DD145975A1 - Hochspannungs-transformations-und leichrichtereinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft technische Einrichtungen zur Erzeugung hoher Gleichspannungen. Die Erfindung bezweckt die Entwicklung von kleinen und zuverlaessigen Hochspannungs-Speisesystemen fuer Elektronenstrahlanlagen. Die Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung enthaelt einen Drehstrom-Aufwaertstransformator mit einem raeumlich verteilten Magnetleiter, der durch drei Vertikalsaeulen gebildet wird, von denen jede Saeule aus geschlossenen und voneinander isolierten, in einem Isoliergestell befestigten Kernen besteht, die ein gemeinsames Fenster aufweisen und die Spulen der Sekundaerwicklung tragen. Die Primaerwicklung besteht aus drei rechteckigen Flachspulen, deren Vertikalschenkel paarweise laengs der Achse des gemeinsamen Fensters jeder Saeule der Kerne liegen. Die Ventilbrueckenschaltung besteht aus einzelnen Gleichrichterbruecken, die an die Spulen der Sekundaerwicklung angeschlossen sind. Jeder Potentialschirm ist durch ringfoermige Selektionen gebildet, die uebereinander nach der Hoehe der aus den Kernen bestehenden Saeulen angeordnet sind. Die Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung kann fuer die Speisung von Anlagen zum Elektronenstrahlschweiszen, Loeten und Schneiden von Metallen verwendet werden.

Description

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Berlin, den 13.2*1980 56 172/17

Hochspannungs-Transforma tions- und GIeich richte reinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf technische Einrichtungen zur Erzeugung hoher Gleichspannungen und betrifft insbesondere eine Hoohapannungs-Trarisformations- und Gleichrichtereinrichtung, die zur Speisung verschiedener elektrophysi» kalischer Geräte und Anlagen, z„ B« technologischer Elektronenstrahlanlagen zum Schweißen, Löten und Schneiden von Metallen sowie zum Pumpen von Elektroionisationslasern großer Leistung angewandt werden kann»

Charakteristik dej~ bekannten technir>ch0rv_LÖ8uni]_en

tine 'bekannte Hochspannungs-Transform'ationa™ und Gleichrichtereinrichtung ist als Koaxialsystem ausgeführt, das durch eine Beschleunigungsröhre _s eine unterteilte Sekundärwicklung, einen ebenfalls unterteilten Magnetleiter und eine Primärwicklung gebildet ist und ein die genannten Elemente umfassendes gemeinsames Gehäuse aufweist« Der von der Primärwicklung erzeugte Arbeitsmagnetfluß wird teilweise über nichtciiagnetiachö Elemente der Einrichtung geschlossen und induziert in jeder Sektion der Sekundärwicklung eine Wechselspannung* die mit Hilfe der eingebauten Beschleunigungsröhre in eine Gleichspannung umgewandelt wird.

In dieser Transformations- und Gleichrichtereinrichtung wo ist aber der Magneti-sierungsotrom eine Gleichkomponente auf £ und der Magnetfluß wird über den nichtferromagnetischen Raum dar Beschleunigungsröhre geschlossen *

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Dies führt zur Erhöhung der installierten Lefetung des Speisesystems soivie zu einer niedrigeren Zuverlässigkeit und Arbeitsressource des Beschleunigers, da das Speisesystem und der Elektrononbeschleunigungsweg in bezug auf Havariezustände weder konstruktiv noch schaltungstechnisch entkoppelt sind«

Es ist auch eine Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung bekannt _e die zur Speisung eines direkt wirkenden Elektronenbeschleunigers bestimmt ist (vgl» z, B₈ den sowjetischen Urheberschein Nr, 500719, Klasse HO 5H5/00, veröffentlicht am 25. 10« 1976 im Bulletin Nr, 39, Spalte 2, vom Spezial-Konstruktionsbüro des Instituts für hohe Temperaturen der Akademie der Wissenschaften aer UdSSR).

