СИЛОВОЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Советский патент 1973 года по МПК B23K9/00 B23K15/00 

1

Известен силовой высоковольтный трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки с размещенным между «ими заземленньгм электростатическим экраном с низким омическим сопротивлением.

При -подключений высаковольтного выпряМИтел.я источника оитанил - электроннолучевой сварочной устаиоВКИ .к известному удается известными средствами обеопечить быстродействующую защиту высоковольтного выпрямителя при кратковременном разряде распределенной ем1кости силового высоковольтного трансформатора во время (Кратковременного пробоя в электронном излучателе без уменьшения коэффициента полезного действия источника питания.

Этот недостаток устраняется в предлагаемом трансформаторе за счет того, что между вторичной обмоткой силового высоковольтного трансформатора и заземленным электростатическим экраном с низким омическим сопротивлением размещен электроизолирова НЫЙ от них и заземленный дополнительный электростатический экран с высоким омическим сопротивлением.

На фиг. 1 показана электтросхема высоковольтного источника питания с двумя электростатическими экранами; на фиг. 2 - эквивалентная схема замещения при включении только одного электростатического экрана; Hia

фиг. 3 - эквивалентная схема замещения при дополнительном включении электростатического экрана с высоким объемны1М Оимическим сопротивлением.

Электростатический экран / с низким ом,ичеоким сопротивлением выполнен, например, в виде незам.кнутого витка из медной фольги (экран может быть изготовлен путем напыления меди или цинка на соответч;твующую

подложку), раз.мещен между первичной (низковольтной) обмоткой Wi и высоковольтной обмоткой (секци-и Wsi W22, ., 2п; Wzn+i по всей ее длине и заземлен (подключен к нулевому потенциалу выпря.мителя BI). Этот

экран защищает низковольтную обмотку Wi от попадания на нее высокого напряжения при пробое корпусной (изоляции. По нему же стекает на землю заряд, накопленный в распределительной емкости гла(вной изоляции

при пробое в электронном сварочном излучателе.

Дополнительный электростатический экран 2 с высоким омическим сопротивлением выполнен, например, в виде незамкнутого витка

(подобно сопротивлению МЛТ, или на вивкой тонкопроволочного нихрома, или нанесением на соответствующую подложку раствора карбонильного железа). Этот экран электрически изолирован от экрана 1 на величину полного

потенциала выпрямителя В и заземлен (подключей :к нулевому потенциалу выпрямителя i).

Нагрузкой .источ«И|ка питания является элбктрои.НЫЙ сварочный излучатель 3.

Емкостная схема замещения высоковольтного трансформатора Тр является достаточно сложной электрической цепью. При анализе влияния емкостных элементов на переходные процессы, возникающие (В этом силовом высоко|вольтно:м траноформаторе в момент коммутации со стороны высоковольтной нагрузки, необходимо учитывать собственную распределенную емкость высаиовольтного источника питания (локазанную лунктиром на фиг. 1), включающую емкость Сэо между вторичны-ми (высоковольтными) обмотками и экраном 2 и емкость Сээ между экранами 7 и 2. В эквивалентной схеме замещения, представленной на фиг. 3, учтены также: составляющая А; s объемного сопротивления экрана 2, включенная последовательно с Сэо, и составляющая э экрана 2, включенная параллельно Сээ.

Схема, показанная на фиг. 2, соответствует включению в .цепь только одного экрана 1. В этом случае разряд емкости Сэо осуществляется через последовательно включенный выпрямительный мост В. В данной цепи нет токоограничивающих элементов, и поэтому величина разрядного тока определяется величиной энергии, запасенной в емкости Сэо и в сопротивлении выпрямителя В.

Если схема замещения составлена с учетом экрана 2 с большим объемным сопротивлением Ro и э (см. фиг. 3), то при по:следовательном включении емкостей Сээ и Сэо суммарная емкость на землю уменьшается, а разрядный т-о« емкости ограничивается последовательно включенной цепочкой Сээ- КэКэ, и его величина при этом уменьшается (гао сравнению с предыдущим случаем). Это значит, что экран 2 включается в цепь разряда распределенной емкости высоковольтного трансформатора Тр тюлько время переходного процесса. За счет подбора величины СОпротивленйя лри конкретных величинах Сээ и СЭР можно обеспечить такой разрядный тюк собственной емкости вьюоковольтHOiro трансформатора, величина которого не превышает допустимую для выбранного выпрямительного моста В. Следует иметь в виду, что выполнение экрана 2 подобно известному сопротявлению МЛТ или с помощью железокарбонильных покрытий обеспечивает получение объемного активного сопротивления .

Эти особенности создают эффективную защиту выпрямителей (например, кремниевых диодов) во время переходных процессов, обусловленных коммутацией в электронном излучателе. Однако защиту всего источника

питания от устано-вившегося тока короткого замыкания необходимо обеспечивать за счет дополнительных мер, например, с помощью известной мaкcимav ьнoй токовой защиты или известного стабилизатора тока.

Применение описываемого трансформатора особенно эффективно при использовании кремниевых диодов, чувствительных ,к резкому нарастанию тока при пробое в электронном излучателе. Это резкое нарастание тока

определяется, в основном лазрядом распределенной емкости силового высоковольтного трансформатора, а амплитуда этой составляющей разрезного тока ограничивается только прямым сопротивлением высоковольтных диодов (другая составляющая тока пробоя нарастает до установившегося значения в за1висимости от активно-индуктивных параметров источника питания и питающей сети).

Предмет изобретения

Силовой высоковольтный трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки с размещенным между ними заземленным электростатическим экраном с низким омическим сопротивлением, отличающийся тем, что, с целью подключения высоковольтного выпрямителя источника питания электронно-лучевой сварочной установки к силовому высоковольтному трансформатору с обеспечением

быстродействующей защиты высоковольтного выпрямителя при кратковременном разряде распределенной емкости силового высоковольтного траясфор.матора без уменьшения коэффициента полезного действия источника

питания, между вторичной обмоткой сил01вого высоковольтного трансформатора и заземленным электростатичеоким экраном с низким омическим сопротивлением размещен электроизолированный от них и заземленный

дополнительный электростатический экран с высоким омическим сопротивлением.

0

1

10f