DE2953100C1 - High voltage transformation and rectifier device - Google Patents

High voltage transformation and rectifier device

Info

Publication number
DE2953100C1
DE2953100C1 DE19792953100 DE2953100A DE2953100C1 DE 2953100 C1 DE2953100 C1 DE 2953100C1 DE 19792953100 DE19792953100 DE 19792953100 DE 2953100 A DE2953100 A DE 2953100A DE 2953100 C1 DE2953100 C1 DE 2953100C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cores
voltage
sections
bridge rectifiers
transformer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19792953100
Other languages
German (de)
Other versions
DE2953100T5 (en
Inventor
Stanislav Ivanovič Gusev
Lev Vasilievič Kozlov
Jurij Vasilievič Lašenov
Vladimir Nikolaevič Lisin
Igor Ivanovič Moskau/Moskva Mošaev
Michail Vasilievič Pavlov
Sergej Vladimirovič Pokrovskij
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LISIN VLADIMIR NIKOLAEVIC MOSKAU/MOSKVA SU
Original Assignee
LISIN VLADIMIR NIKOLAEVIC MOSKAU/MOSKVA SU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LISIN VLADIMIR NIKOLAEVIC MOSKAU/MOSKVA SU filed Critical LISIN VLADIMIR NIKOLAEVIC MOSKAU/MOSKVA SU
Application granted granted Critical
Publication of DE2953100C1 publication Critical patent/DE2953100C1/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/10Power supply arrangements for feeding the X-ray tube
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12Two-phase, three-phase or polyphase transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Description

— daß die Primärwicklungen (1) in Form von rechteckigen Flachspulen (11) ausgeführt sind, deren vertikale Teile paarweise längs der Achse des gemeinsamen Fensters jeder Vertikalsäule (7) der Kerne (9) angeordnet sind,- That the primary windings (1) are designed in the form of rectangular flat coils (11), their vertical parts in pairs along the axis of the common window of each vertical column (7) the cores (9) are arranged,

— daß die Potentialschirme (5, 6) in Form eines achsensymmetrischen Systems von ringförmigen Sektionen (20,6') außen und innen die Vertikalsäulen (7) der Kerne (9) umgeben,- That the potential shields (5, 6) in the form of an axially symmetrical system of ring-shaped Sections (20, 6 ') surround the vertical columns (7) of the cores (9) on the outside and inside,

— daß je eine der Sektionen (20) des äußeren Potentialschirms (5) elektrisch mit dem Sternpunkt der Sektionen (10) der Sekundärwicklung (2) verbunden ist,- That each one of the sections (20) of the external potential shield (5) is electrically connected to the star point of the sections (10) of the secondary winding (2),

— daß der Pluspol (27) eines der Brückengleichrichter (24) geerdet ist und- That the positive pole (27) of one of the bridge rectifiers (24) is grounded and

— daß die Vertikalsäulen (7) der Kerne (9) sowie die Blöcke (3) der Brückengleichrichter (24) in einem Isoliergestell (8) befestigt sind.- That the vertical columns (7) of the cores (9) and the blocks (3) of the bridge rectifiers (24) in an insulating frame (8) are attached.

2. Hochspannungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Vertikalabschnitte der paarweise darin angeordneten Spulen (U) der Primärwicklung (1) umfassende, elektrisch leitende geerdete Schirme (12), die als Zylinder mit Ausschnitten längs ihrer Erzeugenden ausgeführt sind.2. High-voltage device according to claim 1, characterized by the vertical sections of the In pairs arranged therein coils (U) of the primary winding (1) comprehensive, electrically conductive grounded Umbrellas (12) which are designed as cylinders with cutouts along their generatrix.

3. Hochspannungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergestell (8) für die Kerne (9) prismenförmig mit drei Konkavflächen ausgeführt ist, die durch Segmentabschnitte (14) dielektrischer Zylinder gebildet sind und Querausschnitte (15) aufweisen, in denen die ringförmigen Kerne (9) mit den Spulen (10) der Sekundärwicklung (2) mittels Isolierstangen (16) befestigt sind.3. High-voltage device according to claim 1 or 2, characterized in that the insulating frame (8) for the cores (9) is designed in the shape of a prism with three concave surfaces, which are separated by segment sections (14) dielectric cylinder are formed and have transverse cutouts (15) in which the ring-shaped cores (9) attached to the coils (10) of the secondary winding (2) by means of insulating rods (16) are.

4. Hochspannungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsausgang durch ein Kabel (19) ohne Umflechtung gebildet ist und daß die Sektionen (6') des Potentialschirms (6) für die Blöcke (3) der Brükkengleichrichter (24) an der Oberfläche des Kabels (19) und konzentrisch dazu befestigt sind.4. High-voltage device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the High-voltage output is formed by a cable (19) without braiding and that the sections (6 ') the potential shield (6) for the blocks (3) of the bridge rectifier (24) on the surface of the cable (19) and attached concentrically to it.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung der imThe invention relates to a high-voltage transformation and rectifier device of the im

ίο Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art, wie sie aus der FR-PS 15 65 646 bekannt ist.ίο prerequisite for the preamble of claim 1 Kind, as it is known from FR-PS 15 65 646.

Eine als bekannt vorausgesetzte Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung ist als ein Koaxialsystem ausgeführt, das durch eine Beschleunigungsröhre, 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 nichtmagnetische Elemente der Einrichtung geschlossen und induziert in jeder Sektion der Sekundärwicklung eine Wechselspannung, die mit Hilfe der eingebauten Beschleunigungsröhre in eine Gleichspannung umgewandelt wird.A high-voltage transformer and rectifier device assumed to be known is as a coaxial system carried out by an acceleration tube, a subdivided secondary winding, a also subdivided magnetic conductor and a primary winding is formed and one of the elements mentioned has comprehensive common housing. The working magnetic flux generated by the primary winding is partially closed via non-magnetic elements of the device and induced in each section of the secondary winding an alternating voltage, which is converted into a direct voltage with the help of the built-in accelerator tube is converted.

