Высоковольтный разделительный трансформатор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистнческих

Республик (п)886073 (6l ) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 12.11.79 (2I ) 2838228/24-07 (5I)NL. Кд. с присоединением заявки М

Н 01 F 33/00

3Ъоударстваииый комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.81. Бюллетень М 44! (53) УДК 621.314..222.68 (088.8) по делам изобретеиий и открытий

Дата опубликования описания 30.11.81 (72) Авторы изобретения

С. И, Гусев, В. Н. Лисин, В. Ф. Мартынов и Ю; Г. Петров (71) Заявитель (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным разделительным трансформаторам, и может быть использовано для питания мощных электронных ускорителей.

Известны высоковольтные трансформаторные разделительные установки, предназначенные.для передачи мощности в цепь нагрузки, находящейся под высоким потенциалом, представляющие собой каскадное соединение двух однофаэных трансформаторов. Сетевая о обмотка первого трансформатора каскада и нагрузочная обмотка второго трансформатора разделены гальванически и потенциально с помощью одновитковой Ч-образной кабель15 ной обмотки; охватывающей сердечник верхнего либо нижнего трансформатора (П..

Недостатком таких установок является ограничение величины предельной мощности, передаваемой на высокий потенциал, поперечным

20 сечением жилы одновитковой кабельной обмотки. Кроме того, кабельный виток связи рассчитывается на полное напряжение установки, а в случае его пробоя неизбежно появление импульсных перенапряжений на стороне сети, что снижает эксплуатационную надежность устройств в целом.

Наиболее близким к предлагаемому является высоковольтный разделительный трансформатор, предназначенный для питания ускорителя заряженных частиц, представляющий собой параллельное соединение ряда двухступенчатых изолирующих трансформаторов, размещенных в потенциальных экранах. При этом через окно сердечников первого и второго трансформаторов проходит многовитковая обмотка, выполненная высоковольтным кабелем, жила которого находится под потенциалом, задаваемым делителем и равным половине полного напряжения установки. Верхний и нижний модули трансформатора закреплены и разделены опорными изоляторами (21.

Недостатком известного устройства является ограничение величины монпюсти сечением жилы и механической упругостью (допустимым ра-, диусом изгиба) кабеля, наматываемого непосредственно на сердечник. Кроме.того, обмотки известного рансф рма гора характеризуются сильной электрической связью, поэтому при случайных разрядах или пробоях в системе неизбежно происходит формирование импульсных перенапряжений на стороне сетевой обмотки. . Цель изобретения — увеличение предельной мощности, передаваемой на высокий потенциал и повышение эксплуатационной надежности высоковольтного разделительного трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном разделительном трансформато ре, содержащем последовательно включенные и расположенные друг над другом в потенциальных кольцевых экранах трансформаторные модули, состоящие из секционнрованного магнитопровода, первишой и вторичной обмоток, причем первичная обмотка верхнего модуля и вторичная обмотка нижнего модуля выполнены высоковольтным кабелем, жила которого подключена к промежуточному потенциальному экрану, соединенному через делитель напряжения с верхиим потенциальным экраном, закрепленным на опорном изоляторе секции магнитопровода каждого трансформаторного модуля, закреплены на горизонтальной; встроенной в потенциальный экран, кольцевой раме таким образом, что окна секций образуют тдроидальную полость, в которой уложена кабельная обмотка, снабженная разделительным проводящим экраном и крепежными стойками, расположенными вдоль . кольцевой рамы.

Секции магнитопровода выполнены П-образными, а первичная обмотка нижнего модуля и вторичная обмотка верхнего модуля выполнены секционированными, причем каждая секштя состоит.йз двух параллельных ветвей, расположенных на разных стержнях П-образных секций магнитопровода.

Каждый разделительный проводящий экран выполнен оплеткой кабеля, соединенной с потенциальным экраном соответствующего модуля

На фиг. 1 изображен предлагаемый транс, форматор, принципиальная схема; на фиг. 2 .— то же, общий вид; на фиг. 3 — структура трансформаторного модуля; на фиг. 4 — разрез А — А на фиг. 3; на фиг. 5 — разрез Б — Б на. фиг. 3.

Устройство состоит из нижнего 1 и верхнего 2 трансфррматорного модуля, закреплеытого на опорном изоляторе 3. Нижний трансформетеуньтй модуль содержит первичную (сетевутв) секционированную обмотку 4, состоящую из секций 5, секционированньтй магнито.провод 6, вторичную кабельную обмотку 7 с теабеиьными выводами 8, которые нодключе, нй к промежуточному потенциальному экра. ну 9. Кабельный подвод 10 верхнего модуля

886073

Ю

19

23 бЗ ф

4 переходит в нерви итуте обмотку 11, уложенную в оба 1вй. тораидввыаей юоности, образоВэориииеФ фВцфцчаФффи йиая обмотка 13 состоит ив eehi@lk М. 4Ьви@ая кабельная обмотка сиа®авиа креюиамми стойками 15 и раэделителваыьи нроводлщнми экранами 16, Потенциалвыые экраны верхнего модуля 17 и нижнего модуля. 18 соединены с промежуточным экуаиом через делитель 19. Опорой для трансфеуеаагориьж модулей является кольцевая метеивинеекеи раата 20.

