При этом необходимо, чтобы внутренние импедансы и ЭДС обмоток, соединяемых параллельно, мало отличались одна от другой. При любых схемах соединения обмоток мощность каскада равна сумме мощностей всех вторичных обмоток, поэтому аксиально-концентри ческое секционирование вторичной системы каскадного тороидального трансформатора с общей обмоткой возбуждения позволяет построить тороидальную систему любой требуемой мощности.

Предлагаемое изобретение наиболее эффективно может быть использовано при разработке высоковольтных каскадных трансформаторов с пленочно- газовой изоляцией на напряжение от сотен киловатт до единиц мегаватт при питающем напряжении повышенной частоты (1000 Гц и более). Преимущества особо ощутимы для аморфной стали с малыми потерями. При использовании аморфных сплавов, например, марки 9КСР напряжение единичного элемента каскадного трансформатора может быть 100 кВ и выше без применения специального, например принудительного, жидкостного охлаждения магнитопровода, что весьма проблематично для магнитопроводов, находящихся под высоким электрическим потенциалом.

В этом случае каскадный трансформатор напряжением 1,5 MB может иметь

высоту не более 1,5 м при диаметре котла около 2 м,

Снижение габаритов трансформатора приводит к уменьшению габаритов и веса котла (корпуса), что позволяет разрабатывать компактные высоковольтные серии источников питания и преобразовательных устройств, необходимых в различных новых технологических установках.

Формула изобретения

1.Высоковольтный каскадный тороидальный трансформатор, содержащий общую для всех элементов каскада первичную обмотку возбуждения, охватывающую магнитную систему, собранную из тороидальных сердечников, несущих секционированные вторичные высоковольтные обмотки и высоковольтные

3е) 156

выводы, отличающийся тем, что, с целью улучшения массоглбарит- ных показателей и технологичности, магнитная система состоит из нескольких концентрических колонн тороидальных сердечников, вторичные обмотки, расположенные на всех сердечниках, состоят из двух симметричных ветвей и образуют по высоте колонны цилиндрический изолированный секториальный слой, в котором уложены перемычки, соединяющие концы ветвей и отдельных секций, а высоковольтные выводы установлены в плоскости симметрии изолированного сек- ториального слоя.

10

15

2.Трансформатор по п,1, о тли - 20 чающийся тем, что первичная обмотка возбуждения собрана из Г-образных трубчатых полувитков.

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в питании высокого и сверхвысокого напряжения. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и технологичности. Устройство содержит первичную тороидальную обмотку, образованную соединением ряда Г-образных полувитков 1 и 2. Для подключения к источнику питания переменного тока обмотка возбуждения имеет выводы 3 и 4. Обмотка возбуждения охватывает колонну из нескольких концентрических тороидальных магнитопроводов 5 с уложенными на них вторичными обмотками. Тороидальная обмотка возбуждения выполнена таким образом, что оставляет свободным сектор тора, необходимый для выводов 9 и 10 высокого напряжения от внутренней высоковольтной системы. Эти выводы могут быть ориентированы в любом направлении в плоскости, проходящей через середину свободного от первичной обмотки сектора. В каждой вторичной обмотке индуктируются синфазные ЭДС. При последовательном соединении согласно включенных вторичных обмоток на высоковольтных выводах 9 и 10 будет действовать напряжение, равное произведению напряжения, индуктированного в одной обмотке, на количество последовательно и согласно соединенных обмоток. При любых схемах соединения обмоток мощность каскада равна сумме мощностей всех обмоток. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.