Импульсный трансформатор с ударным возбуждением

 

ИШУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С УДАРНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащий первичную обмотку и многослойную вторичную обмотку высокого напряжения , размещенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой, отличающийс я тем, что, с целью повышения его надежности и уменьшения габаритов, многослойная вторичная обмотка высокого напряжения выполнена из двойного провода, уложенного слоями, имеющими коническую форму с углом при вершине 70- 180°, при этом слои обмотки соединены последовательно и расположены вертикально вдоль общей оси. /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (193 (И) (д>4 .Н 01 F 19/08

".« ((ф) ((р, q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3311760/18-21 (22) 06.07.81 (46) 07,03,86, Бюл. У 9 .(71) Особое конструкторское бюро

Института высоких температур АН СССР

"(72) Е. А. Абрамян, Г, Д. Куликов и А. А. Курков (53) 621.373(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 304895, кл, Н 05 Н 5/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

9 692505, кл, Н 05 Н 5/02, 1979. (54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С

УДАРНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащий первичную обмотку и многослойную вторичную обмотку высокого напряжения, размещенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой, отличающийся тем, что, Ф с целью повышения его надежности и уменьшения габаритов, многослойная вторичная обмотка высокого напряжения выполнена из двойного провода, уложенного слоями, имеющими коническую форму с углом при вершине 70180, при зтом слои обмотки соединены последовательно и расположены вертикально вдоль общей оси, 5639 2

55< ставляюшая электрического поля (вдоль

f 99

Изобретение относится к технике генерирования мощных импульсов высокого напряжения, в частности к импульсному трансформатору с ударным возбуждением, и может найти применение в качестве источника питания ускорителей заряженных частиц и для испытания высоковольтной аппаратуры, Известен генератор импульсов высокого напряжения, состоящий из коаксиально расположенных первичной и вторичной обмоток, выполненных в один слой и размещенных в корпусе, заполненном сжатым газом. Вторичная обмотка намотана на изоляционный цилиндр, выполняющий роль опорного изолятора.

Высоковольтный конец вторичной обмотки соединен с электродом, который вместе с корпусом образует вторичную емкость трансформатора.

Недостатком такого трансформатора являются большие габариты, особенно при больших коэффициентах трансформации (К >>1000) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является импульс.ный трансформатор с ударным возбуждением, содержащий первичную обмотку и многослойную цилиндрическую вторичную обмотку высокого напряжения (ВН) расположенную в корпусе, заполненном электроизоляционной средой, Недостатками известного трансформатора являются малая надежность обмотки высокого напряжения вдоль поверхности межслойной изоляции и боль" шие габариты ввиду малых допустимых значений напряженности электрического поля вдоль межслойной изоляции, особенно в зоне максимального напряжения, а ввиду того что слои обмотки высокого напряжения формируются по горизонтали, растут ее радиальные размеры, вследствие чего связь между первичной обмоткой и последними слоями обмотки высокого напряжения ухудшается, что также снижает надежность трансформатора, Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном трансформаторе с ударным возбуждением, содержащем первичную обмотку и многослойную вторичную обмотку высокого напряжения, расположенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой, 5

1О

35 многослойная вторичная обмотка высокого напряжения выполнена из двойного провода, уложенного слоями, имеющими коническую форму с углом при вершине 70-180, при этом слои обмотки соединены последовательно и расположены вертикально вдоль общей оси.

