Высоковольтный трансформатор-выпрямитель
Патент 593329
Авторы
Классы МПК
Высоковольтный трансформатор-выпрямитель
Иллюстрации
Реферат
ОП И ищ 593329
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соаэ Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (j -;. i< ., (22) Заявлено 07;02-.77 (21) 2444501/18-25 (51) М. Кл„э Н 05Н 5/06 с присоединением заявки №
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет (т- "l (43) Опубликовано 15;02:7тт. Бк "тлетень ¹ 6 (53) УДК 621.384.6 (088.8) (45) Дата опубликования описания 08.03.78 (72) Авторы изобретения
Е. А. Абрамян, Х. Ф. Баракаев и А. А. Курков
Институт высоких температур АН СССР (71) Заявитель (54) ВЬ1СОКОВОЛЬТНЫ ТРАНСФОРМАТОРВЪ1ПРЯМИТЕЛЬ
Изобретение относится к высоковольтным источникам питания и может быть использовано в ускорительной технике, а также для лабораторных и промышленных целей.
Известны высоковольтные источники питания для ускорителей, выполненные на базе трансформаторов, размещенных в кожухе, заполненном электроизоляционной средой (11.
Недостатком таких устройств является слабая защищенность высоковольтной обмотки трансформатора от импульсных напряжений с крутым фронтом (например при тренировочных или случайных пробоях) .
Известен также высоковольтный источник питания с выпрямлением напряжения (2), содержащий трехфазный трансформатор, высоковольтная обмотка которого выполнена в виде последовательно соединенных плоских спиралей, диодные выпрямительные блоки, подключенные к линейным выводам обмотки по одномостовой трехфазной схеме выпрямления, и высоковольтные экраны обмотки, расположенные в герметичном корпусе, заполненном электроизоляционной средой.
Как известно, при пробоях скорость развития разряда в алегазе составляет примерно
10 — с, а так как геометрические размеры устройства соизмеримы с изоляционными промежутками, время среза напряжения на линейном выводе высоковольтной обмотки трансформатора становится соизмеримым с временем разряда, поэтому напряжение на вторичной обмотке трансформатора распределяется соответственно собственным емкостям системы.
Причем чем выше продольная емкость вторичной обмотки трансформатора, тем она становится менее чувствительной к импульсным напряжениям высокой крутизны. С этой целью высоковольтную обмотку трансформато10 ра выполняют в виде последовательно соединенных плоских спиралей. Но этого недостаточно для защиты высоковольтной обмотки от импульсных напряжений высокой крутизны.
Следствием этого является недостаточная на15 дежность высоковольтных обмоток известных источников питания по отношению к перенапряжениям, возникающим при тренировочных и случайных пробоях.
Целью изобретения является повышение на20 дежности устройств путем защиты высоковольтных обмоток от импульсных напряжений с крутым фронтом.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом высоковольтном трансформаторе25 выпрямителе установлены формирующие линии, каждая из которых включает проводящий виток, являющийся частью линейного вывода обмотки, на которой надеты кольца из ферромагнитного материала, причем виток с коль30 цами расположен в зазоре между соответству5
60 ющей фазой высоковольтной обмотки и ее экраном.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема высоковольтного трансформатора-выпрямителя; на фиг. 2 — поперечный разрез формирующей линии; на фиг. 3 — развертка формирующей линии.
Высоковольтный трансформатор-выпрямитель содержит трехфазный трансформатор, состоящий из магнитопровода 1, первичной обмотки 2 и вторичной обмотки 3, диодные выпрямительные блоки 4, включенные в цепь трансформатора по одномостовой трехфазной схеме выпрямления, вводы питания 5 обмотки низкого напряжения 2 и высоковольтный вывод 6, расположенные в герметичном корпусе 7, заполненном электроизолояционной средой, например гексафторидом серы SF<. Линейные выводы обмотки высокого напряжения
3 подключены к диодным выпрямительным блокам 4 через формирующие линии, каждая из которых состоит из проводящего витка 8, являющегося частью соответствующего линейного вывода обмотки, на который надеты кольца 9 из ферромагнитного материала. Один конец формирующей линии подключен к линейному выводу обмотки трансформатора, а другой конец к высоковольтному экрану 10.
