Импульсный трансформатор с ударным возбуждением Советский патент 1984 года по МПК H05H5/02 

1 Изобретение относится к технике Генерирования мощных импул сбв высо кого напряжения и может найти применение в качестве источника питания ускорителей заряженных частиц и для испатанйя высоковольтной апИзвестен генератор ймпульсов вы7 сокого- напряжения, состоявдий из коаКсиально расположенных первичной и вторичной обмоток, размещенных в Kopinyce, заполненном сжатым газом. Вторичная обмотка намотана на изолОДйВнный цилиндр, выполняющий роль опорного изолятора. Высоковольтный конецвторичной обмотки соединен с электродом, который вместе с Корпусом образует вторичную емкость тран форматора QI . ,., ., ..-..-,..,-.. .л: . Недостаток такого трансформатора заключается в малой электрической прочности вторичной обмотки, связанной с перенапряжениями, вознйкайщими между ее витками при пробоях с высоковольтных ..витков на землю. .Известен также импульсный трансформатор с ударным возбуждением, содержащий первичную обмотку и многослойную цилиндрическую вторичную обмотку; размещенную на сЗйЬрЙбй изоляторе внутри корпуса, заполненного изоляционной средой, и соединённую с высоковольтным выводом, расположенным по ОСйтранЪформа т6р Г вторич ная обмотка выпр.лнена .несколькими ТтррЕГбдниками в полиэтиленовой изоля iffiiiW образует НлОйКуюкат;уии у с несколькими цилиндрическими слоями, дргтюлнитёльно изолированными друг от друга прокладками из полиэтилена Обмотка высокого найряЖёййГя крёпится к корпусу через ускорительнХю трубку и дополнительный изоля цйбнНый кронштейн С21. . Недостатком известного трансформатора является малая надежноеть юбмотки высокого напряжения из-за нё|5авнОйёрНой электрической прочности между слОййио бмдтйй вследстви пёЩеменмого по радиусу обмотки коэффициента связи и за счет испоЛьзоваШя в качестве опорных элементов обмотКи ускорительной трубки (ГдаПШ- нительным изоляцйонным крШ1йтёй нйм. Целью изобретения является повышё йе надежности трансформатора. Указанная цель достигается тем, чтоопорный изолятор вьтОлнёИиз . цилиндрической и торцевых частей расположенных симметрично Относитель ;ЙВ оси и плоскости вторичной обмотки и с6стоя1цих, соответственно, из цилиндрических и плоских, круговых слоев изоляционного материала со сту ,пенчатой поверхностью раздела между указаЩ11фш частями, причем цилиндри чёские слои материала изолятора1 об692505разуют одновременно межслоевую изоляцию вторичной обмотки, толщина ког торой увеличивается в направлении первичной обмотКи. При этом толщина изоляции вторичной обмотки в направлении первичной обмотки может быть, выполнена увеличивающейся пропорционально квадрату радиуса (цилиндрического слоя изоляции К Г..,. . - - На чертеже представлен предлагаемый Трансформатор в разрезе.Он состоит из первичной обмотки 1 и коаксиально расположенной ей вторичной обмотки 2. Вторичная обмотка выполнена намоточным проводом в виде многих цилиндрических слоев 3, соединенных между собой последовательно. Слои 3 обмотки высокого напряжения изолированы друг от друга прокладками 4 из изоляционного материала, например конденсаторной бумаги. При этом толщина межслоевой изоляции выполнена переменной, увеличивающейся, например, пропорционально квадрату радиуса цилиндрического слоя изоляции в направлении первичной обмотки с целью создания равномерной электрической прочности по . изоляции обмотки высокого напряжения Переменная толщина изоляции необходима потому, что напряжение между слоями вторичной .обмотки увеличивается в направлении первичной обмотки вследствие увеличения коэффициента связи между первичной обмоткой и слоями вторичной обмотки, с целью создания равномерной элек|трической прочности по изоляции в юбмотке высокого напряжения ее можно также выполнить с переменным числом ви.тков в каждом слое при v сохранении ПОСТО.ЯННОЙ толщины изоляций между слоями. Межслоевая изоляция 4 сиймётрйчно выступает за габариты обмотки высокого напряже- . нйя 2, дополнительно выполняя роль барьерной и одновременно элементов высоковольтного опорного изолятора. Для придан.ия жесткости опорнбму изолятору между слоями 4 в торцевой части рбмотки высокого напряжения размещены цилиндрическиёслои 5 из .более жесткого ди- . электрика, увеличивающие электрическую прочностьизолятора в радиальном направлении. Кроме того, диэлектрические вставки 5 формируют края цилиндрической обмотки высокого напря., образуя катушку с многими цилиндрическими слоями. Своими торцевыми частями межслоевая изоляция 4 и диэлектрические вставки 5 опираютс.я на плоские, круговые слои б из изоляционного материала, например, конденсаторной бумаги, образуя ступенчатую поверхность раздела 7 между цилиндрической и торцев ой частями изолятора. Элементы 4,5 , б,7 образуют опорный изолятор обмотки высокого напряжения, состоящих иэ одной цилиндрической и двух симметрично-установленных торцевых частей ,