In dieser Transformations- und Gleichrichtereinrichtung weist aber der Magnetisierungsstrom eine Gleichstromkomponente auf, und der Magnetfluß wird über den nichtferromagnetischen Raum der Beschleunigungsröhre geschlossen.In this transformation and rectification device, however, the magnetizing current has a direct current component on, and the magnetic flux is across the non-ferromagnetic space of the accelerating tube closed.

Dies führt zu einer Erhöhung der installierten Leistung des Speisesystems sowie zu einer niedrigeren Zuverlässigkeit und Arbeitsreserve für den Beschleuniger, da das Speisesystem und der Elektronenbeschleunigungsweg weder konstruktiv noch schaltungstechnisch entkoppelt sind.This leads to an increase in the installed power of the feed system as well as to a lower reliability and working reserve for the accelerator, as the feed system and the electron acceleration path are not decoupled either structurally or in terms of circuitry.

Weiter ist auch eine Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung bekannt (SU-Urheberschein 5 00 719), die zur Speisung eines direkt wirkenden Elektronenbeschleunigers bestimmt und ähnlich wie die nach der FR-PS 15 65 646 aufgebaut ist.A high-voltage transformation and rectifier device is also known (SU-Urheberschein 5 00 719) intended to feed a direct-acting electron accelerator and similar like that according to the FR-PS 15 65 646 is constructed.

Bei dieser bekannten Einrichtung ergeben sich jedoch 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 kV und unter Berücksichtigung der Spannung zwischen dem Sternpunkt der Sekundärwicklung und dem geerdeten Magnetleiter und des Zweifachen der vollen gleichgerichteten Spannung und damit eine niedrige Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung bei eventuellen Überspannungen im System und im Normalbetrieb der Einrichtung. Außerdem führt die Isolation zu einer komplizierteren Struktur des elektrischen Feldes im Arbeitsraum der Einrichtung, und bei einem Durchbruch in einem Teil der Sekundärwicklung entsteht ein Schadenszustand für die ganze Einrichtung, da der Magnetfluß hierbei aus dem stabförmigen räumlichen Magnetleiter verdrängt wird, der für alle Teile der Sekundärwicklung gemeinsam ist.In this known device, however, there are difficult operating conditions for the insulation Sub-optimal structure of the electric field in the work area, with high reactance and a low one Power factor with an output voltage of several hundred kV and taking into account the Voltage between the star point of the secondary winding and the earthed magnetic conductor and twice that the full rectified voltage and thus a low operational reliability of the device in the event of overvoltages in the system and during normal operation of the facility. In addition, the Isolation to a more complicated structure of the electric field in the working space of the facility, and at a breakthrough in a part of the secondary winding results in a state of damage for the entire facility, because the magnetic flux is displaced here from the rod-shaped spatial magnetic conductor that is responsible for all parts is common to the secondary winding.

Weiter steigt bei dieser Anordnung die Reaktanz an, wobei zwangsläufig auch die Spannungsverluste in den Zeitintervallen der Kommutierung von Ventilen größer werden. Praktisch beträgt die Streuinduktivität des Transformators 15 bis 20%. Dabei ergeben sich schlechtere energetische Kennwerte der Einrichtung, da die äußere Kennlinie abzufallen beginnt und der Stromrichter eine beträchtliche Leistung für die Ventile verbraucht, was durch Vergrößerung des Kommutierungs-In this arrangement, the reactance also increases, with the voltage losses also inevitably occurring in the Time intervals of commutation of valves become larger. In practice, the leakage inductance is Transformer 15 to 20%. This results in poorer energetic parameters of the facility, since the outer characteristic curve begins to decrease and the converter consumes considerable power for the valves, what by increasing the commutation

winkcls der Ventile bedingt ist, und eine niedrigere Zuverliissigkeit bei ununterbrochenem Betrieb der Einrichtung im ganzen, da keine Entkopplung der Schadenszuständc in der Speisequelle und in der Belastung gegeben ist.winkcls of the valves is conditional, and a lower reliability with uninterrupted operation of the facility as a whole, since there is no decoupling of the damage states is given in the source of nourishment and in the burden.

Andererseits ist es aus der CH-PS 4 71 447 für einen Transformator an sich bekannt, die Primärwicklungen in Form von rechteckigen Flachspulen auszubilden, deren vertikale Teile jeweils längs der Achse des Fensters jeder Vertikalsäule der Magnetkerne angeordnet sind.On the other hand, from CH-PS 4 71 447 it is known per se for a transformer, the primary windings in the form of rectangular flat coils, the vertical parts of which are each along the axis of the window each vertical column of the magnetic cores are arranged.

Schließlich sind aus der US-PS 33 98 348 eine elektrische Hochspannungswandlereinrichtung und ein Impulstransformator dafür bekannt, bei dem Potentialschirme in Form eines achsensymmetrischen Systems von ringförmigen Sektionen die Vertikalsäulen der Magnetkerne außen und innen umgeben.Finally, from US-PS 33 98 348 an electrical high-voltage converter device and a pulse transformer known for the potential shields in the form of an axially symmetrical system The vertical columns of the magnetic cores are surrounded by ring-shaped sections on the outside and inside.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung zu entwickeln, die durch eine neue konstruktive Ausführung eine bessere Zuverlässigkeit der Hauptisolation und eine höhere spezifische Volumenleistung, bessere energetische Kennwerte wie Reaktanz und Leistungsfaktor, eine Herabsetzung des Gewichts und der Abmessungen ergibt und die Schaffung einer kompakten und zuverlässigen Hochspannungs-Speisequelle mit starrer äußerer Kennlinie ermöglicht.The invention is based on the object of a high-voltage transformer and rectifier device to develop a new design that improves the reliability of the Main insulation and a higher specific volume output, better energetic parameters such as reactance and power factor results in a reduction in weight and size and the creation of a compact and reliable high-voltage supply source with a rigid external characteristic.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen veranschaulicht; es zeigtIn the drawing, the invention is preferred based on Embodiments illustrated; it shows

