Трансформатор высокого напряжения Советский патент 1978 года по МПК H01F19/00 H01F31/00 

1

Изобретение относится к электротехнике высоких напряжений и может использоваться в высоковольтных импульсных, преобразовательных, силовых и испытательных трансформаторах, применяемых для энергопитания различных высоковольтных электротехнических устройств.

Известны высоковольтные трансформаторы со стержневой конструкцией магнитонровода, с концентрическим расположением первичной и вторичной обмоток относительно стержней ыагннтопровода и разными способами распределен ния высокого . напряжения по электрической изоляции I.

Недостатком таких высоковольтных стержневых трансформаторов является большая трудоемкость изготовления (шихтовка магнитопровода, прессовка обмоток). Смена обмоток или их частей требует полной разборки трансформатора с расшихтовкой магнитопровода. Механические Нагрузки в элементах конструкции велики.

Наиболее, близок к предлагаемому изобретению трансформатор напряжения, у которого высоковольтная обмотка выполнена из тороидальных катушек, которые размешены на изоляци )нном цилиндре и изолированы оДиа от другой изоляционными кольцами; первичная

обмотка - неразъемная из нескольких витков провода - проходит через окна тороидальных катушек внутри упомянутого изоляционного цилиндра и возвращается через изоляционный цилиндр за пределами тороидальных кату шек {2J.

Недостатком этого трансформатора напряжения является малая механическая прочность крепления обмоток вследствие -того, что не предусмотрено крепление изоляционных цилин10дров и первичная обмотка внутри упомянутых изоляционных цилиндров выполнена из гибкого провода. Цель изобретения - повышение механической и электрической прочности, улучшение охлаждения.

5 Для этого устройство снабжено диэлектрическими дисками-сепараторами, дополнительным цилиндром, опорной плитой с отверстиями, опорными цилиндрами, изоляционными кольцами, скрепленными диэлектрическими стяжQ ками, гибкими кабелями, основание изоляционного цилиндра выполнено с отверстиями, первичная обмотка выполнена в виде металлических стержней, соединенных-электрически гибкими кабелями, закреплена диэлектрическими дисками-сепараторами в изоляционных цилиндрах, жестко закрепленных основаниями на

опорной плите с огнерстиями, которые совмещены с отцерстиями изоляционных ци.шндров, тороидальные кятушхи размещены в ячейках, образованных опорными цилиндрами и изоляционными кольцами, на центрирующем изоляционном пилиндре, жестко укрепленном концентрично с дополнительным цилиндром, в котором размещены метлллнческие стержни и . изолированные кольца скрен пеиы Д1 электрическими стяжками, которые разме1( с наружной стороны олорных цилиндров так, что оси стяжек одной ячейки смещены относительно стяжек соседних ячеек.

С целью лучнтего охлаждения опорные цилиндры имеют отверстия.

На фиг. 1 дана электрическая схема предлагаемого трансформатора высокого напряжения; на фиг. 2 изображен трансформатор высокого напряжения, вид сбоку; на фнг. 3 то же, поперечный разрез.

Трансформатор высокого напряжения содержит первичную обмотку 1, проходящую и центре цилиндрической вторичной обмотки 2, входные клеммы 3 и 4 первичной обмотки, выводы .5 и б вторичной обмотки, причем первичная обмотка 1 содер,, металлические стержни 7, которые параллельно проходят внутри изоляционного цилиндра 8 и соединены носледовательно с гибкими кабелями 9 с цомощыо электрических контактов 10, а гибкие кабели 9 проходят через изоляционный цилиндр I. Изоляционные цилиндры 8 н И снабжены у основания фланцами, жестко укреплены на опорной плите 12 и совмещены с ее отверстиями. Вторичная обмотка 2 состоит из тороидальных катушек 13, через окна которых проходит изоляционный цилиндр 4, жестко укрепленный концентрично с изоля.ионным цилиндром 8 на опорной плите; 12, тороидальная катушка 13 находится в ячейке, образованной внутренним опорным цилиндром 15, наружным опорным цилиндрол1 16, снабженным боковыми отверстиями, и изоляционными кольцами 17, которые по наружной стороне снабжены отверстиями, через которые проходят диэлектрические стяжки 18. Диэлектр1гческйе 18 одной ячейки смещены относительно диэлектрических стяжек 18, скрепляющих соседние ячейки. Металлические стержни 7 проходят через отверстия в диэлектрических дисках - сепараторах 19, имеющих также свободиьге отверстия. Трансформатор высокого напряжения размещен в газообразном или жидком нзоляцноином диэлектрике.