Diese Einrichtung enthält einen Drehstrom-Aufwärtstransformator mit räumlich verteiltem stabförmigem Magnetleiter, der die Primärwicklung trägt, sowie eine unterteilte Sekundärwicklung*

Die VentilblöcJke, die zu Gleichrichterbrücken geschaltet sindj liegen parallel zur Symmetrieachse des Magnetleiters* Ein Pol der Gleichrichterbrücke ist geerdet und der andere mit einem Potentialschirm verbundene, Der Sternpunktleiter der Hochspannungs-Sekundärwicklung ist an seinen eigenen Potentialschirm angeschlossen, der mit Hilfe eines Isolators vorn geerdeten unteren Doch des Magnetleiters isoliert ist.

Der Hochspannungsanschluß der Einrichtung ist mit dom Potentialschirrn des Gleichrichterbrückenpols verbunden und , liegt in den Symmetrieachse des Magnetleiters. Die sich an diese Hochspannungsherausführung anschließende Beschleuni-

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gungsröhre ist im gemeinsamen Gehäuse der Transformations·" und Gleichrichtereinrichtung angeordnet, das mit einem gasförmigen Isolierstoff gefüllt ist«

In dieser bekannten Einrichtung orgeben sich aber schwierige Betriebsbedingungen für die Isolation bei nicht optimaler Struktur des elektrischen Feldes im Arbeitsraum, bei großer Reaktanz und einem niedrigen Leistungsfaktor bei einer Ausgangsspannung von mehreren Hundert Kilovolt. So müssen bei der Berechnung der Isolation der Einrichtung längs der Symmetrieachse des Magnetleiters nicht nur die Forderungen an die- eigentliche axiale Isolation der Sekundärwicklung, sondern'auch zusätzlich die Spannung zwischen dem Sternpunkt der Sekundärwicklung und dem geerdeten Magnetleiter und dann zweimal die.volle gleichgerichtete Spannung in Betracht gezogen worden« Daraus ergibt sich eino niedrige Betriebszuvorlässigkoit öer Einrichtung bei eventuellen Oberspannungen im System und beim Normalbetrieb der Einrichtung_β

Bei dieser bekannten Ausführung müssen die Teile der Phasen-Sekundärwicklung gegen die volle Leitungsspannung isoliert werden, da sie an die Ventilblöcke eingeschlossen sind_{ die alo ganze -Zweigs des Drehstrom^Brückengloichrichters benutzet worden» Dies führt zu einer komplizierteren Struktur des elektrischen Feldes im Arbeitsraum der Einrichtung« Beim Durchbruch in einem Teil der Sekundärwicklung entsteht ein Havariezustand für die ganze Einrichtung , da der Magnetfluß hierbei aus dem atabförmigen räumlichen Magnetleiter verdrängt wird, der für alle Teile der Sekundärwicklung gemeinsam ist«, >*·. >

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Da die Sekundärwicklung des Aufwärtstransformator© gegen die volle Spannung des Magnetleiters isoliert wird, entsteht ein großer Kanal für die Magnetfeldstreuung, und die Reaktanz steigt an, wobei folglich auch die Spannungsverluste in den Zeitintervallen der Kommutierung der Ventile größer werden« Praktisch beträgt die Streuindüktivität des Tra.ndformators 15 bis 20 %_e Dabei ergeben sich schlechtere energetische Kennwerte der Einrichtung* da die äußere Kennlinie abzufallen beginnt und der Stromrichter eine beträchtliche Leistung für die Ventile verbraucht, die durch Vergrößerung des Kommutierungswinkels der Ventile bedingt ist. Die konstruktive Ausführung der Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung sowie der Beschleunigung^röhre als eins Baueinheit ergibt eine niedrigere Zuverlässigkeit und ist eine Störquelle für den ununterbrochenen Betrieb der Einrichtung im ganzen, da keine Entkopplung aer Havariezuständo in der Speisequelle und in der Belastung erreicht wird« Öei einem Durchbruch oder einer Beschädigung eines Elementes das Speisesystems oder der Beschleunigungsröhre muß der ganze Beschleuniger auseinandergenommen werden*

Ziel der Erfindunq

Di© Erfindung bezweckt die Entwicklung von kleinen und zu= verlässigsn Hochspannungs-Speisesystemen für verschiedene Elektronenstrahlanlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund®/ eine l-iochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtuna zu entwickeln.

