RU27280U1

RU27280U1 - RECTIFIER TRANSFORMER

Info

Publication number: RU27280U1
Application number: RU2002116564/20U
Authority: RU
Inventors: Л.С. Одинцов; ков А.В. Бутр; А.В. Бутряков
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2003-01-10

Description

,.-.,. - 2 р О 2 1 ТА---- eteiiBeiI..... - 2 p O 2 1 TA ---- eteiiBeiI

Трансформатор-выпрямительRectifier transformer

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в мощных высоковольтных и высокопотенциальных выпрямителях.The utility model relates to electrical engineering and can be used in high-voltage and high-voltage rectifiers.

Известен трансформатор-выпрямитель, содержащий трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки с выводами, верхнюю горизонтальную панель со сквозными отверстиями, на которой установлен изолятор со сквозными отверстиями, совмещенными с отверстиями в верхней горизонтальной панели, соединенные последовательно со вторичной обмоткой полупроводниковые вентили и соединительные элементы (1).A known rectifier transformer comprising a transformer having primary and secondary windings with leads, an upper horizontal panel with through holes, on which an insulator is installed with through holes combined with holes in the upper horizontal panel, semiconductor valves and connecting elements connected in series with the secondary winding ( 1).

Однако , такой трансформатор-выпрямитель имеет низкие удельные характеристики (отношения мощности к объему и массе), сложен в эксплуатации и ненадежен.However, such a rectifier transformer has low specific characteristics (power to volume to mass ratio), is difficult to operate and unreliable.

Наиболее близким по технической сущности и конструктивному выполнению к заявляемому является трансформатор-выпрямитель, содержащий трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки с выводами, верхнюю горизонтальную панель со сквозными отверстиями, на которой установлен изолятор со сквозными отверстиями, совмещенными с отверстиями в верхней горизонтальной панели, соединенные попарно последовательно полупроводниковые вентили и соединительные элементы (2), выбранный за прототип.The closest in technical essence and design to the claimed one is a rectifier transformer containing a transformer having primary and secondary windings with leads, an upper horizontal panel with through holes, on which an insulator is installed with through holes combined with holes in the upper horizontal panel, connected semiconductor valves and connecting elements (2), selected in series as a prototype, in pairs.

Недостатками прототипа являются - низкие удельные характеристики и сложность эксплуатации вследствие использования трансформатора с жидкимThe disadvantages of the prototype are - low specific characteristics and the complexity of operation due to the use of a transformer with liquid

диэлектриком (маслом). Такой диэлектрик увеличивает объем и массу трансформатора, а также впитывает влагу из окружающей среды и его необходимо периодически проверять и менять. Кроме того, он имеет низкую надежность, поскольку полупроводниковые вентили расположены в толще изолятора в закрытых отверстиях, через которые не циркулирует воздух. В таких условиях вентили плохо охлаждаются, что снижает надежность их работы.dielectric (oil). Such a dielectric increases the volume and mass of the transformer, and also absorbs moisture from the environment and it must be periodically checked and changed. In addition, it has low reliability, since semiconductor valves are located in the thickness of the insulator in closed openings through which air does not circulate. In such conditions, the valves are poorly cooled, which reduces the reliability of their operation.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами фиг. 1-6 и заключается в следующем.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings of FIG. 1-6 and is as follows.

