Высоковольтный трансформатор-выпрямитель Советский патент 1978 года по МПК H05H5/06 

1

Изобретение относится к высоковольтным источникам питания и может быть использовано в ускорительиой технике, а также для лабораторных и нромышленных целей.

Известны высоковольтные источники питания для ускорителей, выполненные на базе трансформаторов, размеш,енных в кожухе, заполненном электроизоляционной средой .1. Недостатком таких устройств является слабая защищенность высоковольтной обмотки трансформатора от имнульсных напряжений с крутым фронтом (например при тренировочных или случайных нробоях).

Известен также высоковольтный источник питания с выпрямлением напряжения {2, содержащий трехфазный трансформатор, высоковольтная обмотка которого выполнена в виде последовательно соединенных плоских спиралей, диодные выпрямительные блоки, подключенные к линейным выводам обмотки по одномостовой Трехфазной схеме выпрямления, и высоковольтные экраны обмотки, расположенные в герметичном корпусе, заполненном электроизоляционной средой.

Как известно, при пробоях скорость развиТИН разряда в алегазе составляет примерно 10 с, а так как. геометрические размеры устройства соизмеримы с изоляционными промежутками, время среза напряжения на линейном выводе ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ обмотки траисформатора становится соизмеримым с временем разряда, поэтому напряжение на вторичной обмотке трансформатора распределяется соответственно собственным емкостям системы. Причем чем выше продольная емкость вторичной обмотки Трансформатора, тем она становится менее чувствительной к импульсным напряжениям высокой крутизны. С этой целью высоковольтную обмотку трансформатора ВЫПОЛНЯЮТ в виде последовательно соединенных плоских спиралей. Но этого недостаточно для защиты ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ обмотки ОТ импульсных напряжений высокой крутизны. Следствием этого является недостаточная надежность ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ обмоток известных ИСТОЧНИКОВ питания по отношению к перенапряжениям, возникающим при тренировочных и случайных пробоях.

Целью изобретения является повышение надежности устройств путем защиты высоковольтных обмоток ОТ импульсных напряжений с крутым фронтом.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом ВЫСОКОВОЛЬТНОМ трансформаторевыпрямителе установлены формирующие линин, каждая из которых включает проводящий ВИТОК, являющийся частью линейного вывода обмотки, на которой надеты кольца из ферромагнитного материала, причем виток с кольцами расположен в зазоре между соответствующей фазой высоковольтной обмотки и ее экраном.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема высоковольтного трансформатора-выпрямителя; на фиг. 2 - поперечный разрез формирующей линии; на фиг. 3 - развертка формирующей линии.

Высоковольтный трансформатор-выпрямитель содержит трехфазный трансформатор, состоящий из магнитопровода 1, первичной обмотки 2 и вторичной обмотки 3, диодные выпрямительные блоки 4, включенные в цепь трансформатора по одномостовой трехфазной схеме выпрямления, вводы питания 5 обмотки низкого напряжения 2 и высоковольтный вывод 6, расположенные в герметичном корпусе 7, заполненном электроизолояционной средой, например гексафторидом серы SFe. Линейные выводы обмотки высокого напряжения 3 подключены к диодным выпрямительным блокам 4 через формирующие линии, каждая из которых состоит из проводящего витка 8, являющегося частью соответствующего линейного вывода обмотки, на который надеты кольца 9 из ферромагнитного материала. Один конец формирующей линии подключен к лпнейному выводу обмотки трансформатора, а другой конец к высоковольтному экрану 10. Проводящий виток 8, с надетыми на него кольцами 9, размещен частично внутри высоковольтного экрана 10, причем средняя часть витка 8 с надетыми на него кольцами 9 имеет максимальную изоляцию 11 по отнощению к экрану 10 и концу линейного вывода обмотки 3. Пространство 12 между экраном 10 и обмоткой 3 может быть заполнено как элегазом, так н твердым диэлектриком.

Высоковольтный трансформатор-выпрямитель работает следующим образом.

Первичная обмотка 2 подключается к сети переменного тока. Вторичная обмотка 3 генерирует высокое напряжение (сотни кВ), которое выпрямляется в диодных выпрямительных блоках 4, включенных в цепь трансформатора по одномостовой трехфазной схеме выпрямления и через высоковольтный вывод 6 подается на нагрузку (например ускорительную трубку). В случае пробоя (тренировочного или случайного) напряжен-ие на вторичной обмотке распределяется соответственно собственным емкостям системы (обмотка высокого напряжения, конструктивные элементы трансформатора-выпрямителя), в результате чего на ближайщнх витках линейного вывода обмотки высокого напряжения возникают перенапряжения. Градиент напряжения в описанных выще конструкциях обмотки высокого напряжения превыщает нормальный (до пробоя) в 15-20 раз и боле,е. С целью уменьщения градиента напрял ения на первых витках в обмотке высокого напряжения между концом линейного вывода обмотки трансформатора 3 и выпрямительными блоками 4 вводится формирующая линия, состоящая из проводящего витка 8, на который надеты кольца 9 из ферромагнитного материала, увеличивающие индуктивность витка 8 и одновременно вносящие в контур активные потери, в результате чего фронт волны перенапряжения вытягивается, н градиенты напряжения значительно уменьшаются. При воздействии срезанного импульса напряжения с временем фронта порядка за счет действия формирующей линии время среза напряжения на лииейном выводе обмотки увеличивается до (0,5-1) 10- с.

Такое выполнение линейного вывода высоковольтной обмотки трансформатора позволяет существенно снизить опасные градиенты напряжения в обмотке при импульсных напряжениях с крутым фронтом (близком к прямоугольному) и повысить надежность работы высоковольтного трансформатора-выпрямителя. Кроме того, поскольку высоковольтная обмотка таких трансформаторов является одним из наиболее ответственных и дорогих элементов, введение формирующей линии уменьшает вероятность выхода из строя катущек высокого напряжения, а, следовательно, повышает надежность трансформатора-выпрямителя и снижает эксплуатационные расходы.

Формула изобретения

Высоковольтный трансформатор-выпрямитель, содержащий трехфазный трансформатор, высоковольтная обмотка которого выполнена в виде последовательно соединенных плоских спиралей, диодные выпрямительные блоки, подключенные к линейным выводам обмотки по одномостовой трехфазной схеме выпрямления, и высоковольтные экраны обмотки, расположенные в герметичном корпусе, заполненном электроизоляционной средой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем защиты высоковольтной обмотки от импульсных напряжений с крутым фронтом, трансформатор-выпрямитель содержит формирующие линии, каждая из которых включает проводящий виток, являющийся частью линейного вывода обмотки, на который надеты кольца из ферромагнитного материала, причем виток с кольцами расположен в зазоре между соответствующей фазой высоковольтной обмотки и ее экраном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Абрамян Е. А. Сильноточные ускорителитрансформатор, г. Новосибирск, 1970, с. 55.

2.Авторское свидетельство СССР № 500719, кл. Н 05Н 5/00, 1975.

0

pzzzz;