Импульсный трансформатор

Союз Советских

Социалистических .

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<п668551 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.0 77 (21) 2480154/18-25 (51) м. кл.з с присоединением заявки Hо (23) Приоритет

Н 05 Н 5/00

Н 01 F 19/08

Государственный комитет

СССР нв делам изобретений н открытий

Опубликовано 15,06,81, Бюллетень ЙЯ 22

Дата опубликования описания 1506.81 (53) УДК 621. 384.6(088. 8) (72) Автор изобретения

gf)T5

Е.A.Àáðàìÿí (71) Заявитель

Институт высоких температур АН СССР (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к высоко- вольтным импульсным трансформаторам с ударныМ возбуждением, имеющим высокий коэффициент связи между обмотками (0,4-0,6) и рассчитанным íà генерирование напряжений свыше 100 кв 1 -б при длительностях импульсов 10 -10 с, Известны импульсные трансформаторы с ударным возбуждением, работающим в названном диапазоне напряжений

:и длительностей импульсов (1j .

Недостатком такой конструкции импульсного трансформатора является относительно малая емкость вторичной обмотки и, следовательно, малый ток в нагрузке. Для увеличения емкости вторичного контура необходимо развивать высоковольтный электрод или подключать к нему цепочку последова- 20 тельно соединенных конденсаторов.

Это увеличивает размеры импульсного трансформатора и усложняет его конструкцию.

Известен также имгульсный трансформатор с ударным возбуждением, содержащий первичную, вторичную обмотки и емкость в цепи вторичной обмот ки, выполненную в виде цилиндрической изоляционной колбы и заполненную жидкостью с высокой диэлектрической постоянной (2).

Недостатком известной конструкции импульсного трансформатора является пониженная электрическая прочность изоляции, возникающая вследствие высокого градиента электрического поля внутри диэлектрика, из которого выполнена цилиндрическая колба.

Цель изобретения - повышение,электрической прочности импульсного трансформатора.

Это достигается тем, что вторичная обмотка выполнена в виде спирали; контактирующей с внутренней стороны с жидким диэлектриком, и с наружной — с цилиндрической колбой из изоляционного материала.

Кроме того, зазоры между нитками вторичной обмотки могут быть заполнены твердым диэлектриком, образующим вместе с витками спирали герметичную колбу.

Укаэанная цель достигается также в случае, если вторичная обмотка намотана поверх изолирующей колбы с переменным шагом, обеспечивающими для заданных материалов колбы л жидкости равные градиенты íàпряжения на каждом из витков обмотки.

668551

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вторичная обмотка которого размещена внутри колбы иэ изоляционного материала вплотную к ее стенкам; на фиг. 2 - конструкция трансформатора с колбой, выполненной в виде металлической спирали,,уплотненной между витками твердым диэлектриком; на фиг. 3 — предлагаемое устройство с вторичной обмоткой, намотанной с переменным шагом поверх изоляционной колбы.

Импульсный трансформатор содержит первичнуЬ обмотку 1 и вторичную обмотку 2, расположенную коаксиально внутри первичной. Вторичная обмотка

2 размещена на внутренней поверхности герметичной колбы 3, выполненной из изоляционного материала. Вблизи торцов колбы 3 расположены электроды

4 и 5. Колба 3 и первичная обмотка

1 укреплены на основании 6. Электрод 20

5 соединен электрически с нижним витKOM 7 вторичной обмотки и находится под потенциалом земли. Электрод 4 соединен с верхним высоковольтным витком 8. Вплотную к витку 8 разме- 25 щена деталь 9, выполненная из иэоляцион oro материала и затем обмотана изолированным проводом. Колба 3 заполнена жидкостью 10 с высокой диэлектрической постоянной Е, напри.мер дистиллированной водой. Величина зазора 11 между, первичной обмоткой

1 и верхним витком 8 вторичной обмотки 2 выбирается, исходя из. полного рабочего напряжения генерируемо- 3

ro трансформатором.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На первичную обмотку 1 подается напряжение. Собственные частоты контуров первичной и вторичной обмоток 40

1 и 2 подбираются одинаковыми. Предпочтительная связь между обмотками

1 и 2 — 0,6 или 0,4. Жидкость 10 (вода) заполняющая колбу 3, соприкасается с вторичной обмоткой 2. Для заполнения, колбы 3 может применяться также глицерин или другие жидкости, имеющие высокую диэлектрическую постоянную F Такая конструкция, с одной. стороны, позволяет резко 50 увеличить емкость вторичного контура и, следовательно, поднять запасаемую энергию и ток в нагрузке. С другой стороны, через колбу 3 беспрепятственно проходит переменный магнитный поток трансформатора. Электрическая прочность воды при коротких импульсах напряжения достаточно велика (при длительностях 10 " с она составляет 300-500 кВ/см). Для подачи более длительных импульсов (до 60

10 с) внутри колбы необходимо создать давление до 50 кГ/см и более.

Степень очистки воды диктуется только соображениями малых омических потерь. По-видимому, в большинстве 65 случаев (особенно при работе с корот-. кими импульсами — .около 10 с) может быть использована обычная дистиллированная вода. Величина емкости может регулироваться изменением расстояния между электродами 4 и 5.

В известной конструкции трансформатора между обмоткой 2 и жидкостью

10 присутствует диэлектрик (стенка колбы 3), из-эа чего при возникновении разницы в градиентах напряжения вдоль обмотки 2 и вдоль внутренней стенки колбы 3 появляется электрический градиент в радиальном направлении. !

Существенная разница в диэлектрических постоянных жидкости 10 и стенки колбы 3 (в типичных случаях диэлектрические постоянные соответственно 80 и 3) приводит к появлению в стенке колбы 3 высоких градиентов, которые могут привести к пробою.

В предлагаемой конструкции, в отличие от известной, вторичная обмотка 2 размещена не снаружи изоляционной колбы 3, а внутри ее. Хотя изготовление такой обмотки несколько сложнее, электрическая прочность трансформатора существенно повышается, благодаря тому, что обмотка 2 непосредственно соприкасается с жидкостью.с высоким F ..

При работе трансформатора, из-эа наличия рассеяния с каждым из витков вторичной обмотки 2 сцеплена различная часть магнитного потока, вследствие чего на каждом из витков индуцируется различное напряжение.

В трансформаторе (см.фиг.1 и 2) внутри колбы падение напряжения вдоль оси установки определяется, в основном, делением напряжения на омическом сопротивлении воды, что, как правило, обеспечивает примерно постоянный градиент внутри колбы.

А в другом трансформаторе (см. фиг.3 )появляющийся градиент напряжения в стенке колбы 3 может привести к ее пробою. Разница в напряжении между наружной и внутренней сторонами колбы 3 в предлагаемом устройстве устраняется неравномерной намоткой вторичной обмотки 2, обеспечивающей постоянство градиента снаружи колбы 3.

Предлагаемое техническое решение позволяет создавать более надежные трансформаторы и на более высокое напряжение.

Формула изобретения

1. Импульсный трансформатор с ударным возбуждением, содержащий первичную, вторичную обмотки и емкость в цепи вторичной обмотки, выполненную в виде цилиндрической изоляционной колбы, пространство внутри которой заполнено жидким диэлект6

66 8551

9 10

Фиг.2

Фиг.3

Составитель Е. Медведев

Редактор Т.Колодцева Техред M. Голинка Корректор Г.Назарова

Заказ 4528/18 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 риком с высокой диэлектрической постоянной, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической лрочности вторичная обмотка выполнена в виде спирали, контактирукщей с внутренней стороны с жидким диэлектриком, а с наружной — с цилиндрической изоляционной колбой.

2. Трансформатор по п.1, о т л ич а ю щ и A c я тTеeмM, что зазоры между витками спирали вторичной обмотки заполнены твердым диэлектриком, образующим вместе с витками спирали . герметичную колбу.

3. Трансформатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что вторичная обмотка намотана поверх изолирующей колбы с переменным шагом, обеспечивающим для заданных материалов колбы и жидкости равные градиенты напряжения на каждом из виткоВ обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9224712, кл., Н 05 Н 5/Об, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9547849, кл. Н 01 F 19/08, 1977.