Высоковольтный импульсный трансформатор Советский патент 1980 года по МПК H01F19/08 H01F27/28 

I

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано прв имущественно при создании источников импульсов высокого напряжения в устройствах для генерирования электронных пучков и интенсивных импульсов рентгеновского излучения.

Известны высоковольтные импульсны трансформаторы, в том числе резонансные трансформаторы Тесла, например, с обьЛтхами, выполненными из широкой электропроводящей ленты Clj.

Известные трансформаторы отличаются сложностью технологии выполнения обмоток и сложностью обеспечения высокой надежности электрической изоляции между витками.

Известен также высоковольтный импульсный -трансформатор, содержащий/ первичный виток и вторичную обмотку, выполненную в виде однослойной катущк помещенной коаксиально с первичным витком -,

В этом трансформаторе ко вторичной обмотке подключен малоиндуктивный конденсатор, емкость которого превышает собственную емкость витков вторичной обмотки. Зазор между витками первичной и вторичной обмотки заполнен диэлектриком.

Недостатком известного трансформатора является больщая вероятность пробоя между витками вторичной обмотки за счет возникновения повышенных градиентов напряжения при быстром разряде малоиндуктивного конденсатора, подключенного ко вторичной обмотке. Необходимо отметить, что известные трансформаторы имеют невысокую удельную мощность, а следовательно, и большие габариты.

Кроме того, увеличение емкости дополнительного конденсатора приводит к увеличению времени нараста1шя высокого напряжения.

Целью изобретения является уменьшение вероятности пробоя между витка- ми вторичной обмотки и уменьшение габа ритов трансформатора. Для этого в предлагаемом трансформаторе витки вторичной обмотки имеют переменное сечение, плавно уменьшающесея от высоковольтного вывода. За счет изменения сечения витков вторичной обмотки суммарный электрический индуцированный заряд на поверхности каждого витка приближается к нулю. При этом конденсатор,, образованный витками вторичной обмотки и пер- , вичным витком в стадии разряда, эквивалентен отрезку коаксиальной линии. В оптимальном случае размер казкдог из последующих витков определяется из условия , что электрический заряд, запасенный в емкости между предыдуш;им ( fi - 1) и последующим (п) витками, близок по значению или равен полному электрическому заряду, запасенному в емкостях всех предыдущих витков по отношению к первичному витку. Для случая, когда напряжение растет линейно вдоль витков, геометрические ра меры определяются из соотношения: N-(W-l) , где N - число витков от зануленного конца; а - ширина витка; величина зазора между первич ным витком и вторичной обмо кой; h - высота витка; S- зазор между соседними витками. На чертеже изображен высоковольтный импульсный трансформатор. Трансформатор состоит из первичного витка 1, представляющего собой полый цилиндр, выполненный из электропроводного материала с разрезом по образующ Через коммутирующий разрядник 2 к витку подключена батарея конденсаторов 3. Вторичная обмотка 4 расположена ко сиально с первичным витком Витки обмотки 4 имеют переменное сечение и их высота уменьшается от высоковольтного выБОда 5. Низковольтный вывод соединен с пер вичным аитком, при этом витки вторич юй обмотки образуют с первичным вит ком лилию с распределенными параметр ми, замкнутую у низковольтного конца, К пысоковольтному выводу подключен разрядный промежуток. Для инициирования разрядника 2 испол1 зуется трансформатор 6 поджига. Трансформатор работает следующим образом. В исходном состоянии батарея конденсаторов 3 заряжена до напряжения UQ . В заданный момент времени запускается коммутатор (разрядник 2) от трансформатора 6 поджига. Батарея ковденсаторов подключается к первичному витку. Во вторичной обмотке трансформируется импульс высокого напряже-. ния, при этом происходит зарядка распределенных межвитковых и межобмоточных емкостей. При закорачивании высоковольтного вывода межобмоточные и межвитковые емкости разряжаются на нагрузку помимо витков вторичной обмотки, при этом практически не меняется распределение напряжения вдоль витков обмотки, что уменьшает возможность возникновения пробоев между соседними витками. В стадии разряда первичный виток и вторичная обмотка представляют собой коаксиальный конденсатор, что позволяет обойтись без дополнительного малоиндуктив- Hort) конденсатора. Это дает возможность увеличить удельную мощность трансфор)- матора и, следовательно, уменьшить его габариты. ормула изобретения Высоковольтный импульсный трансформатор, содержащий первичный виток и вторичную обмотку с высоковольтным выводом, выполненную в виде однослой- ной катущки, помещенной коаксиально с первичным витком, отличающийся тем, что, с целью уменьшения вероятности пробоев межвитковой изоляции и уменьшения габаритов трансформатора, витки вторичной обмотки имеют, переменное сечение, непрерывно умень-. щающееся от высоковольтного вывода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Финкельштейн, Гольдберг, Шуха- товиц, Сз{ема для получения высоковольтных импульсов, Приборы для научных исследований, 1966, № 2, с. 15. 2,Авторское сввдетельство СССР № 224712, кл. Н О5 И 5/06, 1968,

/

Ча

«S4