Трансформатор высокого напрянсения работает следующим образом..

Переменное напряжение электропитания первичной обмотки 1 подводится к входным клеммам 3 и 4. Высокое напряжение вторичной обмотки 2 индуцируется в каждой тороидальной катушке 13, суммируется за счет их посчедовательного соединения и снимается с высоковольтного вывода 5 и низковольтного вывода 6. Металлические сте)жнн 7 обладают нысокой механической прочносгью н xopoujo ох,. аждаются благодаря восходящему движению и.-юляцнонного диэлектрика в вертикальном канале

ИЗОЛЯЦИОННОГО цилиндра 8. Гибкие кабели 9 и разъемные электрические контакт, 10 обеспечивают множество вариантов соединения витков первичной обмотки. Крепление изоляционного цилиндра 11 на н.пите 12 обеспечивает пространственную фиксацию гибких кабелей 9. Изоляцион ый цилиндр 4 выполняет роль продольной изоляции вторичной обмотки 2 и центрирует ячейки, образованные опорными цилиндрами 15 и 16 и. узоляционными кольцами 17, которые обеспечивают внешнюю электрическую изоляциючтороидальных катушек 13 и защищают их от больших механических нагрузок. Диэлектрические стяжки 18 скрепля от ячейки в одну механически прочную конструкцию. Цилиндрический канал между изоляционными цилиндрами 8 и 14, заполненный изоляционным диэлектриком, повышает электрическую прочность главной изоляции между первичной обмоткой 1 и вторичной обмоткой 2. Диэлектрические диски-сепараторы 19 прострастоенно фи-ксируют металлические стержни 7, обеспечивают между ними изоляционные зазоры и пропускают через имеющиеся отверстия изоляционный диэлектрик для охлаждения. Боковые отверстия в изоляционных цилиндрах 16 обеспечивают охлаждение тороидальных катущек 13.

Сравнительные испытания предлагаемого трансформатора с известными показали высокую механическую прочность конструкции и электрическую прочность изоляции на выходных напряжениях до нескольких сотен киловольт, хорощее охлаждение первичной обмотки и надежный теплоотвод от вторичной обмотки. Статические и динамические нагрузки на элементы конструкции трансформатора невелики. Применение разборной первичной обмотки и

легкосъемных тороидальных катущек позволяет изменить выходные параметры трансформатора изменением числа витков первичной обмотки, изменением числа катушек или заменой на катущки с другим числом витков.Использование трансформатора в качестве импульсного обеспечивает трансформацию импульсов до напряжений нескольких сотен киловольт длительностью от 10 до 100 мсек, причем искажения формы прямоугольных импульсов не превышают 5%.

Формула изобретения

1. Трансформатор высокого напряжения, содержащий вторичную обмотку, выполненную в виде тороидальных катущек, размещенных на изоляционном цилиндре и изолированных одна от другой изоляционными кольцами, и нервичную обмотку, расположенную в изоляциoviHbix цилиндрах, отличающийся тем, что, с целью повышения механической и электрической прочности и улучшения охлаждения, устройство снабжено диэлектрическими дисками-сепараторами, дополнительным цилиндром, опорной плитой с отверстиями, опорными цилиндрами, изоляционными кольцами, скрепленными диэлектрическими стяжками, гибкими кабеляМП, основание изоляцнон шго цилиндра выпол