Высоковольтный высокочастотный трансформатор

Высоковольтный высокочастотный трансформатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в составе мощных зарядных устройств и в источниках питания электрофизических приборов. Цель изобретения - повышение надежности путем повышения эффективности охлаждения. Тороидальный магнитопровод 1 охвачен полым охладителем, состоящим из внешнего 2 и внутреннего 3 полых цилиндров и торцовых медных шайб 4 и 5, изолированных от торцов магнитопровода диэлектрическими кольцами 6. Фольговые стенки цилиндров 7 охватывают магнитопровод и дистанциируются между собой кольцевыми элементами 8. Каждый цилиндр вдоль образующей сопряжен с патрубками 9, 10 и 11, 12, расположенными соосно и разделенными герметичными перегородками 13 по высоте магнитопровода 1. Такая система охладителя позволяет повысить интенсивность охлаждения и повысить надежность работы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО@ЕЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4347000/24-27 (22) 21. 12. 87 (46) 07.04.90. Бюл. N- 13 (71) Всесоюзный электротехнический институт им.В.И.Ленина (72) С.С.Подоскин и В.Н.Лисин (53) 621.314.212 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 862249, кл, Н 01 F 27/18,,1981, Авторское свидетельство СССР

М- 1447181, кл. Н 01 F 27/32 1986

„„SU„„3555713 А1 (51) 5 Н 01 F 27/16// Н О1 Р 19/04

2 (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ

ТРАНСФОРИАТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в составе мощных зарядных устройств и в источниках питания электрофизических приборов. Цель изобретения — повышение надежности путем повьппения эффективности охлаждения. Тороидальовод 1 охвачен полым ох1555713 ладителем, состоящим из внешнего 2 и внутреннего 3 полых цилиндров и торцовых медных шайб 4 и 5, изолиро" ванных от торцов магнитопровода диэлектрическими кольцами 6. Фольговые стенки цилиндров 7 охватывают магни- топровод и дистанциируются между со бой кольцевыми элементами 8. Каждый

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высокочастотным трансформаторам с твердой изоля- цией и интенсивным охлаждением, кото" рые могут использоваться в составе мощных зарядных устройств и в источниках питания электрофизических приборов.

Цель изобретения — повышение надежности трансформатора путем повышения эффективности охлаждения.

На фиг.1 показан высоковольтный высокочастотный трансформатор, на фиг.2 — схема расположения выводов и патрубков, на фиг.3 — охладитель магнитопровода, на фиг.4 — разрез A-А на фиг.3; на фиг.5 — разрез Б-Б на фиг.3.

Тороидальный магнитопровод 1 охвачен полым охладителем, состоящим из внешнего 2 и внутреннего 3 полых цилиндров и торцовых медных шайб 4 и

5, изолированных от торцов магнитопро- 5

:вода диэлектрическими кольцами 6.

Фольговые стенки цилиндров 7 плотно охватывают магнитопровод и дистанци40 онируются между собой кольцевыми элементами 8. Каждый цилиндр вдоль образующей сопряжен с двумя патрубками

9, 10 и 11, 12, расположенными соосно, и разделенными герметичными перегородками 13 по высоте магнитопровода. Фольговые цилиндры загерметизи45 рованы на торцах пайкой на кольцевых выступах 14 соответствующих торцовых шайб. Патрубки выполнены с продольными прорезями 15, равными высоте магнитопровода и ориентированными орто50 гонально герметичным перегородкам, через которые хладагент попадает в цилиндрическую полость охладителя.

На охладитель наносится слой твердой изоляции 16 по всему периметру 55 магнитопровода. Вторичная высоковольтная обмотка 17 может быть однои многослойной. Поверх межобмоточной цилиндр вдоль образующей сопряжен с патрубками 9, 10 и 11, 12, расположенными соосно и разделенными герметичными перегородками .13 по высоте магнитопровода 1. Такая система охладителя позволяет повысить интенсивность охлаждения и повысить надежность работы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. твердой изоляции 18, охватывающей также весь периметр магнитопровода, укладывается полая первичная обмотка

19, а сектор 20 (a c 30 ) остается свободным от обмоток. В этом секторе установлены патрубки для подачи хладагента и высоковольтные выводы 21 и

22 вторичной обмотки. У границы изолирующего сектора 23 установлены выводы первичной обмотки, совмещенные со штуцерами 24 для подачи охлаждающей жидкости. Поверх первичной обмотки сформирована полимерная изоляция

25, выполняющая функции корпуса трансформатора, а поверх патрубков подачи и отвода хладагента нанесена изоляция 26 типа "монолит" или "монотерм".

Трансформатор работает следующим образом.

Выводы первичной обмотки подключаются к автономному инвертору (f=

=1-10 кГц). Изменение магнитного потока в тороидальном магнитопроводе 1 индуктирует высокочастотную ЭДС в многослойной вторичной обмотке 17, выводы которой 21 и 22 установлены в изолирующем секторе 20 (фиг.2).

В высокочастотном режиме тепловые потери локализуются в тороидальном магнитопроводе, в объеме твердой изоляции .типа "монолит" или "монотерм" и в меди первичной обмотки. При больших значениях коэффициента трансформации К =100, характерных для высоковольтного трансформатора мощностью в десятки киловатт, и оптимальном выборе плотности тока потери во вторичной обмотке сказываются меньше, чем потери в объеме твердой изоляции.

