Импульсный трансформатор Советский патент 1977 года по МПК H01F19/08 

1

Изобретение относится к высоковольтным импульсным трансформаторам, работающим по принципу трансформатора Тесла, имеющим высокую связь между обмотками 0,4-0,6 и рассчитанным на генерирование напряжения 100 кв и более при длительностях импульсов 10 - 10 сек.

Известны импульсные трансформаторы Тесла, работающие в названном диапазоне напряжений и длительностей импульсов-. Здесь первичная и вторичная обмотки трансформатора расположены коаксиально, имеют примерно одинаковую высоту и помещены в герме-личный объем, заполненный качественным диэлектриком, например, под давлением, Вторичная обмотка намотана на цилиндре из оргстекла, внутри вторичной обмотки расположена нагрузка, в данном случае ускорительная трубка. В качестве емкости вторичного контура используется собственная 1,распредепенная) емкость - емкость между вторичной обмоткой и высоковольтным электродом и деталями, находящимися под потенциалом, близким к потенциалу земли, - котлом первичной обмотки и др.

Недостатком известной конструкции является относительно малая емкость вторичной обмотки и, как следствие этого, - малая энергия, запасаемая в этой емкости, и малый ток в нагрузке. Для увеличения вторичной емкости и тока нагрузки необходимо удлинять высоковольтный электрод и увеличивать габариты трансформатора. Подключение к высоковольтному электроду многих последовательно соединенных конденсаторов также увелич1шает размеры м усложняет конструкции.

Известен также трансформатор Тесла, в котором в качестве емкости вторичной обмотки использованы подключенные параллельно вторичной обмотке последовательно соединенные и жестко скрепленные между собой конденсаторы, размещенные вдоль оси трансформатора.

Недостатками такой конструкции 5юляют- ся наличие большого количества последователько соединеш-1ых конденсаторов и сложность обеспечения жесткости соединения этих конденсаторов между собой. Это затруднительно при использовании трансфор- матора в установках испытывающих больш ; ускорения. Цепь изобретения - повышение надежнос гране форматора. Это достигается тем, что в импульсном трансформаторе конденсатор выполнен в вид герметичной цилиндрической колбы, выполнершой из диэлектрического материала, зап ненной жидкостью с высокой диэлектрической постоянной, и электродов, расположенны у торцев внутри колбы, а вторичная обмотка размешена поверх колбы. На чертеже изображено предлагаемое уст ройство QSIO содержит первичную обмотку 1 и вторичную обмотку 2, ,намота1шую на г-ер- метичз ую цилиндрическую стеклянную колбу 3 с впаянными у ее тордов электродами 4 и 5, Колба 3 и первичная обмотка 1 укреплены на плато 6. Электрически электрод 3 соединен с нижним витком 7 вторич ной обмотки, находящимся под потенциалом земли. Электрод 4 соединен с верхним вы. - соковольтным витком 8. Плотно около витк 8 размеще} обруч 9, который выполнен из изоляционного материала и затем обмотан проводом. Высоковольтный электрод 10 также имеет высокий потенциал и предназначен для подсоединения к нему нагрузки. Колба 3 заполнена жидкостью с высокой диэлектрической постоянной, например дист лированной водой 11. Экран 12 изготовлен из проводящего материала, из металла со дмногими разрезами или эпоксидной смолы с добавлением графита. Электрически экран 12 подсоединен к средней части обмотки 2. На верхней кромке выполнено закругление 13, обеспечивающее минималь ную напряженность электрического поля. Работает предлагаемое устройство следующим образом На первичную обмотку 1 подается напряжение. Собственные частоты контуров первичной и вторичной обмоток 1 и 2 подбираются одинаковыми. Предпочтительная связь между обмотками 1 и 2 - 0,6 или 0,4. Вода 11, заполняющая колбу 3, являе1х:-.я емкостью, подсоединенной к вторичной обмотке 2. Для заполнения колбы 3 может применяться также глицерин или другие жидкости, имеющие высокую диэлектрическую проницаемость. Такая конструкП.11Я, с ОЦНО& стороны, позволяет резко увеличить емкость вторичного контура, а следовательно, поднять запасаемую энергию и ток в нагрузке. С другой стороны, через колбу 3 беспрепятственно проходит переменный магнитный поток трансформатора. Электрическая прочность воды или коротки импульсах напряжения достаточно велика: Ю сек. длительностях она сотавляет 300-500 кв/см. Для подачи боее длительных viMnynbcoB (до 10 сек) нутри колбы необходимо создать давление о 50 кг/см и более. Степень очистки оды диктуется только соображениями малых мических потерь. По-видимому, в болыиинсте случаев (особенно при работе с короткими импульсами - около 10 сек) может быть использована обычная дистиллированная вода. Величина емкости может регулироваться изменением расстояния между электродами 4 и 5. При длительной работе трансформатора для изготовления колбы 3 должны применяться кварцевое или другие иды стекла, не образующие в воде какихлибо примесей. Величина высокого напряжения генерируемого трансформатором, определяется числом, витков вторичной обмотки 2 и может достигать сотен киловольт. Весь трансформатор может размещаться в обычной воздушной среде или помешаться в котел, заполненный маслом или сжатым газом. В ряде случаев, особенно при использовании воздушной среды, целесообразно установить экран 12, который улучшает электрическую прочность зазора между первичной и вторичной обмотками. Экран изготавливается из материала, обеспечивающего беспрепятственное прохождение переменному магнитному потоку трансформатора. Аналогичные требования предъявляются к обручу 9 - с одной стороны он должен пропускать переменный магнитный поток, с другой - иметь электрически чроводяшую поверхность. Использование простой и дешевой емкости вторичной обмотки позволяет заменить большое количество керамических или других конденсаторов. В результате возможно использование предлагаемого трансформатора в установках, испытывающих большие динамические нагрузки. Формула изобретения Импульсный трансформатор, содержаш.ий конденсатор, первичную и вторичную, подключенную параллельно конденсатору, обмотки, отличающийся тем, что, с Целью повышения надежности, конденсатор выполнен в виде герметичной цилиндрической колбы, выполненной из диэлектрического материала, заполненной жидкостью с высокой диэлектрической постоянной, и электродов, расположенных у торцов внутри колбы, а вторичная обмотка размещена поверх колбы.