Импульсный трансформатор с ударным возбуждением

 

1.ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С УДАРНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащий ' первичную обмотку и многослойную цилиндрическую вторичную обмотку, размещенную на опорном изоляторе внутри корпуса, заполненного электроизоляционной средой, и соединенную с высоковольтным выводом, расположенным по оси трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, опорный изолятор выполнен из цилиндрической и торцевых частей, расположенных симметрично относительно оси и плоскости-Вторичной обмотки, и состоящих, соответственно, из цилиндрических и плоских, круговых слоев.изоляционного материала со ступенчатой поверхностью раздела между указанными частями, причем цилиндрические слои материала изолятора образуют одновременно межслоевую изоляцию вторичной обмотки, толщина которой увеличивается в направ- g лении первичной обмотки.^2. Трансформатор по п.1, о т л ичающийся тем, что толщина межслоеврй изоляции вторичной обмотки в направлении первичной обмотки увеличивается пропорционально квад- 2 рату радиуса. '. , Г*с(Л

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 Н 05 Н 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2537788/25 (136135 ) (22) 03.11.77 (46) 30.01.84. Бюл. Р 4 (72) E.À. Абрамян, Г.Д. Кулешов и А.A. Курков (71) Институт высоких температур

АН СССР и Особое конструкторское бЮро Института высоких температур

AH СССР (53) 621.384.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 304895, кл. Н 05 Н 5/00, 1971.

2. Павловский A.È. è др. Инжектор на энергию 2 МэВ..., — "Приборы и техника эксперимента" Р 5, 1976, / с. 20 (прототип). (54) (57) 1.ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

С УДАРНЬР! ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащий первичную обмотку и многослойную цилиндрическую вторичную обмотку, размещенную на опорном изоляторе внутри корпуса, заполненного электроизоляционной средой, и соединенную с высоковольтным выводом, расположенным по оси трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, опорный изолятор выполнен из цилиндрической и торцевых частей, расположенных симметрично относительно оси и плоскости- вторичной обмотки, и состоящих, соответственно, из цилиндрических и плоских, круговых слоев изоляционного материала со ступенчатой поверхностью раздела между указанными частями, причем цилиндрические слои материала изолятора образуют одновременно межслоевую изоляцию вторичной обмотки, толщина которой увеличивается в направ- щ

Я лении первичной обмотки.

2. Трансформатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что толщина межслоевой изоляции вторичной обмотки в направлении первичной обмотки увеличивается пропорционально квад- Я рату радиуса.

692505

Иэобретенйе относится к технике гейерирования мощных импульсов высо кого напряжения и может найти применение в качестве источника питания ускорителей заряженных частиц и для испытания высоковольтной anЫФФЮ 4 ФЯ ф:м М ФЖ р туры ."

Известен гейератор импульсов высокого- напряжения, состоящий из коаксиально расположеннйх ервйчной и вторичной обмоток, размещенных в

"корпусе", заполненном сжатым газом.

Вторичная обмотка намотайа на изо" "ляцйоййый цилиндр, выполняющий роль опорного изолятора. Высоковольтный конец вторичной обмотки соединен с 15 электродом, который вместе с корпусом образует вторичную емкость трансформатора ГП, Недостаток такого трансформатора заключается в малой электрической прочности вторичной обмотки, связан ной с перенапряжениями, возникающими между ее витками при пробоях с высоковольтных..витков на землю.

Известен также импульсный трансформатор с ударным возбуждением, содержащий первичную обмотку и многослойную цилиндрическую вторичную обмотку, размещенную на ОПорйом изоляторе внутри корпуса, заполненного изоляционной средой, и соединенную с высоковольтным выводом расположенным по оси трансформатора. Вторичная обмотка выполнена несколькими проводнйками в полиэтиленовой изоля- 35

ЙИи и образует плоскую катушку с несколькими цилиндрическими слоями, дополнительно изолированными друг от друга прокладками из пблиэтилена.

Обмотка высокого йапряженйя крепит- 40 ся к корпусу через ускорительную трубку и дополнительный изоляцибйный кронштейн С23.

Недостатком известногб трансформатора является малая надежность 45 обмотки высокого напряжения из-за неравномерной электрической прочности между слоями обмОтки вследствие переменного по радиусу обмотки коэффициента связи и за счет использовав ния в качестве опорных элементов обмотки ускорительной трубки "с допоУФ нительным изоляционным кронштейном.

Целью изобретения является повышение надежности трансформатора. указанная цель достигается тем, 55 что опорный изолятор выполнен -из цилиндрической и торцевых частей,: расположенных симметрично бтносительЙо оси и плоскости вторичной обмотки, и состоящих, соответственно, из ци- 60 линдрических и плоских, круговых слоев изоляциойного материала со ступенчатой поверхностью раздела между указанными частями, причем цилиндрическйе слои материала изолятора об- 65 разуют одновременно межслоевую изоляцию вторичной обмотки, толщина ко-. торой увеличивается в направлении первичной обмотки. При этом толщина изоляции вторичной обмотки в направлении первичной обмотки может быть выполнена увеличивающейся пропорционально квадрату радиуса (цилиндрического слоя изоляции).

