Импульсный трансформатор

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ нц 668551(51) М. Кл.з с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Н 05 Н 5/00Н 01 Г 19/08 ГосударственныМ комитет СССР ю делам изобретениЯ н открытнМ(71) Заявитель Институт высоких температурАН СССР(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Изобретение относится к высоко-вольтным импульсным трансформаторам с ударныМ возбуждением, имеющимвысокий коэффициент связи между обмотками (0,4-0,6) и рассчитанным на генерирование напряжений свыше 100 кв при длительностях импульсов 10 -10 с,Известны импульсные трансформаторы с ударным возбуждением, работающим в названном диапазоне напряжений и длительностей импульсов11. Недостатком такой конструкции импульсного трансформатора является относительно малая емкость вторичной 1 с обмбтки и, следовательно, малый ток в нагрузке. Для увеличения емкости вторичного контура необходимо развивать высоковольтный электрод или подключать к нему цепочку последова тельно соединенных конденсаторов. Это увеличивает размеры импульсного трансформатора и усложняет его конструкцию.Известен такжеимгульсный трансформатор с ударным возбуждением, содержащий первичную, вторичную обмотки и емкость в цепи вторичной обмотки, выполненную в виде цилиндрической изоляционной колбы и заполненную ЗО жидкостью с высокой диэлектрической постоянной2).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 напряжения на каждом из витков обмотки.На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство, вторичная обмотка которого размещена внутри колбы иэ изоляционного материала вплотную к еестенкам; на фиг. 2 - конструкциятрансформатора с колбой, выполненной в виде металлической спирали,,уплотненной между витками твердымдиэлектриком; на фиг. 3 - предлагаемое устройство с вторичной обмоткой,намотанной с переменным шагом поверхизоляционной колбы.(ОИмпульсный трансформатор содержитпервичнуЬ обмотку 1 и вторичную обмотку 2, расположенную коаксиальновнутри первичной. Вторичная обмотка2 размещена на внутренней поверхности герметичной колбы 3, выполненнойиз изоляционного материала. Вблизиторцов колбы 3 расположены электроды4 и 5. Колба 3 и первичная обмотка1 укреплены на основании 6, Электрод 205 соединен электрически с нижним виткОм 7 вторичной обмотки и находитсяпод потенциалом земли. ЭлектрОд 4соединен с верхним высоковольтнымвитком 8. Вплотную к витку 8 размещена деталь 9, выполненная из изоляционного материала и затем обмотанаизолированным проводом. Колба 3 заполнена жидкостью 10 с высокой диэлектрической постоянной Е , например дистиллированной водой, Величиназазора 11 между, первичной обмоткой1 и верхним витком 8 вторичной обмотки 2 выбирается, исходя из. полного рабочего напряжения генерируемого трансформатором.Предлагаемое устройство работаетследующим образом,На первичную обмотку 1 подаетсянапряжение. Собственные частоты контуров первичной и вторичной обмоток 401 и 2 подбираются одинаковыми. Предпочтительная связь между обмотками1 и 2 - 0,6 или 0,4, Жидкость 10(вода) заполняющая колбу 3, соприкасается с вторичной обмоткой 2. Длязаполнения, колбы 3 может применятьсятакже глицерин или другие жидкости,имеющие высокую диэлектрическуюпостоянную Е, . Такая конструкция,с одной. стороны, позволяет резко 50увеличить емкость вторичного контураи, 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 10с она составляет 300-500 кВ/см). Для подачиболее длительных импульсов (до 6010с) 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) можетбыть использована обычная дистиллированная вода. Величина емкости может регулироваться изменением расстояния между электродами 4 и 5.В известной конструкции трансформатора между обмоткой 2 и жидкостью10 присутствует диэлектрик (стенкаколбы 3), из-эа чего при возникновении разницы в градиентах напряжениявдоль обмотки 2 и вдоль внутреннейстенки 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 появлениюв 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 несколькосложнее, электрическая прочностьтрансформатора существенно повышается, благодаря тому, что обмотка 2непосредственно соприкасается сжидкостью с высоким Я,При работе трансформатора, из-эаналичия рассеяния с каждым из витков вторичной обмотки 2 сцепленаразличная часть магнитного потока,вследствие чего на каждом из витковиндуцируется различное напряжение.В трансформаторе (см.фиг.1 и 2) внутри колбы падение напряжения вдольоси установки определяется, в основном, делением напряжения на омическом сопротивлении воды, что, какправило, 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 напряжениимежду наружной и внутренней сторонами колбы 3 в предлагаемом устройствеустраняется неравномерной намоткойвторичной обмотки 2, обеспечивающейпостоянство градиента снаружи колбы 3.Предлагаемое техническое решениепозволяет создавать более надежныетрансформаторы и на более высокоенапряжение.Формула изобретения1. 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 668551 9 1 О Фиг.г г.З Составитель Е.МедведевКолодцева Техред М. Голинка Корректор Г.Назарова Редак ПодписноеСР аказ 4528/18ВНИИПИ Гопо дела113035, Москв Тираж 889дарственного комитетаизобретений и открытийЖ, Раушская наб.,иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,риком с высокой диэлектрической постоянной, о т л и ч а ю щ и й с я 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 й с я тем, 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 щ и й с я 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9224712, кл., Н 05 Н 5/06, 1968.2Авторское свидетельство СССР9547849, кл. Н 01 Г 19/08, 1977.1