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in der die neue konstruktive Ausführung des Magnetleiters und der damit verbundene Aufbau von Wicklungen und Potentialschirmen sowie die neue schaltungstechnische Lösung dor Ventilblöcke eine bessesre Zuverlässigkeit dar Haupt« isolation und eine höhere spezifische Volumanleistung, bessere energetische Kennwerte wie Reaktanz und Leistungsfaktor der zur Speisung einer Elektronenstrahlbelastung bestimmten Hochspannungs-Transformations~ und Gleichrichtereinrichtung / eine Herabsetzung des Gewichts und der Abmessungen der Hochspannungs-Speisoquelle der Elektronenkanone ergeben und die Schaffung einer kompakten und zuverlässigen Hochspannungs-Speisequolle mit starrer äußerer Kennlinie und hohem Wirkungsgrad ermöglichen«.

Dies wird dadurch erreicht_f daß in der Hochspannungs-Transforrnations- und Gleichrichtereinrichtung, die einen Drehstrom-Aufwärt&trancfermator mit einem räumlich verteilten Magnetleiter enthält, der Gins Primärwicklung und eine unterteilte Sekundärwicklung trägt, an die parallel zur Symmetrieachse dos Magnotleite.rs angeordnete und mit einem Pol geerdete Ventilblöcke in Brückenschaltung angeschlossen sind, wobei die Einrichtung mit einem Potentialschirrn für den Sternpunktleiter der Sekundärwicklung sowie mit einem Potentialschirm für die Ventilblöcke ausgestattet ist, der mit dem in der Symmetrieachse des Magnetleiters liegenden Hochspannungsanschluß elektrisch verbunden ist, dor räumlich verteilte Magnetleiter erfindungsgemäß drei Vertikalsäulen darstellt, von denen jede Säule aus geschlossenen und voneinander isolierten, in einem Isoliergestell befestigten Kernen besteht_s die ein gemeinsames Fenster aufweisen und die Teils, de*?" Sekundärwicklung, tragen, wobei die Primärwicklung aus drei rechteckigen Flachspulen besteht.

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eieren Vertikalschenkel paarweise längs der Achse des gemeinsamen Fensters jeder Kernsäule liegen, die Vertikalbrückenschaltung aus einzelnen an die Sekundärvvicklungsteile angeschlossenen Gleichrichterbrücken besteht und jeder Potentialschirrn durch ringförmige Sektionen gebildet wird, die übereinander in der Höhe der Kernsäulen angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise wird die Einrichtung mir elektrisch leitenden geerdeten Schirmen ausgestattet _t die als Zylinder mit Ausschnitten längs der Erzeugenden ausgeführt sind und die Vertikalabschnitte dor paarweise in diesen Zylindern angeordneten Spulen der Primärwicklung umfassen»

Zweckmäßig wird auch das Isoliergestell für die Kerne prismenförmig mit drei Konkavflächen ausgeführt _s die durch Segmente dielektrischer Zylinder gebildet werden und Querausschnitte zur Aufnahme der Ringkerne mit Sekundärwicklung©- teilen aufweisen , welche in den Ausschnitten durch Isolierstangen befestigt werden.