Fig. 1 eine konstruktive Ausführung einer Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung in einer teilweise entlang der Symmetrieachse des Magnetleiters geschnittenen Vorderansicht;Fig. 1 shows a structural design of a high-voltage transformation and rectifier device in a front view partially cut along the axis of symmetry of the magnetic conductor;

Fig.2 einen Schnitt durch die Hochspannungseinrichtung von Fi g. 1 entlang der Linie 11-11 in F i g. 1;2 shows a section through the high-voltage device from Fi g. 1 along line 11-11 in FIG. 1;

F i g. 3 einen konstruktiven Teil einer Hochspannungseinrichtung in einer teilweise längs der Symmetrieachse des Magnetleiters geschnittenen axonometrischen Darstellung; undF i g. 3 shows a structural part of a high-voltage device in a partially along the axis of symmetry axonometric representation of the magnetic conductor in section; and

F i g. 4 ein elektrisches Schaltbild für die Ventilblöcke einer Hochspannungseinrichtung und die Anschlüsse der Ventilblöcke an andere Elemente der Einrichtung.F i g. 4 an electrical circuit diagram for the valve blocks of a high-voltage device and the connections the valve blocks to other elements of the facility.

Die in F i g. 1 gezeigte Hochspannungseinrichtung enthält einen Drehstrom-Aufwärtstransformator mit einem räumlich verteilten Magnetleiter, der eine aus mehreren Windungen bestehende Primärwicklung 1 des Transformators und eine unterteilte Sekundärwicklung 2 trägt. An diese sind Ventil-Blöcke 3 angeschlossen, die eine Brückenschaltung bilden und parallel zur Symmetrieachse 4 des Magnetleiters angeordnet sind.The in F i g. 1 shown high voltage device includes a three-phase step-up transformer with a Spatially distributed magnetic conductor, which consists of a primary winding 1 of the multiple turns Transformer and a subdivided secondary winding 2 carries. At this valve blocks 3 are connected, the form a bridge circuit and are arranged parallel to the axis of symmetry 4 of the magnetic conductor.

Die Einrichtung ist mit einem Potentialschirm 5 für den Sternpunktleiter der Sekundärwicklung 2 sowie mit einem Potentialschirm 6 für die Blöcke 3 ausgestattet, die aus ringförmigen isolierten Sektionen 20 bzw. 6' bestehen.The device is with a potential screen 5 for the star point conductor of the secondary winding 2 and with equipped with a potential shield 6 for the blocks 3, which consist of ring-shaped insulated sections 20 and 6 ' exist.

Der räumlich verteilte Magnetleiter ist in Form von drei Vertikalsäulen 7 (F i g. 2) ausgeführt, von denen je- bo de Säule aus gegeneinander isolierten und in einem Isoliergestell 8 befestigten ringförmigen Kernen 9(Fig. 1) besteht, die ein gemeinsames Fenster haben und Toroidspulen (Sektionen) 10 der Sekundärwicklung 2 tragen.The spatially distributed magnetic conductor is designed in the form of three vertical columns 7 (FIG. 2), each of which de column of mutually insulated and fixed in an insulating frame 8 ring-shaped cores 9 (Fig. 1) exists, which have a common window and toroidal coils (sections) 10 of the secondary winding 2 carry.

Die Primärwicklung 1 besteht aus drei rechteckigen Flachspulen Il (Fig.3), deren Vertikalschenkel paarweise längs der Achse des gemeinsamen Fensters jeder Vertikalsäule 7 aus den Kernen 9 angeordnet sind.The primary winding 1 consists of three rectangular flat coils II (FIG. 3), the vertical legs of which are in pairs along the axis of the common window of each vertical column 7 of the cores 9 are arranged.

Die Vertikalschenkel jedes Paares von Flachspulen 11 der Primärwicklung 1 sind in einen eigenen elektrisch leitenden und geerdeten elektrostatischen Schirm 12 eingebaut, der als Zylinder mit Ausschnitten längs seiner Erzeugenden ausgeführt ist und die Vertikalschenkel der zur Primärwicklung 1 gehörenden Flachspulen 11 umfaßt.The vertical legs of each pair of flat coils 11 the primary winding 1 are in their own electrically conductive and grounded electrostatic screen 12 built in, which is designed as a cylinder with cutouts along its generatrix and the vertical legs the flat coils 11 belonging to the primary winding 1.

Jeder elektrostatische Schirm 12 ist mittels einer Folie 13 isoliert.Each electrostatic screen 12 is insulated by means of a film 13.

Das Isoliergestell 8 (F i g. 2) ist prismenförmig mit drei Konkavflächen ausgeführt, die durch Segmentabschnitte 14 dielektrischer Zylinder gebildet sind und Querausschnitte 15 (F i g. 1) zur Aufnahme der Kerne 9 mit den Toroidspulen 10 der Sekundärwicklung 2 aufweisen, die in den Querausschnitten 15 durch Isolierstangen 16 (F i g. 2) befestigt sind. Die Isolierstangen 16 sind ebenso wie Hauptisolierstangen 17 der Einrichtung in profilierte Isolierplatten 18 eingesetzt.The insulating frame 8 (Fig. 2) is prism-shaped with three Executed concave surfaces, which are formed by segment sections 14 of dielectric cylinders and transverse cutouts 15 (F i g. 1) for receiving the cores 9 with the toroidal coils 10 of the secondary winding 2, which are fastened in the transverse cutouts 15 by insulating rods 16 (FIG. 2). The insulating rods 16 are also like the main insulating rods 17 of the device used in profiled insulating plates 18.

