Трансформаторно-выпрямительное устройство Советский патент 1980 года по МПК H01F30/10 

изобретение относится кiэлектротехнике высоких напряжений и может быть использовано в высоковольтйых выпрямительных устройствах для энергопитания различных высоковольтных электротехнических устройств, физи ческой и рентгеновской аппаратуры.

Известно трзнсформаторно-выпрямительное устройство с неуправляе иыми вентилями, в котором преобразовательный трансформатор и выпрямитель размощёны в общем герметичном баке, заполненном теплоохлаждающим диэлектpHkoM, причем трансформатор со.бран на рамочном замкнутом матнитопрово/де, а вторичные обмотки вк.пючены по касксщной схеме и гштают выпрямители, собранные по схеме удвоения 1.

Единичные выпрямители содержат по два электрических конденсатора и два полупроводниковых неуправляелялх вентиля. Электрические конденсаторы демпфируют -выпрямленные напряжения по столбу выпрямителей. Все устройство смонтировано на металлической опорной плите и закрыто цилиндричес.ким кожухом из диэлектрика с метал-, .лической блюдцеобразной крышкой.

..J , . .-.,., ,,,,,... 2 .

Недостатком известного трансформаторнэ-выпрямительного устройства .

:; являет с я сложная конструкция щзербразбвательного ;трансформатора, технологически сложный ферритовый магнитопровод, что снижает ЗТссплуатационную надежность всего устройства,

используемогр в качестве, источника питания ускорителя электронов. Кро: мсг того, требуются дополнительные

вы со to вольт ные изолирующие трансформаторы с независимо управляемым напршк ёниём, об еспечивающие использование -устройства в каскадных схемах

15 или схемах пЬ.пного электропитания устройств с горйчйм эмйссй(энным к а|тодом: ускорителей электронов, рентгеновских устройств и .

.K-J -i S fiilflK rf-sK-KffisfSilaf ilsfl

20

Наиболее близким к описываемому изобретению я1зляется трё1 $азн6ё

(трансформаторно-выпрямительное устройство, содержащее повышйющий транс форматор е гф6странствё нно-симметрич

25 ным магн топроводом и секционирбван ной вторичной обмоткой, секции которой расположены одна под другой, и пространственно-симметричные колонны выпрямителей 2.

зе

Герметичный разборный цилиндричее:кий корпус иэвестногб устройства вы полней из проводящего материала. Ввог ды питания и высоковольтный вывод расположены на нижней металлической плите-основании корпуса. Для питания накала термоэмиссионного катода ускс) ритепя электронов используется одна 13 секций вторичной обмотки повышающего трансформатора.

Недостатком известного устройства явлйется недостаточно высокая эксплуатационная надежность, обусловленная наличием высоковольтного вывода, fактируемого на заземленной плитеосновании корпуса. Секции вторичной обмотки имеют малый занос электрической прочности при воздействии импульсных перенапряжений, возникающих при эксплуатации ускорителя электронов. Кроме того, работа силовой части трансформаторно--выпрямительного устройства и его накальных секций характеризуется наличием общего магнитного потока, что не позволяет осуществлять раздельное регулирование цепи накала ускорителя и высокого постоянного напряжения. Эти особенности сужают функциональные возможности известного многофазного трансформаторно-выпрямительного устройства.

Целью изобретения являемся расширение функциональных возможностей и повышение эксплуатационной надежности трансформаторно-выпрямительного устройства.

Поставленная- цель достигается тем, ЧТО в трансформаторно-выпрямительном устройстве внутри герметичного корпуса из изоляционного материала совместно с преобразовательным трансформатором с пространственно-симметричным магнитопроводом и высоковольтным выпрямителем расположен, по крайней мере, один изолирующий трансформатор с петлеобразной первичной обмоткой и кольцевыми МаГнитОпроводами, устройство снабжено изоляционным цилиндром, расположенным по оси цилиндрического корпуса, дополнительными изоляционными цилиндрами и колоннами конденсаторов, корпус имеет отверстия в торцах, закрытых изолйрующими крышками с электрическими вводами, причем питающие вводы размещены и нижней крышке, в выводы в верхней крышке, секции вторичной обмотки трансформаторов образованы тороидальными катушками и шунтированы конденсаторами, а провода первичных обмоток трансформаторов размещены в дополнительных изоляционных цилиндрах..

На фиг. 1 изображено трансформаторно- выпрямительное устройство, вид спереди; на фиг. 2, 3 - то же, принципиальная электрическая схема; на фиг, 4 - то же без корпуса, вид сверху.

