Каскадный умножитель напряжения синдуктивной связью

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ и>847382

К АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1604.79 (21) 2752964/24-07 ()М. Кл с присоединением заявки Но— (23) Приоритет

01 F 33/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений, и открытий

Опубликовано 15.07.816еллетеиь М 26

Дата опубликования описания 150781 (53) УДК 621. 314 (088 ° 8) l

В.A.Èëëàðèîíos, С. И. Гусев !и : В. Н..Лысин

1 (72) Авторы изобретения

1

l

j (71) Заявитель (54) кАскАдныИ умнОжитель .нАпРяжения с индуктивной связью

Изобретение относится к электротехнике и трансформаторным устройствам для формирования высокого постоянного напряжения, применяемым в электроннолучевой технологии.

Известны каскадные умножители напряжения с индуктивной связью, собранные на основе пространственного трехстержневого магнитопровода. Пер- 1О вичная обмотка умножителя расположена по всей высоте стержней, вторичная обмотка состоит из катушек, расположенных соосно со стержнями.

Схема выпрямления умножителя состоит иэ трехфазных мостов, питаемых от секций вторичной обмотки (1

Недостатком этого устройства asляется сложность изготовления в единицф устройства на большое напряжение поскольку замкнутый магнитопровод заземлен. При этом вторичные катушки приходится изолировать на полное напряжение по отношению к первичной обмотке и магнитопроводу, что усложняет конструкцию и увеличивает потребляемую вентильную реактивную . мощность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является . каскадный умножитель с последовательным питанием ступеней, содержащий 3-фаэный пространственный трансформатор с изолированным сердечником, состоящим из п-секций.

Первичная обмотка, расположенная на стержнях, служит для возбуждения магнитного потока, сцепленного с катушками вторичной обмотки, собранных на изолированных частях сердечника. При этом, отдельные секции магниткой системы трансформатора находятся под потенциалом средних точек вторичных обмоток каскада. Вторичные обмотки питают трехфазные мосты, соединенные последовательно и заземленные со стороны положительного полюса 2 ..

Недостатком этого устройства являются низкие энергетические показатели, высокий реактанс и ток холостого хода, что ограничивает выходную мощность умножителя напряжения. Увеличение тока холостого хода обусловлено прохождением магнитного потока в неферромагнитной среде, а увеличение реактанса - расположением первичной обмотки только на первой заземленной секции пространственного магнитопровода.

847382

При этом существенно возрастает падение напряжения в интервалах вентильной коммутации и внешняя характеристика устройства становится нелинейной и круто падающей.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей каскадного умножителя напряжения путем уменьшения потребления вентильной реактивной мощности.

Поставленная цель достигается тем, о что каскадный умножитель напряжения, содержащий пространственный стержневой магнитопровод, состоящий из и изолированных секций,,несущих вторичные обмотки, подключенные к и последовательно соединенным выпрямительным мостам с заземленным полюсом и первичную обмотку, снабжен дополни-. тельными обмотками, соединенными в звезду, а секции стержневого сердечника снабжены ярмами, первичная обмот-2О ка выполнена в виде цилиндрических катушек, расположенных концентрически между дополнительной обмоткой и вторичной обмоткой, а нейтраль каждой дополнительной обмотки гальванически 25 соединена с полюсом соответствующего моста и сердечником.

На фиг. 1 приведена принципиаль ная схема каскадного умножителя; на фиг. 2 - конструкция обмоток. ро

Устройство состоит из и трансформаторных модулей, каждый из которых содержит первичную трехфазную обмотку 1, вторичную высоковольтную обмотку 2, дополнительную обмотку

3 возбуждения и замкнутый стержневой пространственный сердечник 4. Вторичные обмотки подключены к выпрямительным мостам 5. Отрицательный полюс каждого моста соединен с нейтралью обмотки возбуждения и 4О сердечником б. Последовательная цепочка выпрямительных мостов имеет высоковольтный вывод 7 и заземленный полюс 8. Все три обмотки каждой фазы расположены на стержнях концентричес- 45 ки (фиг. 2), причем первичная обмотка расположена между обмоткой возбуждения и вторичной, а обмотка возбуждения собирается непосредственно на стержне и изолируется от него на на- 5Ц пряжение сети.