Als Hochspannungsausgang der Einrichtung dient ein in der Symmetrieachse 4 (F i g. 1) des Magnetleiters liegendes Kabel 19 ohne Umflechtung, wobei die Sektionen 6' des Potentialschirmes 6 für die Blöcke 3 übereinander an der Oberfläche des Kabels 19 und konzentrisch dazu entlang der Höhe der Vertikalsäulen 7 (F i g. 3) angeordnet sind.A located in the symmetry axis 4 (Fig. 1) of the magnetic conductor is used as the high-voltage output of the device Cable 19 without braiding, the sections 6 'of the potential shield 6 for the blocks 3 on top of one another on the surface of the cable 19 and concentrically therewith along the height of the vertical columns 7 (Fig. 3) are arranged.

Der für den Sternpunktleiter der Sekundärwicklung 2 bestimmte Potentialschirm 5 besteht aus ringförmigen isolierten Sektionen 20 (profilierten elektrisch leitenden Ringen), die entlang der Höhe der Säulen 7 übereinander angeordnet sind und alle drei Säulen 7 umfassen.The potential shield 5 intended for the star point conductor of the secondary winding 2 consists of ring-shaped ones insulated sections 20 (profiled electrically conductive rings), which along the height of the columns 7 one above the other are arranged and all three pillars 7 comprise.

Ein hermetisch abgeschlossenes leitendes Gehäuse 21 (Fig. 1) für die Aufnahme der gesamten Einrichtung weist einen Metalldeckel 22 mit Durchführungen 23 auf und ist mit einem gasförmigen oder flüssigen Isolierstoff gefüllt, der als Kühlmedium dient.A hermetically sealed conductive housing 21 (Fig. 1) for containing the entire device has a metal cover 22 with bushings 23 and is covered with a gaseous or liquid insulating material filled, which serves as a cooling medium.

Die durch die Blöcke 3 (Fig.4) gebildete Brückenschaltung besteht aus einzelnen Brückengleichrichtern 24 mit je sechs Zweigen 25.The bridge circuit formed by blocks 3 (Figure 4) consists of individual bridge rectifiers 24 with six branches 25 each.

Der Verbindungspunkt 26 der entsprechenden Zweige 25 eines Brückengleichrichters 24 ist an den Anfang der entsprechenden Toroidspule 10 der Sekundärwicklung 2 angeschlossen.The connection point 26 of the corresponding branches 25 of a bridge rectifier 24 is at the beginning the corresponding toroidal coil 10 of the secondary winding 2 is connected.

Die Enden der drei als Stern geschalteten Toroidspulen 10 der Sekundärwicklung 2 sind an die entsprechende Sektion 20 des für den Sternpunktleiter der Sekundärwicklung 2 bestimmten Potentialschirmes 5 angeschlossen. The ends of the three star-connected toroidal coils 10 of the secondary winding 2 are connected to the corresponding Section 20 of the potential shield 5 intended for the star point conductor of the secondary winding 2.

Die Mittelanschlüsse der Toroidspulen 10 sind mit den entsprechenden Kernen 9 galvanisch verbunden.The center connections of the toroidal coils 10 are galvanically connected to the corresponding cores 9.

Der Pluspol 27 des ersten (oberen) Brückengleichrichters 24 ist geerdet, während der Minuspol 28 des letzten (unteren) Brückengleichrichters 24 über eine Steckverbindung 29 mit dem Kabel 19 elektrisch verbunden ist.The positive pole 27 of the first (upper) bridge rectifier 24 is grounded, while the negative pole 28 of the The last (lower) bridge rectifier 24 is electrically connected to the cable 19 via a plug connection 29 is.

Die Zwischenpole 30 der Brückenschaltung stehen in galvanischer Verbindung mit den entsprechenden Sektionen 6' des Potentialschirmes 6 für die Blöcke 3, die ihrerseits mit dem Kabel 19 elektrisch verbunden sind.The intermediate poles 30 of the bridge circuit are in galvanic connection with the corresponding sections 6 'of the potential shield 6 for the blocks 3, which in turn are electrically connected to the cable 19.

Die dargestellte Hochspannungseinrichtung arbeitet in folgender Weise:The high-voltage device shown works in the following way:

Bei Anschluß der Primärwicklung 1 des Transformators an das Netz fließt durch die Flachspulen 11 ein Strom, der das räumlich-symmetrische magnetische System magnetisiert. Der Magnetfluß wird hierbei in den einzelnen Kernen 9 lokalisiert und induziert ein dreiphasiges System von elektromotorischen Kräften in den Toroidspulen 10 der Sekundärwicklung 2.When the primary winding 1 of the transformer is connected to the network, it flows through the flat coils 11 Current that magnetizes the spatially symmetrical magnetic system. The magnetic flux is here in the individual cores 9 localized and induced a three-phase system of electromotive forces in the Secondary winding 2 toroidal coils 10.

Die Sektionen 20 des Potentialschirmes 5, die alle dreiThe sections 20 of the potential shield 5, all three

Vertikalsäulen 7 mit den Kernen 9 umfassen, gewährleisten den Ausgleich von Spannungsgradienten, die sich zwischen den einzelnen Toroidspulen 10 der Sekundärwicklung 2 sowie zwischen dem Magnetleiter und dem leitenden Gehäuse 21 (F i g. 1) ergeben.Vertical columns 7 with the cores 9, ensure the compensation of stress gradients that arise between the individual toroidal coils 10 of the secondary winding 2 and between the magnetic conductor and the conductive housing 21 (Fig. 1) result.