Dor Hochspannungsanschluß wird zweckmäßigerweise durch ein Kabel ohne Umflechtung gebildet, das in Richtung der Symmetrieachse des Magnetleiters angeordnet wird, wobei die Sektionen des für die Ventilblöcke vorgesehenen Potentialschirmes an der Oberfläche des Kabais und konzentrisch zu diesem befestigt wordene

Vorteilhaft werden auch die Sektionen des für den Stornpunktleiter der Sekundärwicklung bestimmten Potentialschirmes in Form von profilierten elektrisch leitenden Ringen ausgeführt, die alle drei Kernsäulen umfassen* -

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Die Erfindung wird in der «nachstehenden Beschreibung eines konkreten Ausführungobeispiels und anhand der beigefügten Zeichnungen naher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1: eine konstruktive Ausführung der Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung gemäß > der'Erfindung (Vorderansicht, teilweis© nach der Symmetrieachse des Magnetleiters geschnitten);

Fig_e 2: die konstruktive Ausführung der Hochspannungs» Transformations- und Gleichrichtereinrichtung gemäß der Erfindung nach der Linie II ~ II in'Fig. 1 geschnitten; .

Fig» 3: einen konstruktiven Teil der Hochspannungs-Transfor~ mations- und Gleichrichtereinrichtung'.gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung, teilweise längs der Symmetrieachse des Magnetleiters geschnitten ;

Fig_e 4: ein elektrisches Schaltbild der Ventxlblöcke der Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichterein·» richtung gemäß der Erfindung und dar Anschlüsse der Ventilblöcke an andere Elemente der Einrichtung^

Die Hochspannungs-Transforfnations- und Gleichrichtareinrichtung enthält einen Drehstrom-Aufvvärtstransformator mit einem räumlich verteilten Magnotleiter.« der eine aus mehreren Windungen bestehende Primärwicklung i (Fig. 1) dos Transformators und eine unterteilte Sakundärvvickluna 2 träqt* An die

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letztere sind Ventilblöcke 3 angeschlossen, die eine Brückenschaltung bilden und parallel zur Symmetrieachse 4 des Magnetleiters angeordnet sind_o

Die Einrichtung ist mit einem Potentialschirm 5 für den Sternpunktleiter der Sekundärwicklung 2 sowie mit einem Potentialschirm der Ventilblöcke 3 ausgestattet, der aus ringförmigen isolierten Sektionen 6 besteht,,

Der räumlich verteilte Magnetleiter ist in Form von drei Vertikalsäulen 7 (Fig_c 2) ausgeführt _t von denen jede Säule aus voneinander isolierten und in einem Isoliergestell 8 befestigten Ringkernen 9 (Fig„ 1) besteht, die ein gemeinsames* Fenster haben und Toroidspulen IO der Sekundärwicklung 2 tragen*

Die Primärwicklung 1 besteht aus drei rechteckigen Flachspulen 11 (Fig. 3), deren Vertikalschenkel paarweise längs uer Achse des gemeinsamen Fensters jeder Säule 7 mit den Kernen 9 angeordnet sind,,

Die Vertikalschenkel jedes Spulenpaares 11 der Primärwicklung 1 sind in ihren eigenen elektrisch leitenden und geerdeten elektrostatischen Schirm 12 eingebaut, der als Zylinder mit Ausschnitten längs der Erzeugenden ausgeführt ist und die erwähnten Vertikalschenkel der zur Primärwicklung 1 gehörenden Spulen 11 umfaßt,

Oeder elektrostatische Schirm 12 ist mittels einer Folie 13 isoliert«

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Das Iscliergestell 8 (Fig» 2) ist prismenförmig mit drei Konkavflachen ausgeführt, die durch Segmentabschnitte 14 dielektrischer Zylinder gebildet sind und Querausschnitte 15 (Fig„ 1) zur Aufnahme der Ringkerne 9 mit den Spulen 10 UQr Sekundärwicklung 2 aufweisen, welche in den Ausschnitten 15 durch Isoliorstangon 16 (Fig_o 2) befestigt werden. Die Isolierstangen 16 sind ebenso wie Hauptisolierstangen der Einrichtung·in profilierte Isolierplatten 18 eingesetzt*

Als HochspannungaanschluB der Einrichtung dient ein in der Symmetrieachse 4 (Fig_e 1) des Magnetleiters liegendes Kabel 19 ohne Umflechtung, wobei die Sektionen 6 des Potential-Schirmes der Ventilblöcke 3 übereinander an der Oberfläche des Kobels 19 und konzentrisch zu diesem nach der Höhe der Säulen 7 (Fig_e 3) angeordnet . sind..

