Импульсный трансформатор Советский патент 1981 года по МПК H05H5/00 H01F19/08 

Изобретение относится к высоковольтным импульсным трансформаторам с ударным возбуждением, имеющимвысокий коэффициент связи между обмотками (0,4-0,6 и рассчитанным на генерирование напряжений свыше 100 при длительностях импульсов 10 -10 с Известны импульсные трансформаторы с ударным возбуждением, работаюuyiM в названном диапазоне напряжений :и длительностей импульсов 1.

Недостатком такой конструкции :импульсного трансформатора является относительно малая емкость вторичной Обмйтки и, следовательно, малый ток в нагрузке. Для увеличения емкости вторичного контура необходимо развивать йысоковольтный электрод или подключать к нему цепочку последовательно соединенных конденсаторов. Это увеличивает размеры импульсного трансформатора и усложняет его конструкцию.

Известен также импульсный трансформатор с ударным возбуждением, содержащий первичную, вторичную обмотки и емкость в цепи вторичной обмотки, выполненную в виде цилиндрическо изоляционной колбы и заполненную

жидкостью с высокой диэлектрической постоянной t 2. Недостатком известной конструкции импульсного трансформатора является пониженная.электрическая прочность изоляции, возникакщая вследствие высокого градиента электрического поля внутри диэлектрика, из которого выполнена цилиндрическая колба.

0

Цель изобретения - повышение .электрической прочности импульсного трансформатора .

Это достигается тем, что вторичная обмотка выполнена в виде спирали/

5 контактирующей с внутренней стороны с жидким диэлектриком, и с наружной - с цилиндрической колбой из изоляционного материала.

Кроме того, зазоры между витками

0 вторичной обмотки могут быть заполнены твердым диэлектриком, образующим вместе с витками спирали герметичную колбу.

Указанная цель достигается также

5 в случае,, если вторичная обмотка намотана поверх изолируквдей колбы с переменным шагом, oбecпeчивaющи -. для заданных материалов колбы и жидкости равные градиенты напряже0ния на каждом из витков обмотки. На фиг. 1 изображено предлагаемо устройство, вторичная обмотка которого размещена внутри колбы из изоляционного материала вплотную к ее стенкам; на фиг. 2 - конструкция трансформатора с колбой, выполненной в виде металлической спирали, .уплотненной между виткайи твердым диэлектриком; . 3 - предлагае мое устройство с вторичной обмоткой намотанной с переменным шагом повер изоляционной колбы. Импульсный трансформатор содержит первичнуй обмотку 1 и вторичную обмотку 2, расположённую коаксиально внутри первичной.-Вторичная обмотка 2 размещена на внутренней поверхности герметичной колбы 3, выполненной из изоляцион ного материала. Вблизи торцов колбы 3 расположены электроды 4и 5. Колба 3 и первичная обмотка 1 укреплены на основании 6. Электрод 5соединен электрически с нижним вит ком 7 вторичной обмотки и находится под потенциалом земли. Электрод 4 соединен с верхним высоковольтным витком 8. Вплотную к витку 8 размещена деталь 9, выполненная из изоляционного материала и затем обмотана изолированным проводом. Колба 3 заполнена жидкостью 10 с высокой диэлектрической постоянной , напри-мер дист иллированной водой. Величина зазора 11 между .первичной обмоткой 1 и верхним витком 8 вторичной обмотки 2 выбирается, исходя из полного рабочего напряжения, генерируемого трансформатором. Предлагаемое устройство работает 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. Жидкость 10 (вода) заполняющая колбу 3, соприкасается с вторичной обмоткой. 2. Для заполнения .колбы 3 применяться также глицерин или другие жидкости, имеющие высокую диэлектрическую постоянную 6 . Такая конструкция, с одной.стороны, позволяет резко увеличить емкость вторичного контура и, следовательно, поднять запасаемую энергию и ток в нагрузке. С другой стороны, через колбу 3 беспрепят ственно проходит переменный магнитный поток трансформатора. Электричес кая прочность воды при коротких импульсах напряжения достаточно велика (при длительностях с она составляет 300-500 кВ/см). Для подачи более длительных импульсов (до 10 с) внутри колбы необходимо создать давление до 50 кГ/см и более. Степень очистки воды диктуется только соображениями малых омических потерь. По-видимому, в большинстве случаев (особенно при работе с короткими импульсами - .около 10 с) может быть использована обычная дистиллированная вода. Величина емкости может регулироваться изменением расстояния между электродами 4 и 5. В известной конструкции трансформатора между обмоткой 2 и жидкостью 10 присутствует диэлектрик (стенка колбы 3), из-за чего при возникновении разницы в градиентах напряжения вдоль обмотки 2 и вдоль внутренней стенки колбы 3 появляется электрический градиент в радиальном направлений, Существенная разница в диэлектрических постоянных жидкости 10 и стенки колбы 3 (в типичных случаях диэлектрические постоянные соответственно 80 и 3) приводит к появлению в стенке колбы 3 высоких градиентов, которые могут привести к пробою. В предлагаемой конструкции, в отличие от известной, вторичная обмотка 2 размещена не снаружи изоляционной колбы 3, а внутри ее. Хотя изготовление такой обмотки несколько сложнее, электрическая прочность трансформатора существенно повышается, благодаря тому, что обмотка 2 непосредственно соприкасается с жидкостьюС высоким . При работе трансформатора, из-за наличия рассеяния с каждым из витков вторичной- обмотки 2 сцеплена различная часть магнитного потока, вследствие чего на каждом из витков индуцируется различное напряжение. В трансформаторе (см.фиг.1 и 2) внутри колбы падение напряжения вдоль оси установки определяется, в основном, делением напряжения на омическом сопротивлении воды, что, как правило, обеспечивает примерно постоянный градиент внутри колбы. А в другом трансформаторе (см. фиг.39 появляющийся градиент напряжения в стенке колбы 3 может привести к ее пробою. Разница в напряжении между наружной и внутренней сторонами колбы 3 в предлагаемом устройстве устраняется неравномерной намоткой вторичной обмотки 2, обеспечивающей постоянство градиента снаружи колбы 3. Предлагаемое техническое решение позволяет создавать более надежные трансформаторы и на более высокое напряжение. Формула изобретения 1. Импульсныйтрансформатор с ударным возбуждением, содержащий первичную, вторичную обмотки и емкость в цепи вторичной обмотки, выполненную в виде цилиндрической изоляционной колбы, пространство внутри которой заполнено жидким диэлектриком с высокой диэлектрической постоянной, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической лрочности вторичная обмотка выполнена в виде спирали, контактирующей с внутренней стороны с жидким диэлектриком, а с наружной - с цилиндрической изоляционной колбой.

2. Трансформатор по п.1, о т л ичающийся тем, что зазоры меж.ду виткс1ми спирали вторичной обмотки заполнены твердым диэлектриком, образующим вместе с витками спирали герметичную колбу.

3. Трансформатор по п.1, о т л ичающийся тем, что вторичная обмотка намотана поверх изолирующей колбы с переменным шагом, обеспечивающим для заданных материалов колбы и жидкости равные градиенты напряжения на каждом из витков обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N1224712, кл.. Н 05 Н 5/06, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР 1 547849, кл. Н 01 F 19/08, 1977.

г

Фигл

Риг.З