Такая конструкция опорного изолятора значительно повышает его электрическую прочность вследствие более равномерного деления напряжения в радиальном и осевом направлении.

Высоковольтный конец обмотки высокого напряжения выведен на высоковольтный электрод 8, радиационно прозрачный для переменного магнитного потока, внутри которого разМещена дополнительная катушка 9, магнито-. связанная с обмотками трансформатора и предназначенная для питания систем канала и управления 10 электронной пушки (на чертеже не показана). Система накала и управления электронной пушки может располагаться как внутри электрода 8, так и вне его. Высоковольтный электрод 8 выполнен в виде тела вращений и.симметричен относительно первичной и вторичной обмотки в вертикальном и горизонтальном направлениях. Вывод напряжения осуществляется высоковольтным кабелем 11 по оси трансформатора; электрод 8 вместе с корпусом и кабелем 11 образуют вторичную емкость трансформатора. Все Детали трансформатора, кроме первичной обмотки 1, размещены в герметическом корпусе 12, выполненномИЗ изоляционного материала и заполненном электроизоляционной средой, например трансформаторным маслом.

Внутренняя поверхность корпуса имеет тонкий, прозрачный для магнитного потока, металлический экран 13, находящийся под потенциалом земли. Для компенсации увеличения

692505

объема диэлектрика при термических расширениях, случайных или трёнировочных пробоях в крышках 14 корпуса предусмотрень компенсационные элементы 15 с малой жесткостью и связанные с атмосферой.

Импульсный трансформатор работает следующим образом.

Предварительно заряженный конденсатор первичного контура подключает0ся коммутатором к первичной обмотке .1. При этом во вторичной обмотке 2, настроенной в резонансе с первичной (средний коэффициент связи К 0,6), возникают импульсы высокого напряже5ния. Это напряжение по высоковольтному кабелю подается на электронную пушку. Дополнительйая катушка 9, магнитосвязанная с обмотками трансформатора, индуцирует напряжение, необходимое для питания систем накала

0 и управления электронной пушки. Высокое напряжение, имеющееся на вторичной обмотке, приложено к элементам высоковольтного опорног.о изолятора и равномерно распределяется в осевом

5 и радиальном направлениях бла годаря

% его секционированию.

Напряжение между слоями обмотки высокого напряжения распределяется пропорционально коэффициенту связи, увеличивающемуся в направлении Первичной обмотки. При этом электрическая прочность между слоями распределяется равномерно за счет выполнения межслоевой изоляции переменной толщины, , .

Предложенное техническое решение позволяет при прочих равных условиях значительно повысить надежность импульсного трансформатора по сравнению с известными импульсньми трансформаторами .с ударным возбуждением....

1.ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С УДАРНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащий ' первичную обмотку и многослойную цилиндрическую вторичную обмотку, размещенную на опорном изоляторе внутри корпуса, заполненного электроизоляционной средой, и соединенную с высоковольтным выводом, расположенным по оси трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, опорный изолятор выполнен из цилиндрической и торцевых частей, расположенных симметрично относительно оси и плоскости-Вторичной обмотки, и состоящих, соответственно, из цилиндрических и плоских, круговых слоев.изоляционного материала со ступенчатой поверхностью раздела между указанными частями, причем цилиндрические слои материала изолятора образуют одновременно межслоевую изоляцию вторичной обмотки, толщина которой увеличивается в направ- g лении первичной обмотки.^2. Трансформатор по п.1, о т л и- чающийся тем, что толщина межслоеврй изоляции вторичной обмотки в направлении первичной обмотки увеличивается пропорционально квад- 2 рату радиуса. '. , Г*с(Л