Жидкий хладагент, например дистиллированная вода, подается с заданной скоростью и расходом через патрубки

I .9 и 11 в цилиндрические теплообменники и через штуцера 24 в полую первичную обмотку. Охлаждающая жидкость, под5 1555713 водимая через патрубок 9, циркулирует з через цилиндрическую полость, которая н секционируется кольцевыми ребрами 8, и выходит из рабочего объема через и

5 продольную прорезь на патрубке 10. с

Раздельное нормирование скорости п и расхода охлаждающей жидкости через поперечное сечение внешнего 2 и внутреннего 3 полых цилиндров и полую первичную обмотку 19 позволяет выравнивать градиенты температурного поля в изоляции, обмотках и магнитопрово- п де. В качестве хладагента может быть д использован также этиленглюколь или 15 ф фреон. м

Тороидальный магнитопровод 1 мов жет быть выполнен из пермаллоя, хов лоднокатаной стали либо из аморфного л железа. Вторичная обмотка 17 и сек- 20 тор 20 изолируются стеклослюдинито- и вой лентой. После опрессовки и тер- с мообработки высоковольтной обмотки м собирается внешняя полая первичная м обмотка, которая может состоять из 25 т отдельных полувитков, соединяемых ч муфтами. Цилиндрические охладители б трансформатора в фольговом варианте в герметизируются пайкой, образуя моноблок с патрубками 9-12. 30 пр

Для магнитопровода из пермаллоя

50НЦ с габаритами ф 130/180 мм потери на частоте 51 кГц составляют "400 Вт. Перегрев магнитопровода не превышает 100 С при расходе воды ,1 л/мин.

При использовании аморфной стали потери в сердечнике снижается в 3-4 раза и в этом случае потери в изоляции типа "монотерм" превышают потери в сердечнике, происходит инверсия теплового потока в конструкции трансформатора. В этом режиме цилиндрические охладители 2 и 3 преимущественно отводят тепло из объема твердой изоляции 16, 18 и 25.

Средняя точка вторичной высоко- вольтной обмотки может соединяться с магнитопроводом 1 и цилиндрическими охладителями 2 и 3. В этом случае патрубки 9 и 11 изолируются на половину рабочего напряжения. Высоковольтные выводы 21 и 22 вторичной обмотки и патрубки 9 и 11 могут располагаться взаимно ортогонально со смещением относительно плоскости симметрии в пределах изолирующего сектора

20, выбор величины которого (угол Ы ) ависит от заданного уровня выходного апряжения.

Положительный эффект от применения зобретения обусловлен конструктивным огласованием сложных требований, редъявляемых к трансформаторам, формирующим высокое напряжение на высо-f ой частоте и выполненным с сухой золяцией. Использование трех незаисимых теплообменных устройств, раотающих в режиме принудительной рокачки жидкости, выполненных в вие тонкостенных цилиндров иэ медной ольги, охватывающих тороидальный агнитопровод, и внешней полой перичной тороидальной обмотки обеспечиает возможность адаптивного управения тепловыми потоками в рабочем бъеме и выравнивание градиентов темературного поля. Это позволяет повыить надежность изоляции и трансфоратора в целом, так как при одновреенном воздействии интенсивного элекрического и теплового поля (высокоастотные потери в диэлектрике) проой изоляции чаще всего имеет теплоую природу.

Трансформатор может использоваться и создании малогабаритных систем питания электрофизических приборов, для зарядки емкостных накопителей и в источниках питания технологических установок в диапазоне напряжений 2050 кВ, частот 1-10 кГц и мощностей до десятков киловатт.

Формула изобретения

1, Высоковольтный высокочастотный

40 трансформатор, содержащий тороидальный магнитопровод, на котором расположена вторичная обмотка с твердой ,изоляцией и имеется сектор, не занятый обмоткой, в котором установлены

45 ВысокоВольтные ВыВОды наружную первичную обмотку,. о т л и ч а ю щ и й-. с я тем, что, с целью повышения надежности путем повышения эффективности охлаждения, он имеет металличес50 кий охладитель, выполненный в виде двух цилиндров с полыми стенками и торцовых шайб, изолированных диэлектрическими кольцами от магнитопровода, цилиндры сопряжены вдоль образу55 ющих ка дый с двумя патрубка и расположенными соосно и выполненными с продольными прорезями и герметичными перегородками, равными высоте магнитопровода и ориентированными ортого1555713 нально, металлический охладитель установлен на магнитопроводе, а патрубки для подачи и вывода хладагента расположены в секторе магнитопровода, не занятом обмотками.

2. Трансформатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что имеет встроенные дистанциирующие кольцевые элементы, цилиндры охладителя выполнены из медной фольги, а первичная обмотка выполнена из трубы с штуцерами для подачи хладагента, дистанциирующие кольцевые элементы установле1ны на цилиндрах охладителя.

1555713

Составитель В.Мясникова

Техред А.Кравчук КоРРектоР Н ° Ревская

Редактор Н.Тупица

Заказ 556 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101