Г1роводящий виток 8, с надетыми на него кольцами 9, размещен частично внутри высоковольтного экрана 10, причем средняя часть витка 8 с надетыми на него кольцами 9 имеет максимальную изоляцию 11 по отношению к экрану 10 и концу линейного вывода обмотки 3. Пространство 12 между экраном 10 и обмоткой 3 может быть заполнено как элегазом, так и твердым диэлектриком.
Высоковольтный трансформатор-выпрямитель работает следующим образом.
Первичная обмотка 2 подключается к сети переменного тока. Вторичная обмотка 3 генерирует высокое напряжение (сотни кВ), которое выпрямляется в диодных выпрямительных блоках 4, включенных в цепь трансформатора по одномостовой трехфазной схеме выпрямления и через высоковольтный вывод 6 подается на нагрузку (например ускорительную трубку). В случае пробоя (тренировочного или случайного) напряжение на вторичной обмотке распределяется соответственно собственным емкостям системы (обмотка высокого напряжения, конструктивные элементы трансформатора-выпрямителя), в результате чего на ближайших витках линейного вывода обмотки высокого напряжения возникают перенапряжения. Градиент напряжения в описанных выше конструкциях обмотки высокого напряжения превышает нормальный (до пробоя) в 15 — 20 раз и более. С целью уменьшения градиента напряжения на первых витках в обмотке высокого напряжения между концом линейного вывода обмотки трансформатора 3 и выпрямительными блоками 4 вводится формирующая линия, состоящая из проводящего витка 8, на который надеты кольца 9 из ферромагнитного материала, увеличивающие индуктивность витка 8 и одновременно вносящие в контур активные потери, в результате чего фронт волны перенапряжения вытягивается, и градиенты напряжения значительно уменьшаются. При воздействии срезанного импульса напряжения с временем фронта порядка 10 с за счет действия формирующей линии время среза напряжения на линейном выводе обмотки уве,пичивается до (0,5 — 1) 10 — с.
Такое выполнение линейного вывода высоковольтной обмотки трансформатора позволяет существенно снизить опасные градиенты напряжения в обмотке при импульсных напряжениях с крутым фронтом (близком к прямоугольному) и повысить надежность работы высоковольтного трансформатора-выпрямителя. Кроме того, поскольку высоковольтная обмотка таких трансформаторов является одним из наиболее ответственных и дорогих элементов, введение формирующей линии уменьшает вероятность выхода из строя катушек высокого напряжения, а, следовательно, повышает надежность трансформатора-выпрямителя и снижает эксплуатационные расходы.
Формула изобретения
Высоковольтный трансформатор-выпрямитель, содержащий трехфазный трансформатор, высоковольтная обмотка которого выполнена в виде последовательно соединенных плоских спиралей, диодные выпрямительные блоки, подключенные к линейным выводам обмотки по одномостовой трехфазной схеме выпрямления, и высоковольтные экраны обмотки, расположенные в герметичном корпусе, заполненном электроизоляционной средой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем защиты высоковольтной обмотки от импульсных напряжений с крутым фронтом, трансформатор-выпрямитель содержит формирующие линии, каждая из которых включает проводящий виток, являющийся частью линейного вывода обмотки, на который надеты кольца из ферромагнитного материала, причем виток с кольцами расположен в зазоре между соответствующей фазой высоковольтной обмотки и ее экраном.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Абрамян Е. А. Сильноточные ускорителитрансформатор, г. Новосибирск, 1970, с. 55.
2. Авторское свидетельство СССР № 500719, кл. Н 05Н 5/00, 1975.
593329
Фиг 1
Подписное ипография, пр. Сапунова, 2,(Составитель Н. Григорьева
1 сдактор Н. Каменскал Тсхред И. Рыбкина Корректоры: Л. Степанова и Л. Котова
Заказ 524/15 !!зд. № 307 Тираж 1014
1-!ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раугпская наб, д. 4/5