Der für den Sternpunktleiter der Sekundärwicklung 2 bestimmte Potentialochiriii 5 besteht aus ringförmigen isolierten Sektionen.20 (profilierten elektrisch leitenden Ringen)! die nach der Höhe der Säulen 7 übereinander angeordnet sind und alle drei Säulen 7 umfassen»

Das hermetisch abgeschlossene leitende Gehciuse 21.(Fig. 1) weist einen Hatalldeckel 22 mit Durchführungen 23 auf und ist mit einem gasförmigen oder flüssigen Isolierstoff gefüllt , der als Kühlmedium dient»

Die durch Ventilblöcke 3 (Fig. 4) gebildete Brückenschaltung besteht aus einzelnen Gleichrichterbrücken 24 mit je sechs Zweigen 25*

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Der Verbindungspunkt 26 der entsprechenden Zweige 25 einer Brücke 24 ist an den Anfang der entsprechenden Spule 10 der Sekundärwicklung 2 angeschlossen«

Die Enden der drei in Stern geschalteten Spulen 10 der Sekundärwicklung 2 sind an die entsprechende Sektion 20 des für den Sternpunktleiter der Sekundärwicklung 2 be~ etimmten Potentialschirmes 5 angeschlossen.

Die Mittelanschlüsse dar Spulen 10 sind mit den entsprechenden Kernen 9 galvanisch verbunden«.

Der Pluspol 27 der ersten (oberen) Brücke 24 ist geerdet, während dor Minuspol 28 der letzton (unteren) Brücke 24 über eine Steckverbindung 29 mit dem Kabel 19 elektrisch verbunden ist«

Die Zivischenpole 30 der Brückenschaltung stehen in galvaniecher Verbindung mit den entsprechenden Sektionen 6 des Potentialschirmss der Ventilblöcke 3_S die mit dem Kabel elektrisch verbunden sind«

Die HQchspannj„tngs~Transformations- und Gleichrichtereinrichtung funktioniert wie folgt:

Beim Anschluß der Primärwicklung 1 des Transformators an das Netz fließt durch die Spulen 11 ein Strom, 6&r das räumlich-symrnetrische magnetisch© System magnetisiert„

Der Magnetfluß wird hierbei in den einzelnen Ringkernen lokalisiert und induziert ein dreiphasiges System elektromotorischer Kräfte in den Spulen 10 der Sekundärwicklung 2«,

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Die Sektionen 20 des Schirmes 5_S die alle drei Säulen 7 mit den Kernen 9 umfassen, gewährleisten den Ausgleich von Spannungsgradienten, die sich zwischen den einzelnen Spulen 10 der Wicklung 2 sowie zwischen dem Magnetleiter und dem leitenden Gehäuse 21 (Fig„ 1} ergeben*

Hierbei wird ein stufenweise erfolgender Potentialanstieg am unterteilten Schirm 5 von oben nach unten längs der aus den Kernen 9 bestehenden Säule 7 (Fig. 3) erreicht»

