Высоковольтный разделительный трансформатор Советский патент 1981 года по МПК H01F30/12 

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным разделительным трансформаторам, и может быть использовано для питания мощных электронных ускорителей. . Известны высоковольтные трансформаторные разделительные установки, предназначенные для передачи мощности в цепь нагрузки, находящейся под высоким потенциалом, представляющие собой каскадное соединение двух однофазных трансформаторов. Сетевая обмотка первого трансформатора каскада н нагрузочная обмотка второго трансформатора разделены гальванически и потенциально с помощью оДновитковой V-образной кабельной обмотки; охватывающей сердечник вёрх него либо нижнего трансформатора I.Недостатком таких установок является ограничение величины предельной мощности, передаваемой на высокий потенциал, поперечным сечением жилы одновитковой кабельной Обмот ки. Кроме того, кабельный виток связи рассчитывается на полное напряжение установки, в случае его пробоя неизбежно появление нм пульсных перенапряжений на стороне сети, что снижает эксплуатационную надежность устройств в целом. Наиболее близким к предлагаемому является высоковольтный разделительный трансформатор, предназначенный для питания ускорителя заряженных частиц, представляющий собой параллельное, соединение ряда двухступенчатых изолирующих трансформаторов, размещенных в потенциальных экранах. При этом через окно сердечников первого и второго трансформаторов проходит многовитковая обмотка, выполненная высоковольтным кабелем, жнла котО рого находнтся под потенциалом, задаваемым делителем и равным половине полного напряжения установки. Верхний и нижний модули трансформатора закреплены и разделены опорными изоляторами 2. Недостатком известного устройства является ограничение величины мощности сечением жилы и механнческой упругостью (допустнмым радиусом изгиба) кабеля, наматываемого непосредственно на сердечник. Кроме.того, обмоткк известного ipain4 pMai(p характеризуются

сильной электрической связью, поэтому при случайных разрядах или пробоях в системе неизбежно происходит формировсиже импульсных перенапряжений на стороне сетевой обмотки.

Цель изобретения - )гвеличение предельной мощности, передаваемой на высокий потенциал и повышение эксплуатационной надежности высоковольтного разделительного трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном разделительном тршсформаторе, содержащем последовательно включенные и расположенные друг над другом в потендааяьных кольцевых экранах трансформаторные модули, состоящие из секционированного магнитопровода, перви юй н вторичной обмоток, причем первишая обмотка верхнего модуля и вторичная обмотка нижнего модуля выполнены высоковольтным кабелем, УКЯЛЯ которого подключена к промежуточному потенщ1альному экрану, соединенному через делитель напряжения с верхним потенциальным экраном, закрепленным на опорном изоляторе секшга магнитопроврда каждого трансформаторного модуля, закреплены на горизонтальной; встроенной в потенциальный , кольцевой раме таким образом, что окна секций образуют тороидальную полость, в которой уложена кабельная обмотка, снабженная разделительным проводящим экраном и крепежными стойками, расположенными вдоль кольцевой рамы.

Секцин магнитопровода выполнены П-образнымн, а первичная обмотка нижнего модуля и вторичная обмотка верхнего модуля выполнены секционированными, причем каждая секция состоит из двух параллельных ветвей, расположенных На разных стержнях П-образны секций магнитопровода.

Каждый разделительный проводящий экран выполнен оплеткой кабеля, соединенной с потенциальным экраном соответствующего модул

На фиг. 1 изображен предлагаемый транс. форматор, пршщипиальная схема; на фиг. 2 .- то же, общий вид; на фиг. 3 - структура трансформаторного модуля; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на. . 3.

Устройство состоит из нижнего 1 и верхнего 2 трансформаторного модуля, закреплешюго на опорном изоляторе 3. Нижний трансформ то|тий модуль содержет первичную (сетевую) секцио афоваш1ую обмотку 4, состоящую из секций 5, секционированный магнитопролор. 6, вторичиую кабельную обмотку 7 с 6вяыв 1ми выводами 8, которые подключены к промежуточному потенциальному экрану 9. Кабельный подвод 10 всрхн го модуля

переходт в п ютнум обмотку 11, уложенную в обцрй ЩР&ЯЯЮК Л полости, образовадиа« С11|1Яр)|Щ|{|(1Ц|||швг каирггопроводом 12. B oplpHM «MflfVM Hpipf обмотка 13 соJ стоит т-аЛи п. кабельная обмотка спаЛчвал крсвюмнм и стойками 15 и разделитетмым 1фо едящими экранами 16. Потенцнагамые экраны верхнего модуля 17 и нижим-о модуля. 1в соединены с промежу точным экуинж ч)ез делитель 19. Опорой для трансфаумиортдк модулей является кольцевая метаятяюкая рема 20.

Устрс -ям poG&tum сяе} ующкм образом.

Передача ммцивсж к нагрузке, находящейся под ввмомии яотиищлом (термоэмиссион ному кат«| электройиого ускорителя), гальваяическн я гютеш нипйо развязана при помоат кЛбеялных. ofowvoK 7 и 11 и выводов 8 и 10. Якяе лояклпчмшя п вичной обмотtsR иямм taeftysK к сет |$ижсхойит намагиувашайнк ма«1м1««фввюда о@окх моду лей.

Намаагншштайиге ⫧мнего модуля и питание нагрузки на высв1еом потенциале осущест вляется с явмощвю ка6е}в ных обмоток 7 и 11 и кабвямшх нодавдов 8 и 10, представляющих одаю целое. Пвтёициальная развязка нагрузки и сетевой о&мотки нижнего модуля 1 обеспечивается собстветш изоляцией высоковольтного кабеля. Дтм повыщеиия надежности изоляции яофеишал яаши кабеля задается с помощью напряжения 19. При этом главная яз тааяя трансформаторных модулей на половину рабочего напряжения усташэвки. Ecjaj высокое напряжение

9является тюуаьстлм, а также при возникновении им10г;шо1Н 1х перенапряжений, разделительные экрашл 16 осуижтвяяют функции электрю1вскорО||й38@№ЮН11я . Оптимальным вариашом в юшеюп .-р далительного экрана

0является «вавпьзсаянак ойлетки кабеля, соеди№1шв1Н с Я Фепюшшимми экранами 17 и 18. При этом эк { деланш 1ютен1шальных экранов вывсщи 8 и 10 выполнены со снятой оплеткой.

S Для мехшической развязки модулей использованы oiMfHH изолятор 3 и металлические рамы 20, m которых собраны секционировашше MMeR.enpoBOflbi 6. Кроме того, в высоковопьтнмя разделительном трансформаторе ;

1фименеш1 иммнпбсквя развязка секционироBaiffloro ямммпмфввода 6 и кабельных обмо. т€«с 7 и М щрмсвмшмк в тороидальжй полости, евржинвиой енмми сердечников и закрешжимк с помоям профилировашых

(яоек 15, рмищпжяиимх вдеш окружности рюмм Ж «чрадчвеь с (е«васами. При этом югбвяыни «tHMUKa сов11 тся па опорной раме 2© «оиййШмв вт магижопровода с по5мощью системы стоек 15, что позволяет применять кабель любого сечения и класса по из ляции. Затем секции сердечника, несущие низк вольтные обмотки на стержнях, собираются непосредственно на кабельнсж обмотке. Положительный эффект от применения изобретения обусловлен тем, что конструкция предлагаемого высоковольтного разделительного трансформатора с потенциальной и двойной механической развязкой верхнего модуля от нижнего и кабельной обмотки от секционированного магнитопровода позволяет увеличить предельную мощность, передаваемую на высокий потенциал. Кроме того, устройство ха рактеризуется повыщенной эксплуатационной надежностью при возникновении импульсных перенапряжений благодаря введению разделительных электрических экранов. При этом собственная емкость кабельных обмоток является частью делителя напряжения уменьшающего рабочий потенциал в объеме главной изоляции в два раза. Использование предлагаемого трансформатора в мощных ускорителях электронов, применяемых в электронно-лучевой технологии, для накачки электроизоляционных лазеров COj и др. позволит повысить экономическую эффективность соответствующих процессов за счет повыщения эксплуатационной надежности, увелнчения ресурса и мощности в одной установк Формула изобретения 1. Высоковольтный разделительный трансформатор, содержащий последовательно включенные и расположенные друг над другом в потенциальных кольцевых экранах трансформаторные модули, состоящие иэ секционированного магнитопровода, первичной и вторичной обмоток, причем первичная обмотка верхнего модуля и вторичная обмотка нижнего модуля выполнены высоковольтным кабелем, а вторичная 3 обмотка верхнего модуля и первичная обмотка нижнего модуля расположены на каждой секции, жила кабеля подключена к промежуточному потенциальному экрану, соединенному через делитель напряжения с верхним потенциальным экраном, закрепленным на опорном изоляторе, отличающийс я тем, что, с целью увеличения мощиостн и эксплуатационной надежности, он снабжен разделительным проводящим экраном, секции магнитопровода каждого трансформаторного модуля установлены -в потенциальном экране таким образом, что плоскости окон расположены радиально и через окна секции магнитопровода пропущена кольцевая кабельная обмотка, окруженная разделительным экраном. 2.Трансформатор по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что он снабжен установленными в потенциальных экранах кольцевыми проводящими рамами, несущими крепеяшые стойки для высоковольтного -кабеля, чередующиеся с секциями магнитопровода. 3.Трансформатор по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что секции магнитопровода выполнены П-образными, а первичная обмотка нижнего модуля и вторичная обмотка верхнего модуля выполнены секционированными, причем каждая секция состоит из двух параллельнь1х ветвей, расположенных на разных стержнях П-образных .секций магнитопровода. 4. Трансформатор по пп. 1-3, отличающийся тем, что каждд 1Й разделительный проводящий экран выполнен оплеткой кабеля, соединенной с потенциальным экраном соответствующего модуля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка ФРГ N 1914001, кл, 21 d 49, 1972. 2.Патент США № 3781639, кл. 321-15, 1973.