Трансформаторно-выпрямительное устройство содержит преобразовательный трансформатор 1 с петлеобразной первичной обмоткой 2 с электрическими вводами 3 и 4 питающего первичного напряжения, и вторичной обмоткой 5 из. нескольких тороидальных катуЫек 6, расположенных в ячейках, образованных изоляционными плоскими кольцами 7 и опорными изоляционными цилиндрами 8, скрепленными между собой диэлектрическими стяжками 9, высоковольтный -много ступенчатый мостовой выпрямитель 10, ступени которого электрически соединены с соответсвую дими тороидальными катушками 6 преобразовательного трансформатора 1 Колоний электрических конденсаторов 11,расположенных в изоляционных цилиндрах 12 и шунтирующих тороидальны катушки 6, коммутационный центральный изоляционный цилиндр 13, на котором смонтированы контакты 14 электрических соединений преобразовательного трансформатора 1 и мостового выпрямителя 10, а внутри центрального цилиндра 13 смонтирован омический измери1ельный делитель высокого напряжения 15, изолирующие трансформаторы 16, содержа1аие первичную петлеобразную обмотку 17 и электрически вводы питающего напряжения 18, вторичную обмотку 19 из нескольких тороидальных катушек 20, расположенных в ячейках одна над другой на вертикальном опорном изоляционном цилиндре 21, опорную плиту 22, герметич ныЯ изоляционный корпус 23, имеющий форму тела вращения плавными обраэуюгдами и выполненный из двух частей 24 и 25, причем обе части корпуса по линии герметичного контакта с опоной плитой 22 имеют утолщения, в которых размещены элементы крепления корпуса с опорной плитой, герметичный корпус 23 нижней частью опирается на цилиндр 26, имеющий отверстия в боковой Поверхности. Верхняя часть и нижняя часть корпуса имеют отверстия, расположенные по вертикальной оси корпуса, и герметично закрытые крышки 27 и 28, причем в нижней крышке 28 герметично укреплены электрические контакты 3, 4 и 18 подвода питающего напряжения, низковольтный ввод омического делителя напряжения 15 и низковольтный полюс 29 высоковольтного выпрямите-/ ля 10, а в верхней крышке герметично укреплены электрические контакты 30 выводов вторичных обмоток изолирующих трансформаторов 16, высоковольтный полюс 31 высоковольтного выпрямителя 10 и омического делителя напряжения 15. Изоляционный корпус 23 заполнен изоляционным газом под давлением. Напорный вентилв 32 заправки газом корпуса укреплен te нижней крышке. В трехфазном высоковольтном трансформаторно-выпрямительном устройстве фазы преобразовательного трансформатора 1 и три изолирующих трансформатора 1б расположены вокруг коммутационного центрального цилиндра 13 и между ними звездообразно размещены фазы высоковольтного трехфазного мостового выпрямителя 10 Один электрический вывод тороидальных катушек 6 электрически соединен с их магнитопрозодом,

Трансформаторно-выпрямительное устройство работает следующим образом.

К электрическим вводам 3, 4 и 18 первичной обмотки 2 преобразовательного трансформатора 1 и первичных обмоток 17 изолирующих трансформаторов 16 подводится питгиощее переменное напряжение. В Тороидальных катушках б и 20 трансформаторов 1 и 16 индуцируется переменное напряжение, высокое напряжение тороидальных картушек б преобразовательного трансф матора 1 выпрямляется подключенными к ним ступенями 1иостового выпрямител 10. Выходное напряжение выпрямителя 10 получается как сумма выходных напряжений его ступеней. Благодаря многоступенчатому выпрямителю 10 главная изоляция преобразовательного трансформатора 1 испытывает действие в основном постоянного выпрямленного напряжения, которое нарасгает линейно вдоль продольной изоляции трансформаторов 1 и 16. Конденсаторы 11 увеличивают электрическую емкость тороидальных катушек б преобразовательного трансформатора 1 относительно друг друга и земли, что обеспечивает равномерное распределение электрических напряжений п тороидальным катушкам. Герметичный изоляционный корпус выполняет роль наружного электрического изолятора трансформаторно-выпрямительного устройства. Измерительный делитель высоко.го напряжения 15 обеспечивает измерение выходного напряжения выпрямителя 10. Объединение возвратных проводов первичных петлеобразных обмоток 2 и 17 транс форматоров 1 и 16 в общих изоляционных цилиндрах позволяет уменьшить габариты трансформаторно-выпрямительного устройства. Напорный вентиль служит для заполнения корпуса изоляционным газом под давлением или жидким диэлектриком. Изолирующие трансформаторы 16 питают независимо управляемым электрическим напряжением высоковольтные электрические нагрузки, находящиеся на потенциале выходного напряжения выпрямителя 10-.

Предложенное трансформаторно-выпрямительное устройство эффективно при уровне выходных напряжений в сотни киловольт и мощности в десятки киловатт и внпце, обеспечивает возможность раздельного регулирования параметров накала и силовой цепи при питании ускорителя электронов.

5

Формула изобретения

Трансформаторно-выпрямительное устройство, содержащее разборный герметичный цилиндрический корпус,

0 заполненный изоляционным диэлектриком, в котором размещен повышающий трансформатор с пространственно-сим мётричным магнйтопроводом и секционированной вторичной обмоткой, секции которой расположены одна под дру5гой, пространственно-симметричные колонны выпрямителей, вводы ивыводы электрического тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и

D повышения эксплуатационной надежности, устройство снабжено изолирующими трансформаторами с петлеобразной первичной обмоткой и кольцевыми магнитопроводами, изоляционным цилиндром,

5 расположенным по оси цилиндрического корпуса, дополнительными изоляционными цилиндрами и колоннами конденсаторов, герметичный корпус выполнен из изоляционного материала с отверс0тиями в торцах, закрытых изолирующими крышками с электрическими вводами, причем Питающие вводы размещены, в нижней крышке, а выводы расположены в верхней крышке, секции вторичной обмотки трансформаторов образо5ваны тороидальными катушками и шунтированы конденсатора.ми, а провода первичных обмоток трансформаторрв размещены в дополнительных изолйционных цилиндрах.

0

- . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3541424, кл. 321-8, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

5 № 500719, кл. Н 05 Н 5/00, 1976.