Hierbei wird ein stufenweise erfolgender Potentialanstieg am unterteilten Potentialschirm 5 von oben nach unten längs der aus den Kernen 9 bestehenden Vertikalsäulen 7 (F i g. 3) erreicht.In this case, there is a gradual increase in potential on the subdivided potential shield 5 from top to bottom reached below along the vertical columns 7 consisting of the cores 9 (FIG. 3).

Die von den Verbindungspunkten 26 (F i g. 4) der Toroidspulen 10 des Systems der Sekundärwicklung 2 abgenommene dreiphasige Wechselspannung wird in der Kaskaden-Brückenschaltung gleichgerichtet, die durch die zu Dreiphasenbrückengleichrichtern 24 zusammengeschalteten Blöcke 3 gebildet wird. Die hohe Gleichspannung steigt längs der Symmetrieachse 4 (Fig. 1) des Magnetleiters stufenweise vom oberen Brückengleichrichter 24 (F i g. 4) mit geerdetem Pluspol 27 zum unteren Brückengleichrichter 24 an, dessen Minuspol 28 mit dem Kabel 19 verbunden ist. Hierbei ist die Leiterspannung zwischen den Elementen der drei Vertikalsäulen 7 (F i g. 3) der räumlichen Magnetleiterstruktur nicht höher als die gleichgerichtete Spannung einer Stufe, die /7-mal kleiner ist als die Ausgangsspannung. Dank der Lokalisierung der Magnetflüsse in einzelnen Kernen 9 erfolgt in der Schaltung eine zwangsläufige Teilung der gleichgerichteten Spannung durch einzelne Brückengleichrichter 24 (F i g. 4). Die Leistungsauskopplung aus der Einrichtung geschieht von der ganzen Länge des Kabels 19, das an den unteren Hochspannungs-Minuspol 28 angeschlossen ist, wobei das System der mit den Sektionen 6' galvanisch verbundenen Zwischenpole 30 eine gleichmäßige Teilung des Potentials über die Isolationsoberfläche des Kabels 19 gewährleistet.The one removed from the connection points 26 (FIG. 4) of the toroidal coils 10 of the secondary winding 2 system three-phase AC voltage is rectified in the cascade bridge circuit, which is carried out by the blocks 3 interconnected to form three-phase bridge rectifiers 24 is formed. The high DC voltage rises along the axis of symmetry 4 (Fig. 1) of the magnetic conductor in stages from the upper bridge rectifier 24 (Fig. 4) with a grounded positive pole 27 to the lower bridge rectifier 24, the negative pole 28 is connected to the cable 19. Here is the line voltage between the elements of the three vertical columns 7 (Fig. 3) of the spatial magnetic conductor structure is not higher than the rectified voltage of a stage which / Is 7 times smaller than the output voltage. Thanks to the localization of the magnetic fluxes in individual cores 9 an inevitable division of the rectified voltage by individual bridge rectifiers occurs in the circuit 24 (Fig. 4). The power output from the facility occurs over the entire length of the Cable 19, which is connected to the lower high-voltage negative pole 28, the system with the Sections 6 'galvanically connected intermediate poles 30 a uniform division of the potential over the insulation surface of the cable 19 guaranteed.

Bei Nennbetriebszustand weist die Einrichtung minimale magnetische Streufelder, eine starre äußere Kennlinie sowie eine geringe Abhängigkeit der Ausgangsgleichspannung vom Belastungsstromwert auf. Die vergrößerte Oberfläche des räumlich verteilten Magnetleiters gewährleistet hierbei eine gute Wärmeableitung von den Toroidspulen 10 der Sekundärwicklung 2 und von den Kernen 9.In the nominal operating state, the device has minimal magnetic stray fields, a rigid external characteristic and a low dependence of the DC output voltage on the load current value. The enlarged The surface of the spatially distributed magnetic conductor ensures good heat dissipation from the toroidal coils 10 of the secondary winding 2 and from the cores 9.

Bei Überschlägen in der Last, z. B. in einer Elektronenkanone, sorgt der geerdete Schirm 12 der Flachspulen 11 für eine gute kapazitive Entkopplung vom Stromkreis der schnellen Übergangsvorgänge auf der Seite der Sekundärwicklung 2 und bietet somit einen guten Schutz für den primären Regelteil der Einrichtung.In the event of rollover in the load, e.g. B. in an electron gun, provides the grounded screen 12 of the flat coils 11 for a good capacitive decoupling from the circuit of the rapid transitions on the side the secondary winding 2 and thus offers good protection for the primary control part of the device.

Bei Auftreten eines reversiblen Durchschlags in der Toroidspule 10 liefert die Hochspannungseinrichtung weiter eine gleichbleibende Ausgangsspannung. Hierbei wird der Magnetfluß aus den Kernen 9 nur in einer Stufe verdrängt, wobei die magnetische Induktion in allen übrigen Kernen 9 proportional ansteigt. Damit stellt ein zufälliger kurzzeitiger Kurzschluß der Toroidspule 10 der Sekundärwicklung 2 keinen Schadenszustand für die ganze Einrichtung dar.If a reversible breakdown occurs in the toroidal coil 10, the high-voltage device delivers furthermore a constant output voltage. Here, the magnetic flux from the cores 9 is only in one Step displaced, the magnetic induction in all other cores 9 increases proportionally. In order to an accidental brief short-circuit of the toroidal coil 10 of the secondary winding 2 does not constitute a damage state for the whole facility.