Трансформатор-выпрямитель (трансвентиль), содержит трансформатор 1, имеющий первичную 2 и вторичную 3 обмотки с выводами 4, 5, 6 ,7, верхнюю горизонтальную панель 8 со сквозными отверстиями 9, на которой установлен изолятор 10 со сквозными отверстиями 11, совмещенными с отверстиями 9 в верхней горизонтальной панели 8, соединенные попарно последовательно полупроводниковые вентили 12 и 13, соединительные элементы 14 и 15. В трансформатор-выпрямитель дополнительно введены соединенные между собой вертикальная 16 и нижняя горизонтальная 17 панели, вертикальная панель 16 соединена с верхней горизонтальной панелью 8 элементами жесткости 18. Трансформатор 1 выполнен на тороидальном магнитопроводе и смонтирован с зазором 19 на вертикальной панели 16. Полупроводниковые вентили 12 и 13 помещены в просветах открытых сквозных отверстий 11 изолятора 10.The rectifier transformer (transventile) contains a transformer 1 having primary 2 and secondary 3 windings with leads 4, 5, 6, 7, an upper horizontal panel 8 with through holes 9, on which an insulator 10 with through holes 11, combined with holes, is installed 9 in the upper horizontal panel 8, semiconductor valves 12 and 13 connected in pairs in series, connecting elements 14 and 15. An additional vertical 16 and lower horizontal 17 panel, vertical connected to each other, are introduced into the transformer rectifier The panel 16 is connected to the upper horizontal panel 8 by stiffeners 18. The transformer 1 is made on a toroidal magnetic circuit and mounted with a gap 19 on the vertical panel 16. The semiconductor valves 12 and 13 are placed in the openings of the through holes 11 of the insulator 10.

Полупроводниковые вентили 12 и 13 могут быть соединены согласно и последовательно со вторичной обмоткой 3 трансформатора 1. Пе соединенные между собой выводы вентилей 12 и 13подключены к своим соединительным элементам 14 и 15, а свободный вывод 7 вторичной обмотки 3 трансформатора 1 - к отдельному соединительному элементу 20.The semiconductor valves 12 and 13 can be connected in accordance with and in series with the secondary winding 3 of the transformer 1. The interconnected terminals of the valves 12 and 13 are connected to their connecting elements 14 and 15, and the free terminal 7 of the secondary winding 3 of the transformer 1 is connected to a separate connecting element 20 .

Соединенные между собой выводы полупроводниковых вентилей 12 и 13 могут быть подключены к другому отдельному соединительному элементу 21.The interconnected outputs of the semiconductor gates 12 and 13 can be connected to another separate connecting element 21.

Вторичная обмотка 3 трансформатора 1, каждый вывод которой 6 и 7 соединен с одним из вентилей 12 и 13, может быть выполнена с отводом 22 от средней точки, подключенным к отдельному соединительному элементу 23. При этом вентили 12 и 13 соединены встречно, а их соединенные между собой выводы подключены к другому соединительному элементу 24.The secondary winding 3 of the transformer 1, each terminal 6 and 7 of which is connected to one of the valves 12 and 13, can be made with a tap 22 from the midpoint connected to a separate connecting element 23. In this case, the valves 12 and 13 are connected in the opposite direction, and their connected between each other, the leads are connected to another connecting element 24.

В трансформаторе-выпрямителе средние точки двух отдельных пар, включенных согласно - последовательно полупроводниковых вентилей 12, 13, 25 и 26 могут быть подключены к разным выводам вторичной обмотки 3 трансформатора 1, а одноименные крайние выводы обеих пар вентилей соединены между собой и подключены к дополнительным соединительным элементам 27 и 28, образуя мостовой выпрямитель.In the rectifier transformer, the midpoints of two separate pairs, connected in accordance with - sequentially semiconductor valves 12, 13, 25 and 26 can be connected to different terminals of the secondary winding 3 of the transformer 1, and the same terminal ends of both pairs of valves are interconnected and connected to additional connecting elements 27 and 28, forming a bridge rectifier.

В трансформаторе-выпрямителе параллельно каждому вентилю 12 ,13 и 25, 26 может быть подключен согласно - параллельно дополнительный полупроводниковый вентиль 29, 30, 31, 32.In a rectifier transformer, in parallel with each valve 12, 13 and 25, 26 can be connected according to - in parallel an additional semiconductor valve 29, 30, 31, 32.

Соединительные элементы 14, 15, 20, 21, 23, 24, 27 и 28 могут быть выполнены в виде штепсельных соединителей.The connecting elements 14, 15, 20, 21, 23, 24, 27 and 28 can be made in the form of plug connectors.