Выполнение многослойной обмотки высокого напряжения двойным проводом при формировании слоев по вертикали в виде конических поверхностей позволяет существенно снизить габариты устройства и повысить его надежность, так как допустимые градиенты напряженности электрического поля вдоль слоев изоляции (как выполнено в прототипе) составляет всего 2-2,5 кВ/см, в то время как в предлагаемой конструкции допустимый градиент электрического поля вдоль наружных поверхностей обмотки высокого напряжения (по вертикали) в газовой среде (например, ЯРб) под давлением может составить более 80 кВ/см, Кроме того, выполнение слоев коническими снижает напряженность электрического поля в промежутке между первичной обмоткой и крайними витками наружной поверхности обмотки высокого напряжения, улучшается качество наружных поверхностей высоковольтной обмотки, что повышает надежность трансформатора и уменьшает его габариты. Интервал угла конуса при вершине одного слоя выбирается в пределах 70-180 о

При углах конуса, близких к 180, технологически трудно произвести непрерывную намотку многих слоев обмотки (более 100), Кроме того, при превышении этого угла повышается напряженность электрического поля в зазоре между первичной обмоткой трансформатора и наружнымй витками обмотки высокого йапряжения, так как эквипотенциальные поверхности при этих углах имеют более крутую кривизну. При уменьшении угла при вершине от !80 снижается напряженность электрического поля в указанной зоне, но при углах, близких к 70, вновь появляются технологические трудности намотки мно. гослойной обмотки, Кроме того, начинает резко возрастать продольная сослоя более, чем в 3-5 раэ), что снижает надежность обмотки в целом, ухудшается и качество наружных поверхно995639

Редактор О. Юркова Техред Т.Дубинчак Корректор М. Самборская .

Заказ 1013/1 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIGII "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 стей обмотки, что в свою очередь снижает электрическую прочность обмотки высокого напряжения, а следовательно, надежность трансформатора. При использовании трансформатора в качестве высоковольтного источника питания ускорителя электронов важное значение имеет подвод мощности для канала инжектора и питания систем управления„ В предлагаемом устройстве этот вопрос решается намоткой высоковольтной обмотки двойным проводом с подсоединением источника питания к обоим концам со стороны земли, который питает системы, находящиеся в высоковольтной части трансформатора.

На чертеже представлен предлагаемый трансформатор, Он состоит из первичной обмотки 1 и вторичной высоковольтной обмотки (ВО) 2, Первичная обмотка состоит из нескольких витков.

Коническая форма первичной обмотки улучшает коэффициент связи К между обмотками, Вторичная ВО выполнена двойным намоточным проводом в виде многих конических слоев 3 с углом при вершине 70-180, соединенных между собой последовательно, Слои В0 изолированы друг от друга прокладками, например, из конденсаторной бумаги, После намотки ВО пропитывается эпоксидным компаундом.. Вторичная ВО имеет несколько тысяч витков. Вторичная обмотка 2 заканчивается высоковольтным электродом 4, радиационно-прозрачным для переменного магнитного потока, Весь трансформатор помещен в корпус

5, заполненный электрически прочной средой 6, например газом Sl 6, под давлением 8-15 кг/см . Напряжение

2 из корпуса на нагрузку выводится высоковольтным кабелем 7. Элементы ВО, высоковольтный электрод 4, корпус 5 и высоковольтный кабель 8 образуют распределенную емкость вторичного контура, В корпус 5 может быть встроена непосредственно ускорительная трубка (на чертеже не показана ), Импульсный трансформатор работает

10 следующим образом, Предварительно заряженный конденсатор первичного контура подключается коммутатором к первичной обмотке

1, При этом во вторичной обмотке 2, 15 настроенной в резонанс с первичной (средний коэффициент связи К = 0,6), возникают импульсы высокого напряжения, Это напряжение по высоковольтному кабелю 7 подается на электрон20 ную пушку, либо на другую высоковольтную нагрузку (на чертеже не показаны}. Питание канала инжектора и системы управления осуществляется подсоединением дополнительного источ"

25 ника со стороны земли к обоим концам двойного провода В0 (на чертеже не показано) .

Предложенное техническое решение позволит при прочих равных условиях повысить надежность примерно в

1,3 раза и сократить габариты импульсного трансформатора по сравнению с известными импульсными трансформаторами с ударным возбуждением

35 пропорционально допустимой напряженности электрического поля, т.е, в 23 раза.

Повьппение надежности работы трансформатора в 1,5 раза позволит увеличить его ресурс примерно в 2 раза,