Высокопотенциальный трансформаторно-выпрямительный модуль

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 25 7/10 51)5 Н И НИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВ мики АН УССР и ко-технологичеродинамики АН 3,одульные систе ного электропи ИЭД АН УССР 0 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(71) Институт электродинаСпециальное конструкторсское бюро Института алекУССР(57) Изобретение может быть применено в электротехнике, в частности в преобразователях переменного напряжения в высокое постоянное, применяемым в высоковольтных источниках питания. Устройство решает задачу улучшения массогабаритных показателей и увеличения электрической прочности конструкции, Высокопотенциальный трансформаторно-выпрямительный модуль содержит магнитопровод 1, на стержнях которого расположены первичные обмотки 3 и моносекционная вторичная обмотка 4, Устройство содержит выпрямительные элементы 5, твердую главную электрическую изоляцию 6, теплопроводящие электроизоляционные основание 7 и высоковольтные разъемы 9, ориентированные во встречном направлении вдоль осей стержней магнитопровода. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.1Изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности, к преобразованию переменного. напряжения в высокое постоянное, и может быть использовано для создания надежных малогабаритных источников высокого выпрямленного напряжения.Известны устройства для получения высокого выпрямленного напряжения, в состав которых входят высоковольтные трансформаторы, содержащие магнитопровод, первичные обмотки, многосекционные вторичные обмотки, секции которых подключены к входам выпрямительных устройств, а выходы соединены между собой и образуют последовательную цепь, причем секции вторичных обмоток с соответствующими выпрямительными устройствами размещены на отдельных платах.Недостатком устройств является большое количество плат, что обуславливает их значительные массогабаритные показатели.Известны высоковольтные устройства, выполненные в виде трансформатора, содержащего магнитопровод, первичные и вторичные обмотки, выпрямительные устройства, высоковольтный кабель, причем вторичные обмотки, выпрямительные устройства и часть высоковольтного кабеля имеют общую электрическую изоляцию из жидкого диэлектрика в герметичном корпусе или из твердого.Недостатками данных устройств являются повышенные габариты и низкая электрическая прочность, вызванные наличием сложных элементов конструкции, неоптимальным расположением выпрямительных устройств. Также недостатком этих устройств являются трудности, связанные с заменой высоковольтного кабеля, либо отсутствие такой возможности, а также трудности его герметизации, определяемые физико-химическими свойствами электро- изоляционной оболочки (например, ограниченной рабочей температурой).Наиболее близким к предлагаемому изобретению является высоковольтный трансформаторно-выпрямительный модуль, содержащий магнитопровод прямоугольной формы, первичные обмотки на его стержнях, твердую главную электрическую изоляцию, вторичную обмотку из й секций, Й выпрямительных устройств, размещенных на параллельных основаниях, перпендикулярных осям стержней магнитопровода, причем секции подключены к входам соответствующих выпрями- тельных устройств, выходы которых 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 соединены между собой и входными и выходными высоковольтными выводами.Недостатками данного устройства являются повышенные массогабаритные показатели, низкая электрическая прочность и ограниченные функциональные возможности.Повышенные массогабаритные показатели вызваны расположением каждой секции вторичной обмотки и выпрямительного устройства на отдельных основаниях, что приводит к увеличению толщины электро- изоляции. Кроме того, низкая электрическая прочность изоляции вызвана перегревом от потерь в проводах обмоток и в выпрями- тельных устройствах, отсутствием охлаждения и неравномерностью электрического поля, которая приводит к повышению напряженности в отдельных местах модуля и, как следствие, к пробою электрической изоляции.Ослабление действия хотя бы одного из перечисленных факторов способствует многократному увеличению ресурса работы.Меры по устранению этих недостатков, реализованные в прототипе, а именно: увеличение диаметров проводов, оптимизация числа витков обмоток и геометрии магнитопровода, интенсификация отвода тепла от стержней магнитопровода и первичных обмоток, являются недостаточными.Кроме того, размещение секций вторичных обмоток и выпрямительных устройств в непосредственной близости друг относительно друга приводит к их совместному тепловому воздействию на изоляцию, локальному ее перегреву и, как следствие, уменьшению электрической. прочности модуля.Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей, увеличение электрической прочности и расширение функциональных возможностей модуля.