В вертикальной панели 16 трансформатора-выпрямителя между точками крепления трансформатора 1 может быть сделано отверстие 33.In the vertical panel 16 of the rectifier transformer, an opening 33 can be made between the fastening points of the transformer 1.

Изолятор 10 трансформатора-выпрямителя может быть выполнен в виде пластины, расположенной горизонтально. В качестве полупроводниковых вентилей могут быть использованы высоковольтные столбы, расположенные горизонтально.The insulator 10 of the rectifier transformer can be made in the form of a plate located horizontally. As semiconductor valves can be used high voltage poles located horizontally.

Высоковольтные столбы могут быть закреплены за их выводы 34. Узлы крепления 35 и выводы 34 столбов покрыты мягким изоляционным материалом, например, виксинтом. Шины 36 электрических соединений могут быть расположены в каналах 37 в толще изолятора 10.High-voltage poles can be fixed to their conclusions 34. The attachment points 35 and the conclusions of the 34 pillars are covered with soft insulating material, for example, viscinte. The busbars 36 of the electrical connections can be located in the channels 37 in the thickness of the insulator 10.

Большие грани высоковольтных столбов 13 могут быть отклонены от вертикальной плоскости.Large faces of the high voltage posts 13 may be deflected from a vertical plane.

Отверстия 9 и 11 в горизонтальной панели 8 и в изоляторе 10 могут быть дополнены вырезами 38 с внешних сторон, параллельных высоковольтным столбам, при этом вырезы замкнуты в горизонтальной плоскости вдоль внешних сторон пластинами-отсекателями 39, установленными наклонно к вертикальной плоскости.The holes 9 and 11 in the horizontal panel 8 and in the insulator 10 can be supplemented with cutouts 38 from the outer sides parallel to the high voltage poles, while the cutouts are closed in the horizontal plane along the outer sides by cut-off plates 39 mounted obliquely to the vertical plane.

Изолятор 10 может быть конструктивно выполнен заодно с горизонтальной панелью 8, которая изготовлена из изоляционного материала.The insulator 10 can be structurally made integral with the horizontal panel 8, which is made of insulating material.

В трансформаторе-выпрямителе на первом изоляторе 10 над отверстиями 11 может быть закреплен второй изолятор 40, выполненный с горизонтальными отверстиями 41, в которых изоляционными прижимами 42 закреплены высоковольтные столбы 43. Выступающие из второго изолятора 40 концы столбов 43 расположены над отверстиями 11 первого изолятора 10.In the rectifier transformer, on the first insulator 10 above the openings 11, a second insulator 40 can be fixed, made with horizontal openings 41, in which high-voltage posts 43 are fastened with insulating clamps 42. The ends of the posts 43 protruding from the second insulator 40 are located above the openings 11 of the first insulator 10.

