Высоковольтная выпрямительная установка Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 

{

Изобретение касается электротехники, в частности электрооборудования высоковольтных импульсных устройств и предназначено для заряда .;шкотггельнь1х конденсаторных батарей генераторов импульсных токов различного назначения.

Известны высоковольтные выпрямительные .установки для заряда накопительных конденсаторных батарей 1 и

Одна из I известных высоковольтных выпрямительных установок требует установки жергоемкого балластного сопротивления на выходе выпрямителя, что значительно снижает ее КПД 1.

Наиболее близким по технической сущности решением к данному изобретению является высоковольтная установка для заряда накопительиых конденсаторов генераторов импульсных токов, -содержащая в одном баке высоковольтный трехфазньт трансформатор с обмоткой высокого напряжения соединенной в звезду, заземленный электростатический экран, расположмный между обмотками высокого и низкого напряжения, высоковольтный выпрямитель, собранный по схеме 1| ехфаз{юго выпрямительного моста и подклю 1ени{1 к линейным выводам обмотки высокого вапряжейия трансформатора, демпфирующие элемтта, через которые к полюсам выпрямнтедя подключен накопительный конденсатор 2.

Однако эта усташшка имеет завышенную массу и габариты в шокне КПД и надежность.

Цедь изо%етения -. повышение надежности и улучшекие массогаб тных показаний установки./

Для этого в иэвесгаую высоковыпрямительную установку для эаерщй накопительных конденсаторов генератороа импульсных токов, содержащую в одном высоковольтный трехфазный трансформатор с обмоткой высокого напряжения соедивешюй в звезду, заземленный электростатический экран, расположенный между обмотками высокого и низкого напряжения, высоковольтный выпрямитель, собраш1ый по схеме трехфазного выпрямительного моста и подключенный к Ш1нейным выводам обмотки высокого напряжения трансформатора и демпфируюидае элементы, через которые к по3

люсам выпрямителя подключен накопительный конденсатор, между одной из обкладок накопительного ковденсатора и нулевой точкой звезды обмотки высокого напряжения трантрансформатора включен конденсатор.

Кроме того к нулевой точке звезды обмотки высокого напряжения трансформатора ус(танрвки подсоединен неподвижный электростатический экран, охватывающий одной стороной обмотки высокого напряжения трансформатора и обращенный противоположной стороной к стенкам бака, причем стенки бака соединены с одной из обкладок накопительного конденсатора.

Кроме того установка снабжена подвижным заземленным электростатическим экраном, охватывающим неподвижный экран.

На фиг. 1 представлена принцишгальная электрическая схема высоковольтной выпрямительной установки; на фиг. 2 и 3 - вариант ее конструктивного выполнения.

Высоковольтная выпрямительная установка включает в себя силовой повышающий трш сформатор 1, высоковольтная обмотка 2 которого соединена в звезду. к обмоткам низкого напряжения 3 подается от сета трехфазного переменного тока. Между обмотками 2 и 3 установлен заземленный электростатический экран, 4, а кроме того трансформатор снабжается дополнительным электростатическим экраном 5, охватьюающим обмотку высокого напряжения 2, и соединенным с нулем звезды высоковольтной обмотки 2 трансформатора 1. Подвижный экран 6 соединен с землей и охватывает веподв11жный экран 5. Высоковольтная обмотка 2 тpalicфopмaтopa 1 подключена к выпрямительному клесту, собранному по трехфазной мостовой схеме Ларионова и состоящему из шести плеч на кремниевых вентилях 7, 8, 9, 10, 11, 12. На выходе моста, в разноименные полюса выпрямителя, включшы демпфирующие элементы 13 и 14. Нагрузкой выпрямителя является батарея накопительных ко5 денсаторов 15, периодически разряжаемая через разрядаик 6 на технологический промежуток 17; Кроме того на фиг. , 2, 3 показан конденсатор 18, подаслюченнын между нулевой точкой трансформатора и землей и конденсатор 18, эквивалентный конструктивной емкости, существующей между обмоткой высокого напряжен}1Я 2, к землей, а также конденсатор 19 переменной емкости, которая специально создается путем дополнительной экранировки обмотю 2 при 1ЮК«ощи неподвижного экрана 5 и подвижного экрана 6, соединенного с землей и охватьтающего неподвижный экран 5. На фиг. 2 н 3 приведен вариант конструктивногг выгюпнения высоковольтной выпрямительной установки. Конденсатор 18 на фиг. 2 и 3 не

4

показан, так как его конструктивное выполение не имеет принципиального значения, а вырямитель показан схематично. На трехстержневом магнитопроводе трансформатора 1 расположены катушки низкого напряжения 3 поверх которых находится электростатический экран 4. С учетом изоляционного промежутка располагаются слоевые обмотки высокого напряжения 2. Внутренний вывод всех трех катушек обмотки 2 соединен с дополнительным неподвижным электростатическим экраном 5, охватывающим все три катушки 2 трансформатора, а наружные выводы катушки 2 подключены к вьшрямитеяьному мосту, состоящему из вентильных плеч 7, 8, 9, 10, И, 12. Подвижный элекстростаTiwecKiw экран fi охватывает неподвижный экран 5 и соединяется с меха1гизмом перемещешш 20, который благодаря вращению щтурвала 2 Г, вала 22, проходящему через сальниковое уплотнение внутрь блока 23 высоковольтного устройства, заполненного трансформаторным маслом, обеспеч вает перемещение экрана 6, относительно экрана 5, и тем самым изменение электрической емкости 19 между экранами 5 и 6. На фиг. 3 отмечены возможные верхние (ВУ) и нижние (НУ) уровни нахождения экрана 6. Между экранами 5 и 6 расположен диэаектрик 24 служащий для повышения электрической прошости и увеличения емкости конденсзтара 19. В ряде случаев подвижный экран может отсутствовать. В этом случае его роль будет играть поверхность бака, в который помещен трансформатор.

Установка работает следующим образом. При включении в .работу, в начальный период, выпрямитель ра ютает по обычной схеме выпрямления - схеме Ларионова и обеспечивает быстрый заряд батареи накопительных конденсаторов 15 до максимального значения напряжения, обеспечиваемого схемой Ларионова

Ud или Ud , где Ujj - напряже{ше на батарее конденсато ров 15; Ui, - линейное напряжение на обмотке 2

трансформатора; Цф - фазовое напряжение на обмотке 2

трансформатора.

Ввиду наличия значительной электрической емкости 18, 18 и 19 между нулевой точкой обмотки высокого напряжения 2 и землей, указанные емкости 18, 18 и 19 заряжаются до максимального напряжения фазовой обмотки трансформатора 1, т. е.

УС -/2иф,,

где и,-. - напряжение на емкостях 18, 1В и 19.

Учитывая, что в каждый полупериод, напрях ение на фазах трансформатора меняет знак на обратный, то напряжение на емкостях 18, 18 и 19 оказывается включенным последовательно с напряжением на фазах трансформатора и общее напряжение на выходе выпрямителя, ка батарее накопительных конденсаторов 15 составит/гUa,, а отношение к Ufj составит вг д тГ т. е. составит ориентировочно 115% от напряже ния, обеспечиваемого схемой Ларионова. При уменьшении числа витков вторичной обмотки трансформатора на 15%, U(j станет равным U(j При работе установки, в одном из полупериодов изменения питающего напряжения происходи заряд емкостей 18, 18 и 19, а в следующий полуперио), при достижении на обмотке 2 трансформатора 1 максимального значения, емкости 18, 18 и 19 начинают разряжаться на емкость 15. При этом емкости 18 18 и 19 частично разряжаются на накопительный конденсатор 15, напряжение на конденсаторе 15 несколько возрастает. В следующий цикл, после завершения зарядки емкостей 18, 18 и 19 опять разряжаются на конденсатор 15 и напряжение на нем несколько возрастает. Таким образом напряжение наконденсаторе 15 возрастает от Ud -{243 Уф до и 2 2-12иф. Учитывая, что заряд емкостей 18 и 19 происходит за период изменения питающего напряжения трижды, от каждой фазы обмотки 2 трансформатора и так же трижды происходит цикл их разряда на батарею накопительных юнденсаторов 15, то напряжение на батарее на копительных конденсаторов 15 нарастает сравнительно быстро н зависит в основном от соотношения емкостей батареи 15 и емкостей 18, 18 и 19. Регулируя емкость конденсатора 19 можно изменять время нарастания напряжения на батарее 15 и тем самым частоту разрядов на технологическом промежутке 17 через калиброванный по напряжению разрядник. В ряде случаев конденсатор 18 может отсутствовать к его функции будут выполнять конденсаторы 18 , 19. Величина емкости 19 регулируется посредством перемещения подвижного заземленно го экрана 6 относительно неподвижного экрана 5. Перемещение подвижного экрана 6 осуще ствляется посредством механизма передвижения (фиг. 3) состоящего из штурвала 21 с валом, проходящим через крышку бака 22. Демпфиру ющие элементы 13 и 14 служат для защиты выпрямительного моста от высокочастотных вб действий при разрядах в цепи нагрузки. В качестве, выпрямительного моста целесообразно ис пользовать высоковольтный выпрямительный блок с симметрирующим, экранированным вентилем. Благодаря применение данного изобретения сокращается (ориентировочно на 15%) расход медных проводов на изготовление высоковольтной обмотки трансформатора, уменьшается приблизительно на 15% число вентилей в плечах выпрямительного моста, отпадает надобность в балластном соп1Х)тивлении и стабилотронах, включенных на высокой стороне выпрями±еля, отпадает надобность в регулируемой индуктивности включенной с низкой стороны трансформатора. Все вышесказанное значительно упрощает конструкцию, схему и снижает вес установки, цовыщает надежносгь и экономичность ее работы. Формула изобрете.нйя 1.Высоковольтная выпрямительная установка для заряда накопительных конденсаторов генераторов импульсных токов, содержащая в одном баке высоковольтный трехфазный трансформатор с обмоткой высокого напряжения соединенной в звезду, заземленный электростатический экран, расположенный между обмотками высокого и низкого напряжения, высоковольтный выпрямитель, собранный по схеме трехфазного выпрямительного моста и подключенный к линейным выводам обмотки высокого напряжения трансформатора и демпфирующие элементы, через которые к полюсам выпрямителя подключен накопительный конденсатор, отличающаяся, тем, что, с целью повьнуения надежности и экономичности, между одной из обкладок Накопительного конденсатора и нулевой точкой звезды обмотки высокого напряжения трансформатора, включен конденсатор. 2.Установка по п. I, отличающаяся тем, что к нулевой точке звезды обмотки высокого напряжения трансформатора подсоединей неподвижный электростатический, экран, охватывающий одаой стороной оЬмотки высокого напряжения трансформатора и обращенный противоположной стороной к стенкам бака, причем стенки бака соединены с одной из обкладок накопительного конденсатора. 3.Установка по п. 2, отличающаяся тем, что, с целью регулирования скорости нарастания напряжения на выходе, она снабжена заземленным электростатическим экраном охватывающим неподвижный электростатический Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 49-33495, НКИ 56 В 12, МКИ 2 Н 02 1/26, 1974. 2. Электрический разряд в жидкости и его применение, Киев, Наукова думка, 1977, с. 135, 137 (прототип).

714628

Фиг. 1

тт иг.З