Указанная цель достигается тем, что в высокопотенциальном трансформаторновыпрямительном модуле, содержащем магнитопровод прямоугольной формы, первичные обмотки на его стержнях, твердую главную электрическую изоляцию, вторичную обмотку из й секций, й выпрямительных устройств, размещенных на параллельных основаниях, перпендикулярных осям стержней магнитопровода, причем секции подключены к входам соответствующих выпрямительных устройств, выходы которых соединены между собой и с входным и выходным высоковольтными выводами, вторичная обмотка размещена на каркасах, закрепленных между двумя основаниями, высоковольтные выводы выпол45 50 55 нены в виде высоковольтных разъемов и ориентированы во встречном направлении вдоль осей стержней магнитопровода, при этом каждый вывод жестко закреплен на одном из оснований и пересекает плоскость другого основания, причем оба основания, вторичная обмотка и высоковольтные выводы образуют единую жесткую конструкцию. Кроме этого, оба основания выполнены из теплопроводящего диэлектрика, а промежутки между элементами выпрямительного устройства и основанием заполнены тепло- проводящим материалом. Выпрямительные устройства размещены на площади, ограниченной контурами поперечного сечения вторичной обмотки.Как вариант исполнения модуля, выходной высоковольтный вывод выполнен в виде трубы из электроизоляционного материала, в которой проложены все выходные проводники, находящиеся под различными высокими потенциалами, а выступающая часть упомянутой трубы имеет длину, исключающую возможность поверхностного перекрытия.В описанном высокопотенциальном трансформаторно-выпрямительном модуле применены высоковольтные разъемы, выполненные из электроизоляционного материала (например, полиамид ПА 6), обладающего высокой электрической прочностью и хорошей адгезией с отвержденными компаундами, являющими главной электрической изоляцией, Достоинством подобных разъемов является то, что они исключают заделку высоковольтных кабелей, требующих герметизации в модуле непосредственно компаундом, так как компаунды горячего отверждения (ЭЗК - 9, УП - 111 - 5-3 и др,) имеют температуру полимеризации до 150 С, которую не выдерживает электроизоляционная оболочка высоковольтного кабеля, а компаунды холодного отверждения (ЭЗКи др.) имеют критическую массу(несколько сотен граммов), что неприемлемо при создании мощных высокопотенциальных модулей(несколько кВт), требующихбольшой массы электроизоляционного материала (несколько кг). На фиг, 1 изображен модуль, общий вид; на фиг. 2 - то же, продольное сечение; на фиг, 3 - то же, поперечное сечение; на фиг. 4- электрическая схема предлагаемого устройства.Модуль выполнен в видетрансформатора, содержащего магнитопровод 1, имеющий стержни 2, первичные обмотки 3, многосекционную вторичную обмотку 4, состоящую из секций, выпрямительные устройства 5, твердую главную электрическую 5 10 15 20 25 30 35 40 изоляцию 6, теплопроводящие электроизоляционные основания 7, эквипотенциальные элементы 8, высоковольтные выводы 9, каркас для размещения вторичной обмотки 10.На электрической схеме предлагаемого устройства, через И/01, Я 02 обозначены первичные обмотки, М/1-9/2 - секции вторичной обмотки В 1 - Ви - выпрямительные устройства, 1-4 - низковольтные выводы первичных обмоток, 5 и 6 - соответственно входной и выходной высоковольтные выводы.Модуль работает следующим образом, На первичные обмотки подается низкое переменное напряжение, которое повышается вторичной обмоткой, выпрямляется выпрямительными устройСтвами и поступает на высоковольтные выводы.Предлагаемый высокопотенциальный трансформаторно-выпрямительный модуль гарантирует надежную и устойчивую работу во всех режимах эксплуатации, в широком диапазоне температуры окружающей среды ( - 50 - +50 С) без коронирования на высоковольтных элементах и без поверхностных перекрытий между этими элементами.Формула изобретения 1. Высокопотенциальный трансформа- торно-выпрямительный модуль, содержащий магнитопровод прямоугольной формы, первичные обмотки на его стержнях, твердую главную электрическую изоляцию, вторичную обмотку из й секций, М выпрямительных устройств, размещенных на параллельных основаниях, перпендикулярных к осям стержней магнитопровода, причем секции подключены к входам соответствующих выпрямительных устройств, выходы которых соединены между собой и с входным и выходным высоковольтными выводами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и увеличения электрической прочности, в нем имеется каркас, закрепленный между двумя основаниями, на.котором размещена вторичная обмотка, высоковольтные выводы выполнены в виде высоковольтных разъемов и ориентированы во встречном направлении вдоль осей стержней магнитопровода, при этом каждый вывод жестко закреплен на одной из оснований и пересекает плоскость другого основания, причем оба основания, вторичная обмотка и высоковольтные выводы образуют единую жесткую конструкцию.2, Модуль по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что оба основания выполнены из тепло- проводящего диэлектрика, а промежутки между элементами выпрямительного уст 1725349ройства и основанием заполнены теплопроводящим материалом.3. Модуль по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что выпрямительные устройства размещены на площади, ограниченной контурами поперечного сечения вторичных обмоток,г,Ф аказ 1183 Тираж Подписное ВНИИПИ Государ твенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 из Составитель И.Криштафовичактор Н.Химчук Техред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец