Импульсный трансформатор с ударным возбуждением

;мъ3 " ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСНОМУ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(71) Особое конструкторское бюИнститута высоких температур АН(56) Авторское свидетельство СССРВ 304895, кл, Н 05 Н 5/00, 1971.Авторское свидетельство СССРУ 692505, кл, Н 05 Н 5/02, 1979.(54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР СУДАРНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащий 8095 3 первичную обмотку и многослойнуювторичную обмотку высокого напряжения, размещенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,Фс целью повышения его надежности иуменьшения габаритов, многослойнаявторичная обмотка высокого напряжения выполнена из двойного провода,уложенного слоями, имеющими коническую Форму с углом при вершине 70180 , при зтом слои обмотки соединеныпоследовательно и расположены вертикально вдоль общей оси,9956Изобретение относится к техникегенерирования мощных импульсов вьгсокого напряжения, в частности к импульсному трансформатору с ударнымвозбуждением, и может найти применение в качестве источника питания ускорителей заряженных частиц и дляиспытания высоковольтной аппаратуры,Известен генератор импульсов высо"кого напряжения, состоящий из коаксиально расположенных первичной ивторичной обмоток, выполненных в одинслой и размещенных в корпусе, заполненном сжатым газом. Вторичная обмотка намотана на изоляционный цилиндр, 15выполняющий роль опорного изолятора.Высоковольтный конец вторичной обмотки соединен с электродом, которыйвместе с корпусом образует вторичнуюемкость трансформатора,20Недостатком такого трансформатораявляются большие габариты, особеннопри больших коэффициентах трансформации ( К )1000),Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является импульсный трансформатор с ударным возбуждением, содержащий первичную обмотку имногослойную цилиндрическую вторичную обмотку высокого напряжения ( ВН)расположенную в корпусе, заполненномэлектроизоляционной средой,Недостатками известного трансформатора являются малая надежностьобмотки высокого напряжения вдоль по- З 5верхности межслойной изоляции и боль"шие габариты ввиду малых допустимыхзначений напряженности электрического поля вдоль межслойной изоляции,особенно в зоне максимального напряжения, а ввиду того что слои обмотки высокого напряжения формируютсяпо горизонтали, растут ее радиальныеразмеры, вследствие чего связь междупервичной обмоткой и последними слоями обмотки высокого напряжения ухудшается, что также снижает надежностьтрансформатора,Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов 50трансформатора.Поставленная цель достигаетсятем, что в импульсном трансформаторес ударным возбуждением, содержащемпервичную обмотку и многослойную 55вторичную обмотку высокого напряжения, расположенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой,39 2многослойная 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, ЯГб) 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 надеж" ность трансформатора и уменьшает его габариты. Интервал угла конуса при вершине одного слоя выбирается в пределах 70-180оПри углах конуса, близких к 180, технологически трудно произвести непрерывную намотку многих слоевобмотки (более 100), Кроме того, при превьппении этого угла повышается напряженность электрического поля в зазоре между первичной обмоткой трансформатора и наружными 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 со ставляюшая электрического поля ( вдоль слоя более, чем в 3-5 раз), 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 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская паб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. 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 уско" рителя 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 ВО 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 БР 6, под давлением 8-15 кг/см . Напряжение2 из корпуса на нагрузку выводится высоковольтным кабелем 7. Элементы ВО,высоковольтный электрод 4, корпус 5и высоковольтный кабель 8 образуютраспределенную емкость вторичногоконтура, В корпус 5 может быть встроена непосредственно ускорительнаятрубка ( на чертеже не показана ),Импульсный трансформатор работает1 О следующим образом,Предварительно заряженный конденсатор первичного контура подключается коммутатором к первичной обмотке1, 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 электрон 20 ную пушку, либо на другую высоковольтную нагрузку 1 на чертеже непоказаны). Питание канала инжектораи системы управления осуществляетсяподсоединением дополнительного источ"25 ника со стороны земли к обоим концам двойного провода ВО (на чертежене показано) .Предложенное техническое решениепозволит при прочих равных условияхповысить надежность примерно в1,3 раза и сократить габариты импульсного трансформатора по сравнению с известными импульсными трансформаторами с ударным возбуждением35пропорционально допустимой напряженности электрического поля, т.е, в 23 раза.Повьппение надежности работы транс.форматора в 1,5 раза позволит увеличить его ресурс примерно в 2 раза,