Bei verschiedenen Anwendungen weist die vorgeschlagene Ausführung der Hochspannungseinrichtung folgende Vorteile auf. Der Aufbau der Magnetleitersektionen mit ringförmigen Kernen (Toroidkernen) 9 gewährleistet eine minimale Länge der magnetischen Kraftlinien und eine minimale Stärke (unter 5%) des Leerlauf-Blindstromes. In den Grenzen jeder Sektion des Miignetleilers wird der Magnetfluß immer in der Walzrichtung des Blech- oder Bandwerkstoffes geschlossen. Die vergrößerte Oberfläche der isolierten Kerne 9 schafft gute Kühlungsbedingungen beim Betrieb in einem gasförmigen oder flüssigen Isoliermedium. Jeder Kern 9 liegt hierbei am Potential des Mittelanschlusses der entsprechenden Toroidspule 10, weshalb die Isolation der Sekundärwicklung 2 gegen den Kern 9 nur für die halbe Spannung einer Stufe berechnet wird, die η-mal kleiner als die Ausgangsspannung ist. Zur Befestigung der Kerne 9 dient ein Isoliergestell 8 (F i g. 2), das aus Segmentabschnitten 14 dielektrischer (z. B. aus Glasfaser-Expoxyd-Verbundstoff hergestellter) Zylinder mit Querausschnitten 15 (Fig. 1) besteht. Dieses Isoliergestell 8 (F i g. 2) ist als reguläres Prisma mit Konkavflächen ausgebildet und dient zur Entkopplung der mechanischen und der Isolationsstruktur des räumlich verteilten Magnetleiters. Ein derartiges Geis stell 8 übernimmt die mechanische Belastung und gewährleistet gleichzeitig eine maximale Kühlfläche der Kerne 9, die mit dem Kühlmedium (gasförmigen Isolierstoff oder Transformatorenöl) in Berührung steht.
Die Hauptisolation des räumlich verteilten Magnetleiters besteht aus der Isolation des Koaxialsystcms, das durch den die Vertikalschenkel der primärscitigcn rahmenförmigen Flachspulen U paarweise umfassenden geerdeten Schirm 12 (F i g. 3) und das System der Kerne 9 mit den Toroidspulen 10 der Sekundärwicklung 2 gebildet wird. Eine derartige Isolation kann leicht berechnet und ohne Schwierigkeiten z. B. als in einen flüssigen Isolierstoff getauchter Papier- und Folienzylinder oder als reiner ölkanal ausgeführt werden.
Das System von Sektionen 20 des ringförmigen elektrisch leitenden Potentialschirmes 5 umfaßt konzentrisch alle aus den Kernen 9 bestehenden Vertikalsäulen 7 und dient zur Erzeugung einer gleichmäßigen Struktur für das elektrische Feld in der Radialrichtung sowie zur abgestuften Normierung des elektrischen Feldgradienten in der Axialrichtung der Hochspannungseinrichtung. Hierbei liegt die Sektion mit dem höchsten Potential im unteren Teil der Einrichtung.
In various applications, the proposed design of the high-voltage device has the following advantages. The structure of the magnetic conductor sections with ring-shaped cores (toroidal cores) 9 ensures a minimal length of the magnetic lines of force and a minimal strength (less than 5%) of the idle reactive current. Within the limits of each section of the Miignetleilers the magnetic flux is always closed in the direction of rolling of the sheet metal or strip material. The enlarged surface of the insulated cores 9 creates good cooling conditions when operating in a gaseous or liquid insulating medium. Each core 9 is at the potential of the center connection of the corresponding toroidal coil 10, which is why the insulation of the secondary winding 2 from the core 9 is only calculated for half the voltage of a stage, which is η times smaller than the output voltage. An insulating frame 8 (FIG. 2) is used to fasten the cores 9 and consists of segment sections 14 of dielectric cylinders (e.g. made of glass fiber-epoxy composite) with transverse cutouts 15 (FIG. 1). This insulating frame 8 (FIG. 2) is designed as a regular prism with concave surfaces and is used to decouple the mechanical and the insulation structure of the spatially distributed magnetic conductor. Such a Geis substitute 8 takes over the mechanical load and at the same time ensures a maximum cooling surface of the cores 9, which is in contact with the cooling medium (gaseous insulating material or transformer oil).
The main insulation of the spatially distributed magnetic conductor consists of the insulation of the coaxial system, which is formed by the earthed screen 12 (Fig. 3) comprising the vertical legs of the primary frame-shaped flat coils U in pairs and the system of cores 9 with the toroidal coils 10 of the secondary winding 2 . Such an isolation can easily be calculated and z. B. be designed as a paper and film cylinder immersed in a liquid insulating material or as a pure oil channel.
The system of sections 20 of the ring-shaped electrically conductive potential shield 5 concentrically comprises all the vertical columns 7 consisting of the cores 9 and is used to generate a uniform structure for the electric field in the radial direction and for the gradual normalization of the electric field gradient in the axial direction of the high-voltage device. The section with the highest potential is in the lower part of the facility.

Da die Toroidspulen 10 der Sekundärwicklung 2 die Brückengleichrichter 24 (F i g. 4) speisen, deren Zweige 25 die symmetrische räumliche Struktur bilden, werden dadurch erstens eine zwangsläufige Potentialteilung längs des Stromkreises der Blöcke 3 und zweitens eine optimale Ausnutzung des Arbeitsvolumens erreicht.Since the toroidal coils 10 of the secondary winding 2 feed the bridge rectifiers 24 (FIG. 4), their branches 25 form the symmetrical spatial structure, this firstly results in an inevitable potential division along the circuit of blocks 3 and secondly, an optimal utilization of the working volume is achieved.

Die Leistungsauskopplung aus der Einrichtung erfolgt mit Hilfe eines Hochspannungsausgangs, der längs der Symmetrieachse 4 (Fig. 1) des räumlich verteilten Magnetleiters 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, die dem Isolierzwischenraum zwischen den Kernen 9 entsprechen.The power decoupling from the device takes place with the help of a high voltage output, the longitudinal the axis of symmetry 4 (Fig. 1) of the spatially distributed magnetic conductor is arranged and a high-voltage cable 19 (Fig. 3) without braiding. This cable 19 is made of electrically conductive rings (sections) 6 'enclosed, which are at the same intervals that the insulating space between the cores 9 correspond.

Hierbei wird die homogene axiale Struktur des elektrischen Feldes beibehalten.The homogeneous axial structure of the electric field is retained here.

Zum Unterschied gegenüber der bekannten Lösung, bei der die axiale Struktur des elektrischen Feldes die Isolation des Sternpunktes von dem geerdeten abgeschirmten Magnetleiter, die Isolation des Magnetleiters vom Hochspannungspol (Schirm) und die Isolation des Pols vom Gehäuse umfaßt, wird die dargestellte Einrichtung in der Axialrichtung nur für die Zwischenpolspannung der Blöcke 3 (F i g. 4) berechnet, wobei eine höhere Zuverlässigkeit des ganzen Systems erreicht wird.
Die geometrische Anordnung der Primärwicklung 1 gewährleistet eine Lokalisierung des Magnetflusses in den Grenzen des ferromagnetischen Werkstoffes der Kerne 9, wobei das Streufeld und die Streuinduktivitäten sehr klein (praktisch unter 3%) bleiben.
In contrast to the known solution, in which the axial structure of the electric field comprises the isolation of the star point from the earthed shielded magnetic conductor, the isolation of the magnetic conductor from the high-voltage pole (shield) and the isolation of the pole from the housing, the device shown is in the axial direction only calculated for the inter-pole voltage of blocks 3 (FIG. 4), with a higher reliability of the entire system being achieved.
The geometric arrangement of the primary winding 1 ensures that the magnetic flux is localized within the limits of the ferromagnetic material of the cores 9, the stray field and the stray inductances remaining very small (practically below 3%).

Die Einrichtung weist eine starre äußere Kennlinie bei minimalem Spannungsabfall in den Zeitintervallen der Ventilkommutierung auf, wobei die Aufnahme der Ventil-Blindleistung ebenfalls klein ist.The device has a rigid external characteristic curve with a minimal voltage drop in the time intervals the valve commutation, whereby the consumption of the valve reactive power is also small.

Dank der Unterteilung der Sekundärwicklung 2, der Blöcke 3 und der Potentialschirme 5, 6 ist die Isolation gegen die volle Leiterspannung bei der dargestellten Einrichtung nicht erforderlich. Praktisch wird der radiale Isolierabstand zwischen den aus den Kernen 9 mit den Toroidspulen 10 bestehenden Vertikalsäulen 7 (Fig.3) durch die Leiterspannung einer Stufe bestimmt, die nmal kleiner als die volle Leiterspannung der Einrichtung ist.Thanks to the subdivision of the secondary winding 2, the blocks 3 and the potential shields 5, 6, isolation from the full line voltage is not required in the device shown. In practice, the radial insulating distance between the vertical columns 7 (FIG. 3) consisting of the cores 9 with the toroidal coils 10 is determined by the conductor voltage of a stage which is n times smaller than the full conductor voltage of the device.

Die Erfindung kann zur Speisung verschiedener elektrophysikalischer Geräte, insbesondere zur Speisung technologischer Elektronenstrahlanlagen zum Elektronenstrahlschweißen, Löten und Schneiden von Metallen, sowie zum Pumpen von Elektroionisationslasern großer Leistung verwendet werden.The invention can be used to power various electrophysical Devices, in particular for feeding technological electron beam systems for electron beam welding, Soldering and cutting of metals, as well as for pumping high power electroionization lasers.

2020th

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

3030th

3535

4040

4545

5050

5555

6060

6565

- Leerseite -- blank page -

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung mit Brückengleichrichtern und einem Drehstrom-Aufwärtstransformator, welcher Transformator einen räumlich verteilten Magnetleiter enthält, der von Primärwicklungen durchsetzt ist und aus einer Reihe von übereinander liegenden Kernen besteht, wobei der Magnetleiter im Raum in Form von drei Vertikalsäulen ausgeführt ist, die in der Ebene Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks bilden, wobei die Sekundärwicklungen aus Sektionen bestehen, die auf jedem Kern angeordnet und an die Blöcke der Brückengleichrichter angeschlossen sind, die aufeinanderfolgend verbunden sind, wobei einer der Pole der Brückengleichrichter geerdet ist, und die Kerne mit den Sektionen der Sekundärwicklungen und die Brückengleichrichter mit Potentialschirmen ausgestattet sind, wobei die Brückengleichrichter mit den auf gleicher Höhe angeordneten Sektionen der Sekundärwicklungen sowie mit einem Hochspannungsausgang elektrisch verbunden sind, welcher entlang der Symmetrieachse des Transformators angeordnet ist, und wobei die Blöcke der Brückengleichrichter symmetrisch entlang des Kreisumfangs zwischen den Vertikalsäulen der Kerne angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, 1. High voltage transformation and rectifier device with bridge rectifiers and one Three-phase step-up transformer, which transformer has a spatially distributed magnetic conductor contains, which is interspersed with primary windings and a number of superimposed Cores consists, the magnetic conductor is designed in space in the form of three vertical columns, which in of the plane forming the apexes of an equilateral triangle, the secondary windings being made up of sections consist, arranged on each core and connected to the blocks of bridge rectifiers, which are successively connected, one of the poles of the bridge rectifiers being grounded, and the cores with the sections of the secondary windings and the bridge rectifiers with potential shields are equipped, the bridge rectifiers with the sections arranged at the same height the secondary windings are electrically connected to a high-voltage output, which is arranged along the symmetry axis of the transformer, and wherein the blocks of Bridge rectifiers symmetrically along the circumference between the vertical columns of the cores are arranged, characterized in that
DE19792953100 1978-09-08 1979-07-02 High voltage transformation and rectifier device Expired DE2953100C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782662933A SU905905A1 (en) 1978-09-08 1978-09-08 Rectifying transformer device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2953100C1 true DE2953100C1 (en) 1985-07-18