Устройство работает следующим образом.

Се евое напряжение возбуждает

55 маги ный поток в первом сердечнике каск а, полюс моста которого заземлен. Поток реактивной мощности намагничивания поступает на вторую и следующие ступени каскада благодаря гальванической связи обмоток воз- ЙО буждения предыдущей ступени и первичной обмотки следукщей ступени.

Концентрическое расположение ци- линдрических слоевых обмоток 1, 2 и

3 позволяет свести к минимуму взаим 65,ное влияние нагрузочного тока каждой ступени каскада и тока намагничивания следующей ступени; Так, если обозначить индуктивное сопротивление короткого замыкания пар обмоток Х „

Xq и Х«>, то индуктивное сопротивление взаимного влияния обмоток ,(фиг. 2) определяется х„,, = х „,+ х„„,,— х„., Подбором толщин обмоток и изоля;ционных. расстояний А и b,qq можно получить условие X 0. При этом можно получить не только уменьшение падения напряжения в ступенях умножитеЛя в интервалах коммутации вентилей мостов, но и отрицательное значение для эквивалентного реактанса. Последний случай соответствует генерации реактивной мощности и объясняется нелинейным характером эквивалентного реактанса

ДЧ

Х -щ1, -щ

1 где, Ь вЂ” динамическая индуктивность, эквивалентирующая поля рас. сеяния, Ф вЂ” суммарное потокосцепление полей рассеяния.

Для получения малой пульсации выходного напряжения часть обмоток возбуждения или первичных. обмоток каскадного умножителя может соединяться по схеме -в треугольник. При этом реализуется режим 12-фазного выпрямления, а внешняя характеристика устройства формируется жесткой, что облегчает стабилизацию напряжения при питании электроннолучевой нагрузки. В зависимости от уровня выходного напряжения каждой ступени, вторичная обмотка и выпрямительный мост могут секционироваться в пределах ступени (фиГ. 2). При работе умножителя потребляемая реактивная мощность намагничивания ступеней возвращается в сеть, а вентильная реактивная мощность уменьшается благодаря уменьшению реактансов Х у и углов коммутации у

Положительный эффект от применения данного предложения обусловлен тем, что питание отдельных ступеней происходит в условиях слабой маг" нитной связи по полям рассеяния, что. позволяет улучшить вентильные энергетические показатели устройства. Магнитный поток в сердечниках умножителя заьыкается в ферромагнитной среде, что существенно уменьшает ток холостого хода. Однако в связи с последовательной схемой .питания ступеней умножителя (последовательная индуктивная связь) оптимальное число ступеней каскада ограничено величиной n = 2 - 4.

Использование предложенного устройства в высоковольтных электроннолучевых и электрофизических уста847382

Формула изобретения (!

L (Риг.1 фиг.2

Составитель В, Мясникова

Техред Т,Маточка Корректор A.Гриценко

Редактор A. Долинич

Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ,Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Эаказ 5510/79

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 йовках позволяет повысить экономическую эффективность технологического процесса эа счет повышения качества преобразуемой энергии — малой пульсации выходного напряжения, уменьшения потерь, обусловленных потоком вентильной реактивной мощности и формирования жесткой внешней характеристики, стабильной в широком интервале изменения нагрузки, . Каскадный умножитель напряжения с индуктивной связью, содержащий пространственный магнитопровод, состоящий из изолированных секций, 15 каждая из котовых несет цилиндрические первичные и вторичные обмотки, последние из которых соединены с выпрямительным мостом, а все мосты соединены между собой- последователь- Щ но и имеют заземленный полюс, о т1 л и ч а ю шийся тем, что, с цепью уменьшения потребления вентильной реактивной мощности, в него введены в каждую секцию дополнительные обмотки, соединенные в звезду, сек,ции стержневого сердечника снабжены ярмами, а дополнительные обмотки расположены между стержнем и первичными обмотками, при этом нейтраль дополнительной обмотки соединена с полюсом соответствующего моста и сердечником.

Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Доклады 2-ого совещания по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве. Л., 197б, т. 1, с. 137, рис.1.

2. Чвертко А. И. и др. Оборудование для электроннолучевай сварки.

Киев, "Наукова думка", 1973, с. 178, рис. 118.

Г ! !

1