Die von den Verbindungspunkten 26 (Fig..4) der Spulen 10 des Sekundärwicklungssystemo 2 abgenommene dreiphasige Wechselspannung wird in der Kaekaderv-Brückenschaltung gleichgerichtet, die durch die zu Dreiphasenbrücken 24 zusammengeschalteten Ventilblöcke 3 gebildet wird. Die hohe Gleichspannung steigt längs dar Symmetrieachse 4 (Fig* I) des Magnetloiters stufenweise von der oberen Brücke 24 (Fig.4), mit geerdetem Pol 27 zur unteren Brücke 24 an, deren Pol 28' mit dem Kabel 19 verbunden ist«. Hierbei iet die Leiterspönnung zwischen den Elementen der drei Vertikalsäulen 7 (Fig» 3) der räumlichen Magnetleiterstruktur nicht höher als die gleichgerichtete Spannung einer Stufe, die η-mal kleiner als die Ausgangsspannung ist«, Infolge der Lokalisierung der Magnet'flüss'e in einzelnen Ringkernen 9 erfolgt in der .-.Schaltung die zwangsläufige Teilung dor gleichgerichteten Spannung durch einzelne Brücken 24 (Fig« 4). Di© Leistungsauskopplung aus der Einrichtung erfolgt von der ganzen.Länge das Kabels 19* das an den unteren Hochspannungspol 28 angeschlossen ist_f wobei das System der mit den Sektionen 6 galvanisch verbundenen Zivischanpole 30 eine gleichmäßige Teilung des Potentials über die Isolations.oberflache des Kabels 19 gewährleistet _α ·.. '

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Beim Nennbetriebszustand weist die Einrichtung minimale magnetische Streufelder, eine starre äußere Kennlinie sowie geringe Abhängigkeit der Ausgangsgleichspannung vom Belastungsstromwert auf. Die vergrößerte Oberfläche des räumlich verteilten Magnetleiters gewährleistet hierbei gute Wärmeableitung von den Spulen IO der Sekundärwicklung und von den Kernen 9«

Bei Oberschlägen in der Belastung (in der Elektronenkanone) sorgt der geerdete Schirm 12 der Prirnärspulen 11 für eine gute kapazitive Entkopplung vom Stromkreis schneller Obergangsvorgänge an der Seite der Hochspannungswicklung 2 und bietet somit einen guten Schutz für den primären Regelteil ^r Einrichtung, ,

Bei Entstehung eines reversiblen Durchschlags in dor Spule 10 liefert die Hochspannungs-Transformationseinrichtung weiter die gleichbleibende Ausgangsspannung_o Hierbei wird der Magnetfluß aus den Ringkernen 9 nur in einer Stufe ver~ drängt, wobei die magnetische Induktion in allen übrigen Kernen 9 proportional ansteigt. Also stellt ein zufälliger kurszeitiger Kurzschluß der Spulo 10 der Sekundärwicklung 2 keinen Havariezustand für die gesamte Einrichtung dar.

Die Erfindung kann für die Speisung verschiedener elektro» physikalischer Einrichtungen, z„ B. technologischer ElektronenstrahJianlagen benutzt werden, die zum Schweißen_t Löten und Schneiden von Metallen sowie zum Pumpen von Elektroionisationslasern großer Leistung dienen»

Hierbei weist die vorgeschlagene Ausführung der Hochspannungs-Transforrnations- und Gleichrichtereinrichtung folgende

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Vorteile aufs Der Aufbau der Magnetleitersaktionen mit Ringkernen (Toroidkernen) 9 gewährleistet die minimale Länge dor magnatischen Kraftlinien und die minimale Stärke (unter 5 %) des Leerlauf-Blindstromes, In den Grenzen jeder Sektion dos Magnetleiters wird der Magnetfluß immer in der Walzrichtung des Blech- ou&r Bandwerteoffes geschlossene Die vergrößerte .Oberfläche eier isolierten Korne 9 schafft gute Kühlungsbedingungen beim Betrieb in einem gasförmigen odor flüssigen .Isoliermedium« Oeder Kern .9 liegt hierbei am Potential des Mittelanschlusses der entsprechenden Sekundärspule 10, weshalb die Isolation dor Sekundärwicklung 2 gegen άοη Kern 9 nur für die halb© Spannung einer Stuf© berechnet wird, die n-mai kleiner als die Ausgangsspannung ist« <,. .