Конструктивное выполнение (фиг. 1) трансформатора-выпрямителя при котором трансформатор 1, имеющий первичную 2 и вторичную 3 обмотки с выводами 4, 5, 6, 7, верхнюю горизонтальную панель 8 со сквозными отверстиями 9, на которой установлен изолятор 10 со сквозными отверстиями 11, совмещенными с отверстиями 9 в верхней горизонтальной панели 8, соединенные попарно последовательно полупроводниковые вентили 12 и 13 помещены в просветах открытых сквозных отверстий 11 изолятора 10, трансформатора 1 выполнен на тороидальном магнитопроводе и смонтирован с зазором 19 на вертикальной панели 16, которая соединена с верхней 8 и нижней 17 горизонтальными панелями, связанными между собой элементами жесткости 18 повышает его удельные характеристики и упрощает эксплуатацию, поскольку при такой конструкции используется воздушное охлаждение, а не герметизированный бак с жидким диэлектриком. В трансформаторе-выпрямителе использован трансформатор с тороидальным магнитопроводом и слюдинитовой изоляцией, описанный в свидетельстве на полезную модель №22722 с приоритетом от 22.08.01. Такой трансформатор имеет меньшие потери по сравнению с трансформатором, использованным в прототипе. Кроме того, предложенная конструкция трансформатора-выпрямителя обеспечивает повышение его надежности, т.к. воздух, свободно проходящий сквозь совмещенные открытые сквозные отверстия 9 и 11 в верхней горизонтальной панели 8 и изоляторе 10, обеспечивает хороший отвод тепла от полупроводниковых вентилей и трансформатора, что особенно важно при работе трансформатора-выпрямителя в условиях повышенной тепловой нагрузки.A structural embodiment (Fig. 1) of a rectifier transformer in which a transformer 1 having a primary 2 and secondary 3 windings with leads 4, 5, 6, 7, an upper horizontal panel 8 with through holes 9, on which an insulator 10 with through holes 11 is mounted combined with holes 9 in the upper horizontal panel 8, semiconductor gates 12 and 13 connected in pairs sequentially placed in the openings of the open through holes 11 of the insulator 10, the transformer 1 is made on a toroidal magnetic circuit and mounted with a gap rum 19 on a vertical panel 16, which is connected to the upper 8 and lower 17 horizontal panels connected by stiffeners 18 increases its specific characteristics and simplifies operation, since this design uses air cooling, rather than a sealed tank with a liquid dielectric. The transformer rectifier used a transformer with a toroidal magnetic circuit and mica insulation, described in the certificate for utility model No. 22722 with priority from 08.22.01. Such a transformer has lower losses compared to the transformer used in the prototype. In addition, the proposed design of the rectifier transformer provides an increase in its reliability, because air flowing freely through the combined open through holes 9 and 11 in the upper horizontal panel 8 and insulator 10 provides good heat dissipation from semiconductor valves and a transformer, which is especially important when operating a rectifier transformer under conditions of high thermal load.

В трансформаторе-выпрямителе предложенной конструкции могут быть реализованы разнообразные схемы однополупериодного (фи г. 2), двухполупериодного (фиг. За) и мостового выпрямителя (фиг. 36).In the transformer-rectifier of the proposed design, various schemes of half-wave (fi g. 2), half-wave (Fig. 3a) and bridge rectifier (Fig. 36) can be implemented.

Надежность трансформатора-выпрямителя может быть увеличена за счет подключения параллельно каждому вентилю 12, 13, 25, 26 идентичного полупроводникового вентиля 29, 30, 31, 32.The reliability of the rectifier transformer can be increased by connecting in parallel to each valve 12, 13, 25, 26 an identical semiconductor valve 29, 30, 31, 32.

Выполнение соединительных элементов 14, 15, 20, 21, 23, 24, 27 и 28 в виде штепсельных соединителей повышает удобство эксплуатации и надежность трансформатора-выпрямителя за счет улучшения изоляции, поскольку при этом отсутствуют открытые коронирующие металлические элементы, находящиеся под напряжением.The implementation of the connecting elements 14, 15, 20, 21, 23, 24, 27 and 28 in the form of plug connectors increases the usability and reliability of the rectifier transformer due to improved insulation, since there are no open corona metal elements under voltage.

Зазор 19 и отверстие 33 в вертикальной панели 16 между точками крепления трансформатора 1 улучшает его охлаждение, что повышает надежность трансформатора-выпрямителя в целом.The gap 19 and the hole 33 in the vertical panel 16 between the attachment points of the transformer 1 improves its cooling, which increases the reliability of the rectifier transformer as a whole.

В трансформаторе-выпрямителе обеспечивается также хорошее охлаждение полупроводниковых вентилей, поэтому в нем могут быть применены компактные высоковольтные столбы, представляюш;ие собой залитые полимерным материалом цепочки специально подобранных последовательно соединенных полупроводниковых вентилей. При этом выполнение изолятора 10 в виде пластины и расположение высоковольтных столбов горизонтально (фиг. 4) улучшает их охлаждение и, следовательно, повышает надежность трансформаторавыпрямителя.The rectifier transformer also provides good cooling of the semiconductor valves, therefore, compact high-voltage poles can be used in it, representing; they are chains of specially selected series-connected semiconductor valves filled with polymer material. The execution of the insulator 10 in the form of a plate and the location of the high voltage poles horizontally (Fig. 4) improves their cooling and, therefore, increases the reliability of the rectifier.

Крепление высоковольтных столбов за их выводы 34, покрытие узлов крепления 35 и выводов 34 столбов мягким изоляционным материалом, например, виксинтом и расположение шин 36 электрических соединений в каналах 37 в толш,е изолятора 10 (фиг.4) обеспечивают повышение электрической прочности и надежности трансформатора-выпрямителя вследствие изоляции всех токонесуш;их деталей, а также упрощают замену выпрямительных столбов при эксплуатации.The fastening of the high-voltage poles for their conclusions 34, the coating of the attachment points 35 and the conclusions of the 34 pillars with soft insulating material, for example, viscinte and the location of the busbars 36 of the electrical connections in the channels 37 in the thickness e of the insulator 10 (Fig. 4) provide an increase in the electrical strength and reliability of the transformer - rectifier due to isolation of all current-carrying devices; their parts, as well as simplifying the replacement of rectifier poles during operation.

Отклонение больших граней высоковольтных столбов от вертикальной плоскости (фиг. 4) улучшает условия охлаждения столбов, особенно, при принудительном обдуве, что повышает надежность трансформатора-выпрямителя.The deviation of the large faces of the high voltage poles from the vertical plane (Fig. 4) improves the cooling conditions of the poles, especially with forced airflow, which increases the reliability of the rectifier transformer.

Дополнени отверстий 9 и 11 в горизонтальной панели 8 и в изоляторе 10 вырезами 38 с внешних сторон, параллельных высоковольтным столбам, причем вырезы 38 замкнуты в горизонтальной плоскости вдоль внешних сторон пластинами-отсекателями 39, установленными наклонно к вертикальной плоскости (фиг. 5), обеспечивает направление потока воздуха на высоковольтные столбы при принудительном обдуве снизу, что улучшает охлаждение столбов и повышает надежность трансформатора-выпрямителя.The additions of the openings 9 and 11 in the horizontal panel 8 and in the insulator 10 with cutouts 38 from the outer sides parallel to the high voltage poles, and the cutouts 38 are closed in the horizontal plane along the outer sides by cut-off plates 39 mounted obliquely to the vertical plane (FIG. 5), the direction of air flow to high voltage poles with forced blowing from below, which improves the cooling of the poles and increases the reliability of the rectifier transformer.

Конструктивное выполнение изолятора 10 заодно с горизонтальной панелью 8, которая изготовлена из изоляционного материала, (фиг. 5) позволяет упростить конструкцию трансформатора-выпрямителя и его изготовление.The structural design of the insulator 10 at the same time with a horizontal panel 8, which is made of insulating material (Fig. 5) allows us to simplify the design of the rectifier transformer and its manufacture.

Установка в трансформаторе-выпрямителе на первом изоляторе 10 над отверстиями 11 второго изолятора 40, выполненного с горизонтальными отверстиями 41, в которых изоляционными прижимами 42 закреплены высоковольтные столбы 43, причем выступающие из второго изолятора 40 концы столбов 43 расположены над отверстиями 11 первого изолятора 10, (фиг. 6) позволяет достаточно просто реализовать высоковольтный или высокопотенциальный трансформатор-выпрямитель с мостовой схемой выпрямления и крепления выпрямительных столбов не за их выводы, а за корпуса. В качестве изоляционных прижимов 42 могут быть использованы, например, винты из диэлектрика.Installation in the transformer-rectifier on the first insulator 10 above the holes 11 of the second insulator 40, made with horizontal holes 41, in which high-voltage posts 43 are fixed with insulating clips 42, the ends of the posts 43 protruding from the second insulator 40 are located above the holes 11 of the first insulator 10, ( Fig. 6) makes it easy enough to implement a high-voltage or high-potential transformer-rectifier with a bridge rectification and fastening rectifier columns not for their conclusions, but for the housing. As insulating clips 42, dielectric screws, for example, can be used.

Предлагаемый трансформатор-выпрямитель изготовлен и прошел испытания в опытном образце изделия. При испытаниях трансформаторавыпрямителя получены положительные результаты, он рекомендован к использованию и подготовлен к серийному изготовлению.The proposed rectifier transformer is manufactured and tested in a prototype product. When testing the transformer rectifier, positive results were obtained, it is recommended for use and prepared for serial production.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:

(1)Патент США № 3369166 Н.кл. 363-126, 1968 г.(1) U.S. Patent No. 3,369,166 N.C. 363-126, 1968

(2)Авторское свидетельство СССР № 1190906 МКИ Н 02 М 7/04, 1984 г.(2) USSR Copyright Certificate No. 1190906 MKI N 02 M 7/04, 1984

Claims

1. A rectifier transformer comprising a transformer having primary and secondary windings with leads, an upper horizontal panel with through holes, on which an insulator is installed with through holes combined with holes in the upper horizontal panel, semiconductor valves connected in pairs in series, connecting elements, characterized the fact that the vertical and lower horizontal panels connected to each other are additionally introduced into it, the vertical panel is connected to the upper horizon Flax, the lower horizontal panel connected to the top stiffeners transformer formed on a toroidal magnetic core with a gap and is mounted on a vertical panel and the semiconductor valves are placed in the open lumina insulator holes.

2. The rectifier transformer according to claim 1, characterized in that the semiconductor valves are connected in accordance with and in series with the secondary winding of the transformer, the disconnected outputs of the valves are connected to their connecting elements, and the free terminal of the secondary winding of the transformer is connected to a separate connecting element.

3. The rectifier transformer according to claim 2, characterized in that the connected terminals of the valves are connected to another separate connecting element.

4. The rectifier transformer according to claim 1, characterized in that the secondary winding of the transformer, each terminal of which is connected to one of the valves, is tap-off from the midpoint connected to a separate connecting element, the valves are connected in the opposite direction, and the outputs of the valves are interconnected connected to another connector.

5. The rectifier transformer according to claim 1, characterized in that the midpoints of two separate pairs connected in series with the semiconductor gates are connected to different terminals of the secondary winding of the transformer, and the extremely same terminals of both pairs of gates are interconnected and connected to separate connecting elements forming a bridge rectifier.

6. The rectifier transformer according to claims 1-5, characterized in that an additional valve is connected in parallel to each valve.

7. The rectifier transformer according to claims 1-6, characterized in that the connecting elements are made in the form of plug connectors.

8. The rectifier transformer according to claims 1 to 7, characterized in that a hole is made in the vertical panel between the fastening points of the transformer.

9. The rectifier transformer according to claims 1-8, characterized in that the insulator is made in the form of a plate located horizontally, and high-voltage poles located horizontally are used as valves.

10. The rectifier transformer according to claim 9, characterized in that the high voltage poles are fixed to their leads, while the attachment points and the pole ends are covered with soft insulating material, for example, viscinte, and the busbars of the electrical connections are located in the channels in the thickness of the insulator.

11. The rectifier transformer according to claims 9 and 10, characterized in that the large faces of the high voltage posts are deflected from the vertical plane.

12. The rectifier transformer according to claims 9-11, characterized in that the openings in the insulator and the horizontal panel are supplemented by cuts from the outer sides parallel to the high voltage posts, while the cutouts are closed in the horizontal plane along the outer sides by cut-off plates mounted obliquely to the vertical the plane.

13. The rectifier transformer according to PP.9-12, characterized in that the insulator is structurally made integral with the horizontal panel, which is made of insulating material.

14. The rectifier transformer according to claim 9, characterized in that on the first insulator above the holes a second insulator is fixed, made with horizontal holes in which high-voltage poles are fixed with insulating clamps, while the ends of the posts protruding from the second insulator are located above the holes of the first insulator.