Устройемю ребетаег сведующим образом.

Передача меаЮюсж к нагрузке, нах9дящейся нод ваиеемкм явтмщвпом (термеэмиссион. ному катедер электроииого ускорителя), гальваиически и натеищваиюо развязана при повкнщи кайеевимк абаеееек 7 и 11 и выводов

8 и 10. Фвеие иодкмачениа первичной обмотки ивииеее ьааауии и сети щюисходит намагиианвапие еищий маииемарежща обоих моду. лей.

Намеииа ммйие вевииего модуля и питание нагружи на высемом потенциале осущест валяется с иемещаю кабельных обмоток 7 и

11 и кабельных подходов 8 и 10, представляющих одно целое. Петеициальиая развязка нагрузки и сетевой обмотки нижнего модуля 1 обеспечивается собственной изоляцией высоковольтного кабеля. Дли повышения надежности изоляции потенциал жилы кабеля задается с помощью депимля наиряжения 19. При этом главная изелиция трансформаторных модулей рассчитываяеая на половину рабочего напряжения устаневки. Если высокое напряжение является имиульсным, а также при возникновении имиулвеиых перенапряжений, разделительные экраны: М осущвствляют функции электрического уц@д@енатя цепей. Оптимальным вариантом веаиюйнеиии:вавделительного экрана является иеавльзоваиие ойлетки кабеля, соедннеииай с иееещиааьивиии экранами 17 и 18.

При этом м ареалами нотенцнальных экранов выводи 8 и 10 выполнены со снятой оплеткой.

Для мехамической развязки модулей использованы оиеуный изолятор 3 и металлические рамы 20, иа которых собраны секционированные маиакеироводы 6. Кроме того, в высоковопьтием вазделительном трансформаторе прииеиеиа еаеиаыическеа развязка секционнрованного мюеавеиревоца 6 и кабельных обмоток 7 и И, иувкодащв в тороидальной полости, е6уаеаа®иной оичвтми сердечников и эакретпзмнйв с поакяевее профилированных рвеы ".яе, чйравфааь с сеущечииками. При этом кабелвиаа еем@деа со6фается на опорной раме 26 ииввииииме ет ввгиитопровода с по886073

1. Высоковольтный разделительный трансформатор, содержащий последовательно включенные и расположенные друг над другом в потенциальных кольцевых экранах трансформаторные модули, состоящие из секционированного магнитопровода, первичной и вторичной обмоток, причем первичная обмотка верхнего модуля и вторичная обмотка нижнего модуля выпол- 40 иены высоковольтным кабелем, а вторичная мощью системы стоек 15, что позволяет применять кабель любого сечения и класса по изоляции. Затем секции сердечника, несущие низковольтные обмотки на стержнях, собираются непосредственно на кабельной обмотке.

Положительный эффект от применения изобретения обусловлен тем, что конструкция предлагаемого высоковольтного разделительного трансформатора с потенциальной и двойной механической развязкой верхнего модуля от нижнего и кабельной обмотки от секционированного магнитопровода позволяет увеличить предельную мощность, передаваемую на высокий потенциал, Кроме того, устройство характеризуется повышенной эксплуатационной надежностью при возникновении импульсных перенапряжений благодаря введению разделительных электрических экранов. При этом собственная емкость кабельных обмоток является частью делителя напряжения уменьшающего рабочий потенциал в объеме главной изоляции в два раза.

Использование предлагаемого трансформатора в мощных ускорителях электронов, применяемых в электронно-лучевой технологии, для накачки электроизоляционных лазеров СО> и др. позволит повысить экономическую эффективность, соответствующих процессов за счет повышения эксплуатационной надежности, увеличения ресурса и мощности в одной установке.

Формула изобретения обмотка верхнего модуля и первичная обмотка нижнего модуля расположены на каждой секции, жила кабеля подключена к промежуточному потенциальному экрану, соединенному через делитель напряжения с верхним потенциальным экраном, закрепленным на опорном изоляторе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения мощности и эксплуатационной надежности, он снабжен

1о разделительным проводящим экраном, секции магнитопровода каждого трансформаторного модуля установлены в потенциальном экране таким образом, что плоскости окон расположены радиально и через окна секции магни1s топровода пропущена кольцевая кабельная обмотка, окруженная разделительным экраном.

2, Трансформатор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен установленными в потенциальных экранах кольцевыми проводящими рамами, несущими крепежные стойки для высоковольтного кабеля, чередующиеся с секциями магнитопровода.

3. Трансформатор по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что секции магнитопровода выполнены П-образными, а первичная обмотка нижнего модуля и вторичная обмотка верхнего модуля выполнены секционированными, причем каждая секция состоит из двух параллельных ветвей, расположенных на разных стержнях П-образных .секций магни30 топровода.

4. Трансформатор по пп. 1 — 3, о т л ич а ю шийся тем, что каждый разделительный проводящий экран выполнен оплеткой кабеля, соединенной с потенциальным экраном соответствующего модуля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ К 1914001, кл, 21 d 49, 1972.

2. Патент США No 3781639, кл. 321 — 15, 1973.

886073

Фиг. 3

Составитель В. Мясникова

Техред Ж.Кастелевич Корректор F. НазаРова

Редактор Е. Дичянская

Заказ 10567/81 Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПЙП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4