Family

ID=20784771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792953100 Expired DE2953100C1 (en) 1978-09-08 1979-07-02 High voltage transformation and rectifier device

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JPS55500620A (en)
DD (1) DD145975A1 (en)
DE (1) DE2953100C1 (en)
FR (1) FR2435791A1 (en)
SU (1) SU905905A1 (en)
WO (1) WO1980000636A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT8122159V0 (en) * 1981-06-22 1981-06-22 Siev Soc Ind Elett Mecc Veneta SECONDARY MOBILE TRANSFORMER, PARTICULARLY FOR WELDING USE.
FR2518306B1 (en) * 1981-12-11 1986-11-28 Transfix Soc Nouv ELECTRIC TRANSFORMER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE3718154A1 (en) * 1987-05-29 1988-12-08 Gema Ransburg Ag SPRAY UNIT WITH A ROTATIONAL SPRAY ORGAN
GB2211670B (en) * 1987-10-28 1991-07-17 Johan Christiaan Fitter Cooling electromagnetic devices
WO2003019588A1 (en) * 2001-08-24 2003-03-06 F.D.U.E.G. S.R.L. Multiphase electrical induction machine of the static type
JP4778310B2 (en) * 2005-12-21 2011-09-21 オリジン電気株式会社 High voltage generator for electron tubes
EP2490231B1 (en) * 2011-02-16 2014-11-26 ABB Technology AG Cooling system for dry transformers
ES2716506T3 (en) * 2014-01-28 2019-06-12 Soc Es De Electromedicina Y Calidad S A High voltage transformer, high frequency and high power

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3398348A (en) * 1965-09-08 1968-08-20 Westinghouse Electric Corp High voltage electrical converter apparatus and pulse transformer therefor
CH471447A (en) * 1967-04-21 1969-04-15 Bbc Brown Boveri & Cie Transformer for the transmission of control pulses from a primary winding to several secondary windings, which are at different high voltage potentials
FR1565646A (en) * 1968-03-20 1969-05-02

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3274526A (en) * 1963-07-17 1966-09-20 High Voltage Engineering Corp Insulating core transformers
FR2161839B2 (en) * 1971-12-03 1975-02-07 Commissariat Energie Atomique
FR2122049A6 (en) * 1971-01-15 1972-08-25 Commissariat Energie Atomique
SU500719A1 (en) * 1973-12-21 1976-10-25 Особое конструкторское бюро Института высоких температур АН СССР Electron accelerator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3398348A (en) * 1965-09-08 1968-08-20 Westinghouse Electric Corp High voltage electrical converter apparatus and pulse transformer therefor
CH471447A (en) * 1967-04-21 1969-04-15 Bbc Brown Boveri & Cie Transformer for the transmission of control pulses from a primary winding to several secondary windings, which are at different high voltage potentials
FR1565646A (en) * 1968-03-20 1969-05-02

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU 500719 Urheberschein *

Also Published As

Publication number Publication date
DD145975A1 (en) 1981-01-14
JPS55500620A (en) 1980-09-11
WO1980000636A1 (en) 1980-04-03
FR2435791A1 (en) 1980-04-04
FR2435791B1 (en) 1984-04-13
SU905905A1 (en) 1982-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH663120A5 (en) STAND OF A GENERATOR.
EP0215286B1 (en) High power pulse transformer for short high-voltage and/or high-current pulses
DE2306917B2 (en) Choke coil or transformer
DE1914000C3 (en) Device for generating a high DC voltage
DE2002192A1 (en) High voltage transformer with divided core
DE2953100C1 (en) High voltage transformation and rectifier device
DE2111121C3 (en) Gas discharge interrupter
DE4423992C2 (en) Electromagnetic generator for fast current and magnetic field pulses and their uses
DE102004030845A1 (en) Welding current transformer
DE2226512C3 (en) Filter circuit reactor
DE737852C (en) Winding protected against overvoltages for transformers or choke coils
DE2154398C3 (en) Voltage transformer for vertical installation with an elongated magnetic core
DE629610C (en) X-ray apparatus, in which an X-ray tube with equipotential wall part and a high-voltage transformer together form a structural unit
DE2609548C2 (en) Winding arrangement for power transformers or reactors with iron core and with coils
DE2216325B2 (en) Filter choke for high electrical voltages and high power
DE2417125A1 (en) Stabilised A.C. power source - has L.C. network and power transformer for e.g. induction heating systems
DE2056287C3 (en) Superconducting magnet coil with a two-pole or multi-pole winding
DE2953100T5 (en) HIGH-VOLTAGE TRANSFORMER-RECTIFIER
DE4008424C2 (en)
DE635799C (en) Capacitive voltage divider
DE2800750A1 (en) X=ray generator HV transformer iron core - has magnetically soft metal sheet coiled around longitudinal axis to form inter-yoke limbs with circular cross=section
DE2535157C2 (en) Inductor for magnetic impulse machining of semi-finished metallic tubes
DE596607C (en) High voltage transformer or reactor
DE2653591A1 (en) HIGH PERFORMANCE TRANSFORMER FOR ULTRA HIGH VOLTAGE
DE2934719A1 (en) Encapsulated transformer with HV and LV winding - has insulators between HV winding and metal supporting elements, containing potential control capacitors (NL 4.3.80)

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee