Высоковольтный импульсный трансформатор Советский патент 1983 года по МПК H01F19/08 

(5) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках электропитания, модуляторах магнетронных и клистронных передатчиков, ускорителях заряженных частиц для многократного повышения напряжения электрических импульсов низковольтных, например, тиристорных, генераторов без значительных искажений их формы.

Известны импульсные трансформаторы, предназначенные для повышения напряжения электрических импульсов, содержащие многовитковую вторичную обмотку на тороидальном магнитопроводе, охваченную одновитковой обмоткой в виде цилиндрического контейнера С1 .

Недостатки таких трансформаторов . зак;ш)чаются в том, что расстояния между обмотками непропорциональны действующим между обмотками напряжениям, кроме того трансформаторы имеют значительные искажения формы транс формированных импульсов; при значительных коэффициентах трансформации существенно увеличиваются размеры магнитопровода и его масса, трансформаторы имеют сравнительно низкую механическую прочность.

Известен также импульсный трансформатор, содержащий несколько тороидальных магнитопроводое, на каждый из которых наложена одна секция вторичной обмотки, причем все секции соединены последовательно. Первичная обмотка состоит из нескольких витков, проходящих внутри всех от дельных маг ни то про водов t.2 .

Недостатками этого трансформатора являются малый коэффициент трансформации, большая индуктивность рассеяния, вызывающая значительные искажения формы трансформируемых импульсов, значительные габариты (с учетом габаритов масляного бака), невысокая механическая прочность. Наиболее.близким по технической сущности к изобретению является выС1:)ковольгный. трансформатор, содержащий вторичную обмотку, состоящую из нескольких последовательно соединенных секций, расположенных на торо идальных магнитопроводах, размещенных на изоляционном цилиндре, первич ную обмотку, образованную металлическими стержнями, проходящими внутри изоляционного цилиндра, и металли ческими частями герметичного бакаГДЗ. Недостатками этого трансформатора также являются малый коэффициент трансформации, повышенная индуктивность рассеяйия, вызывающая искажения импульсов, увеличенные габариты и невысокая механическая прочность Цель изобретения - уменьшение мас сы, габаритов, искажений формы транс формированных импульсов и .увеличение устойчивости к механическим динамическим воздействиям высоковольтного импульсного трансформатора. Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном импульсном трансформаторе, содержащем высоковольтную вторичную обмотку, состояшую из нескольких одинаковых последовательно соединенных секции, расположенных на отдельных тороидальных магнитопроводах, которые размещаются на полом изоляционномм.цилиндре, первичную обмотку, образованную металлическим стержнем, проходящим внутри изоляционного цилиндра, и металличес кими частями герметичного бака, первичная обмотка выполнена одновитковой, а бак и осевой стержень, ее обр зующие, имеют форму усеченного кону са, причем во всех поперечных сечениях расстояния от стержня до вторич ной обмотки равны расстояниям от вто ричнрй обмотки до бака, Причем осевой стержень в местах крепления к корпусу и крышке имеет цилиндрические пояски, диаметр которых равен внутреннему диаметру осево го изоляционного цилиндра. На чертеже схематически изображена конструкция высоковольтного импульсного трансформатора. Конструктивной основой трансформатора является труба 1 из диэлектри ческого материала с фланцеМ в средней части, на которой находятся К то роидальных магнитопроводов 2 с наложенными на них одинаковыми секциями 3 вторичной обмотки, разделенными из ляционными кольцами 4. Труба с магнитопроводами помещается в металлический корпус 5| имеющий форму усеченного конуса и снабженный в верхней части, против верхнего магнитрпровода, патрубком 6 для вывода из трансформатора высокого вторичного напряжения посредством высоковольтного кабеля 7 герметизированного прокладкой 8. Начало секции вторичной обмотки, наложенной на первом, нижнем сердечнике, соединяется с дном корпуса. На фланец корпуса 9 наложена изоляционная герметизирующая прокладка 10, через которую корпус стыкуется с фланцем 11 металлической крышки 12, имеющей вид усеченного конуса. Корпус с крышкой, образующие герметичный контейнер, стягиваются металлическим осевым стержнем 13 имеющим вид двух состыкованных меньшими основаниями усеченных конусов, стык которых расположен против стыка корпуса с крышкой. В любом поперечном сечении расстояния от осевого стержня до вторичной обмотки равны расстояниям от вторичной обмотки до корпуса бака. Торцы стержня упираются в дно корпуса и крышку, образуя электрический контакт. Герметизация зо контейнера осуществляется прокладками k и шайбами 15. Фиксация трубы от радиальных смещений осуществляется с помощью цилиндрических поясков .стержня в местах крепления ко ДЧУ корпуса и крышке. Диаметр поясков равен внутреннему диаметру трубы, фиксация трубы и магнитопроводов от смещения в осевом направлении осуществляется за счет упруго деформируемых (резиновых) прокладок 1б, 17 и 18, Таким образом, бакконтейнер представляет собой виток первичной обмотки, началом которого является внешний контур фланца корпуса, а концом - внешний контур фланца крышки. Бак заполняется трансформаторным маслом или элегазом под давлением. Импульсный трансформатор работает следующим образом. Первичное, низкое напряжение прикладывается к фланцам крышки и корпуса. Вторичное, высокое напряжение, снимается с конца последней верхней секции вторичной обмотки через высоковольтный кабель. При этом величина вторичного напряжения равна , где и - первичное напряжение-, N - число витков в каждой из секций вторичной обмотки.

Технико-экономическая эффективность импульсного трансформатора состоит в следующем. Так как первичная обмотка имеет минимальное возможное в трансформаторе число витков, равное единице, и этот единственный виток выполнен так, что расстояния между его элементами и секциями втрричной обмотки пропорциональны действующим между ними напряжениям, индуктивность рассеяния и искажения фрон та импульса, вносимые импульсным . трансформатором, ми 1мальны4. Комическая форма корпуса и крьшки и расположение высоковольтного вывода на боковой поверхности бака позволяет уменьшить габариты трансформатора. Благодаря тому, что магнитопроводы упруго фиксированы проходящей внутри них трубой с фланцем, стержнем и элементами бака, импульсный трансформатор устойчив по отношению к механичес1КИМ .нагрузкам.

Формула изобретения

Т. Высоковольтный импульсный транса форматор, содержащий высоковольтную вторичную обмотку, состоящую из нескольких одинаковых последовательносоединенных секций, расположенных

на отдельных тороидальных магнитопроводах, которые размещаются на полом изоляционном цилиндре, первичную об- мотку, образованную металлическим стержнем, проходящим внутри изоляционного цилиндра, и металлическими мастями герметичного бака, отличающийся тем« что, с целью уменьшения габаритных размеров, массы и искажений формы импульсов, первичная обмотка выполнена одновитковой, а а бак и стержень«ее образующие, имеют форму усеченного конуса, причем во всех поперечных сечениях расстояния от стержня до вторичной обмотки равны расстояниям от вторичной обмотки до бака,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 792304, кл. Н 01 F 33/00, 15.08.73.