I ..:

На чертеже представлен предлагаемый трансформатор в разрезе.Он состоит из первичной обмотки 1 и коаксиально расположенной ей вторичной обмотки 2. Вторичная обмотка выполнена намоточным проводом в виде многих цилиндрических слоев 3, соединенных между собой последовательно. Слои 3 обмотки высокого напряжения изолированы друг от друга прокладками 4 из изоляцйонного материала, например конденсаторной бумаги.

При этом толщина межслоевой изоляции выполнена переменной, увеличивающейся, например, пропорционально квадрату радиуса цилиндрического слоя изоляции в направлении первичной обмотки с целью создания равномерной электрической прочности по изоляции обмотки высокого напряжения. Переменная толщина изоляции необходима потому, что напряжение между слоями вторичной обмотки увеличивается в направлении первичной обмотки вследствие увеличения коэффициента связи между первичной обмоткой и слоями вторичной обмотки.

С целью создания равномерной элек;трической прочности по изоляции в

;обмотке высокого напряжения ее можно также выполнить с переменным числом витков в каждом слое при сохранении постоянной толщины изоляции между слоями. Межслоевая изоляция 4 сиАметрйчно выступает за габариты обмотки высокого напряжения 2, дополнительно выполняя роль барьерной изоляции и одновреМенно элементов высоковольтного опорного изолятора. Для придания жесткости опорному изолятору между слоями 4 в торцевой части обмотки высокого напряжения размещены цилиндрические "лои 5 из более жесткого диэлектрика, увеличивающие электрическую прочность изолятора в радиаль. ном направлении. Кроме того, диэлектрические вставки 5 формируют края цилиндрической обмотки высокого напряжения, образуя катушку с многими цилиндрическими слоями. Своими торцевыми частями межслоевая изоляция 4 и диэлектрические вставки 5 опираются на плоские, круговые слои 6 из изоляционного материала, например, конденсаторной бумаги, образуя ступенчатую поверхность раздела 7 между цилиндрической и торце692505 вой частями изолятора. Элементы 4 5

6,7 образуют опорный изолятор обмотки высокого напряжения, состоящих из одной цилиндрической и двух симметрично-установленных торцевых частей, S

Такая конструкция опорного изолятбра значительно повышает его электрическую прочность вследствие более равномерного деления напряжения в радиальном и осевом направлении.

Высоковольтный конец обмотки высокого напряжения выведен на высоковольтный электрод 8, радиационно прозрачный для переменного магнитного потока, внутри которого размещена 15 дополнительная катушка 9, магнито- . связанная с обмотками трансформатора и предназначенная для питания систем канала и управления 10 электронной пушки (на чертеже не показана). Сис- 2О тема накала и управления электронной пушки может располагаться как внутри электрода 8, так и вне его. Высоковольтный электрод 8 выполнен в виде тела вращения и.симметричен от- 25 носительно первичной и вторичной обмотки в вертикальном и горизонтальном направлениях. Вывод напряжения осуществляется высоковольтным кабелем 11 по оси трансформатора; элек- З0 трод 8 вместе с корпусом и кабелем

11 образуют вторичную емкость трансформатора. Все детали трансформатора, кроме первичной обмотхи 1, размещены в герметическом корпусе 12, выполненном из изоляционного материала и заполненном электроизоляционной средой, например трансформаторным маслом.

Внутренняя поверхность корпуса имеет тонкий; прозрачный для маг- 40 нитного потока, металлический экран 13, находящийся под потенциалом земли. Для компенсации увеличения объема диэлектрика при термических расширениях, случайных или тренировочных пробоях в крышках 14 корпуса предусмотрены компенсационные элементы 15 с малой жесткостью и связанные с атмосферой.

Импульсный .трансформатор работает следующим образом.

Предварительно заряженный конденсатор первичного контура подключается коммутатором к первичной обмотке

1, При этом во вторичной обмотке 2, настроенной в резонансе с первичной (средний коэффициент связи К 0,6), возникают импульсы высокого напряжения. Это напряжение по высоковольтному кабелю подается на электронную пушку. Дополнительная катушка 9, магнитосвязанная с обмотками трансформатора, индуцирует напряжение, необходимое для питания систем накала и управления электронной пушки. Высокое напряжение, имеющееся на вторичной обмотке, приложено к элементам высоковольтного опорного изолятора и равномерно распределяется в осевом и радиальном направлениях благодаря его секционированию.

% !

Напряжение между слоями обмотки высокого напряжения распределяется пропорционально коэффициенту связи, увеличивающемуся в направлении Первичной обмотки. При этом электрическая прочность между слоями распределяется равномерно за счет выполнения межслоевой изоляции переменной толщины.

Предложенное техническое решение позволяет при прочих равных условиях значительно повысить надежность импульсного трансформатора по сравнению с известными импульсными трансформаторами с ударным возбуждением.

Заказ 10бб/3

Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул . Проектная,4

Составитель Е. Медведев

Редактор И. ГохФельД Техред Т,Мато Ка Корректор A. Зимокосов