Zur Befestigung der Kerne 9 dient ein Isoliergeatell 8 (Fig_e 2)_f das aus Sogmentabachnitten 14 dielektrischer (z_e B. aus Glasfaserepoxydstoff hergestellter) Zylinder mit Querausschnitten 15 (Fig_e 1) besteht„ Dieses Isoliergestell 8 (Fig, 2) ist als reguläres Prisma mit Konkavflächen ausgebildet und dient zur Entkopplung der mechanischen und der Isolationsstruktur des räumlich verteilten Magnetleitors«. Ein derartiges Gestell 8 übernimmt die mechanische'Belastung und gewährleistet gleichzeitig die .maximale Fläche der Kerne 9_f die mit dem Kühlmedium, (gasförmigem Isolierstoff oder Transformatorenöl) in Berührung steht_β

Die Kauptisolation des räumlich verteilten Magnetleiters besteht eigentlich aus der Isolation des Koaxialsystems, das durch den >dio Vertikalschenkol der Primär-Rahmenspulen 1.1 paarweise umfassenden geerdote-n Schirm 12 (Fig.'3) und

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das System der Ringkerne 9 mit den Spulen 10 der Sekundärwicklung 2 gebildet wird. Derartige Isolation kann leicht berechnet und ohne Schwierigkeiten z_e B, als in einen flüssigen Isolierstoff getauchter Papier- und Folienzylindor oder reiner Ölkanal ausgsführt werden«

Das System von Sektionen 20 des ringförmigen elektrisch leitenden Potentialschirmes 5 umfaßt konzentrisch alle aus den Kernen 9 bestehenden Säulen 7 und dient zur Erzeugung einer gleichmäßigen Struktur des elektrischen Feldes in der Radialrichtung sowie zur abgestuften Normierung des elektrischen Feldgradienten in der Axialrichtung der Transformations- und Gleichrichtereinrichtung. Hierbei liegt die Sektion mit dem höchsten Potential im unteren Teil der Einrichtung.

Da.die Toroidspulen 10 dor Sekundärwicklung 2 die Gleichrichterbrücken 24 (Fig. 4) speisen, deren Zweige 25 die symmetrische räumliche Struktur bilden, werden dadurch erstens die zwangsläufige Potentialteilung längs des Stromkreises des Ventilblocks 3 und zweitens die optimale Ausnutzung des Arbeitsvolumens erreicht.

Die Leistungsauskopplung aus der Einrichtung erfolgt mit Hilfe einer Hochspannungs-Herausführung, die längs dor Symmetrieachse 4 (Fig„ 1) des räumlich verteilten Magnete leiters angeordnet ist und ein Hochspannungskabel 19 (Fig. 3) ohne Umflechtung darstellt. Dieses Kabel 19 wird von elektrisch leitenden Ringen (Sektionen 6) umschlossen» die in gleichen Abständen liegen, welche dem Isolierzwischenraum zwischen den Kernen 9 entsprechen_s

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Hierbei wird die homogene axiale Struktur des elektrischen Feldes beibehalten, und die Leistungsauskopplung erfolgt von der gesamten Oberfläche der Hochspannungs-Herausführung.

Zum Unterschied zu der bekannten Lösung, bei der die axiale Struktur des elektrischen Feldes die Isolation des Sternpunktes von dem geerdeten abgeschirmten Magnotleiter, die isolation des Magnetleiters vom Hochspannungspol (Schirm) und die Isolation des Pols vom Gehäuse umfaßt, wird die vorgeschlagene Einrichtung in der Axialrichtung nur für die Zvvischenpolspannung der Ventilblöcke berechnet (Fig.. 4), wobei eine höhere Zuverlässigkeit des ganzen Systems erreicht wird«, .'",.*'

Dia geometrische Anordnung der Primärwicklung 1 gewährleistet die Lokalisierung dos Magnetflusses in den Grenzen dee ferromagnetiechen Werkstoffes der Kerne 9, wobei das Streufeld und die Streuinduktivitäten sehr klein (praktisch unter 3 %) bleiben.

Die Einrichtung Weist eine starre äußere Kennlinie bei minimalem Spannungeabfall in den Zeitintervallen der Ventilkommutierung auf, wobei die Aufnahme der Ventil-Blindleistung ebenfalls klein ist.

Infolge der Unterteilung der Sekundärwicklung 2, der Ventilblöcke 3 .und der Potentialschirme ist die Isolation gegen die volle Leiterspannung in der vorgeschlagenen Einrichtung nicht erforderliche Praktisch wird der radiale Isolierabstand zwischen den aus den Kernen 9 mit den Spulen 10 bestehenden Säulen 7 (Fig» 3)»durch die Leiterepannung einer Stufe be« ' stimmt, die n~mal kleiner als die voll© Leiterspannung der Einrichtung ist«, ·

Claims (2)

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Erfind u η g sa nspruc h

1. Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung, die einen Drehstrom-Aufwärtstransformator mit einem räumlich verteilten Magnetleiter enthält, der eine Primärwicklung und eine unterteilte Sekundärwicklung trägt, an die parallel zur Symmetrieachse des Magnetleiters angeordnete und mit einem Pol geerdete Ventilblöcke in Brückenschaltung angeschlossen sind, wobei die Einrichtung mit einem Potentialschirm des Sternpunktleiters der Sekundärwicklung sowie mit einem Potentialschirm der Ventilblöcke ausgestattet ist, der mit dem in der Symmetrieachse des Magnetleiters liegenden Hochspannungsanschluß elektrisch verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß der räumlich verteilte Magnetleiter in Form von drei Vertikalsäulen (7) ausgeführt ist, von denen jede Säule (7) aus geschlossenen und voneinander isolierten, in einem Isoliergestell (8) befestigten Kernen (9) besteht, die ein gemeinsames Fenster aufweisen und die Spulen (10) der Sekundärwicklung (2) tragen, wobei die Primärwicklung (1) aus drei rechteckigen Flachspulen (11) besteht, deren Vertikalschenkel paarweise längs der Achse des gemeinsamen Fensters jeder aus den Kernen (9) bestehenden Säule (7) liegen, die Ventilbrückenschaltung aus einzelnen an die Sekundänvicklungsspulen (10) angeschlossenen Gleichrichterbrücken (24) besteht und jeder Potentialschirm (5) durch ringförmige Sektionen (6 und 20) gebildet wird, die übereinander nach der Höhe der Kernsäulen (7) angeordnet sind«,

2«, Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet durch elektrisch leitende Schirme (12), die als Zylinder mit Ausschnitten

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längs der Erzeugenden ausgeführt sind und die Vertikalabschnitte der paarweise in diesen Zylindern'angeordneten Spulen (11) der Primärwicklung (1) umfassen*

Einrichtung nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Isoliergestell (8) für die Kerne (9J^ prismenförrnig mit drei Konkavflächen ausgeführt ist_? die durch Segmentabschnitte (14) dielektrischer Zylinder gebildet sind und Querausschnitte (15) aufweisen,in denen die in den Ausschnitten (15) durch Isolierstangen (16) befestigten Ringkerne (9) mit den Spulen (10) der Sekundärwicklung (2) angeordnet sind«

4«, Einrichtung nach den Punkton 1, 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Hochspannungsanschluß durch ein Kabel (19) ohne ümfle-chtung gebildet ist, das in Richtung der Symmetrieachse (4) dos i-iagnotleitero angeordnet ist, wobei die Sektionen (6) des für die Ventilblöcke (3) vorgesehenen Potentialschirmes an der Oberfläche dos Kabels (19) und konzentrisch zu diesem befestigt sind_e

5* Einrichtung nach den Punkten I₁ 2 und 3* gekennzeichnet dadurch, dpß die Sektionen (20) des für den Stornpunktlei« ter der Sekundärwicklung (2) bestimmten Potentialschirmes (5) als profilierte elektrisch leitende Ringe ausgeführt sind, die alle drei öurch Korne (9) gebildeten Säulen (7) um f.a ösen*

ι Hierzu ^£1«8:eife Zeichnungen ,