SE426115B - Hogspenningstransformator for spenningspulser av hog frekvens - Google Patents

Description

8102611-4 10 15 20 25 Högspänningstransformatorn enligt uppfinningen omfattar dels en pri- märlindning av i och för sig känt utförande anordnad kring en käxna av exempelvis ferritmaterial. Sekundärlindingen i transformatorn är ut- förd som etsat mönster på ett antal kretskort försedda med mot kär- nans tvärsnitt svarande öppningar, cirkulärt eller fyrkantformade, varvid kretskorten är trädda på en bobin anordnad kring primärlind- ningen.

Detta ger en minimisering av sekundärlindningens kapacitans. Ändamålet med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma en högspänningstransformator, som kan hantera spänningspulser av för- hållandevis hög frekvens och som har låg sekundärlindingskapacitans så att de transformerade spänningspulserna ej nämnvärt distorderas.

Högspänningstransformatorn är därvid kännetecknad så som det framgår av patentkravets 1 kännetecken.

FIGURBESKRIVNING Uppfiningen skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade rit- ningar i vilka figur 1 visat i ett tvärsnitt utseendet av en högspän- ningstransformator enligt uppfinningen. Figurerna Za, Zboch 3a, 3b visar sett från sidan resp framifrån utseendet av de båda bobindelar som ingår i transformatorn enligt uppfinningen. Figur 4 visar i per- spektiv de olika delarna som ingår i sekundärsidan hos högspännings- tranformatorn enligt figur 1, figur 5 visar närmare utseendet av ett kretskort som bildar en sekundärlindningsdel i transformatorn enligt figur 1, och figur 6 är ett ekvivalent kopplingsschema över högspän- ningstransformatorn enligt figur 1.

UTFÖRINGSFORMER I figur 1 visas grunddragen hos högspänningstransformatorn enligt uppfinningen. Figuren visar en enhet av transformatorn uppbyggd på en ferritkårna men det år underförstått att flera sådana enheter kan an- slutas i serie eller parallellt för att bilda större transformator- 10 15 20 25 30 35 8102611-4 vilket transformatorns att en bobin 4 är trädd Pâ bobinen 4 är bandfor- enheter. Ferritkärnan 1 har ett ok 1e kring primärlindning 2 är anordnad pâ sådant sätt på oket 1a så att denna helt omsluter oket. miga remsor Sa, 5b osv av elektriskt ledande material, exempelvis kop- par, lindade, vilkas bredd är något mindre än bobinens 4 bredd. Kop- parbanden 5a etc kan lindas i flera varv runt bobinen, varvid mellan tvâ angränsande band Sa, 5b ett lager bandformig isolering 6a är an- ordnat. I figur 1 är för enkelhets skull endast tvâ lager ledande band Sa, 5b och isolering óa, 6b visad. Lämpligt antal lager bestäms av an- vänd spänning pâ primärsidan. Varje lager av elektriskt ledande mate- rial Sa eller 5b kan även utgöras av tunna lager isolerad kopparfolie lagda på varandra. Utförandet av primärlindingen är tidigare känd och utgör ej någon kännetecknande del hos uppfiningen. Primärlindningen kan alternativt utföras trädlindad på känt sätt. Lämpliga uttag för primärlindingen kan bestå av ledande bandformigt material anslutna till ändarna hos lagren av de bandformiga ledarna, varvid flera primär- lindingar kan anslutas i serie allt efter behov och efter önskat primär- varvtal.

På primärlindingen 2 är en bobin för sekundärlindingen pâträdd genom att dess öppning är i huvudsak lika med ytterdimensionerna hos det i huvudsak fyrkantformade eller cirkulära tvärsnittet hos primärlind- ningspaketet 2. I figurerna 2a, 2b och 3a, 3b visas närmare utseendet av bobinen. Den består av tvâ delar Ta och 7b.V ardera delen Ya, 7b utgörs av en stomdel eller en central del 71a, 71b och en flänsdel 72a, 72b. Den fyrkantformade öppningen 73a, 73b hos vardera delen 7a, 7b har en viss höjd d1 resp d3 och en viss bredd dz resp d4. över den första bobindelen 7a är den andra delen 7b pâträdd enligt figur 1 genom att öppningens 73b bredd och höjd är vald i huvudsak lika med bredd och höjd hos den centrala delen 71a hos den första se- kundärbobinen 7b, dvs öppningens dimensioner d3, d¿ hos bobinen 7b är lika med dimensionerna d3 resp d4 hos bobinen Ta. Härigenom intar bo- binerna det läge som framgår av figur 1, dvs stomdelen 71b hos bobi- nen 7b täcker stomdelen 71a hos bobinen 7a. Detta medför att en för- bättrad isolering för överslag och krypströmmar erhålles mellan sekun- därlinding och primärlinding såsom det kommer att framgå av den fort- 10 15 20 25 30 8102611-4 satta beskrivningen.

Det för uppfinningen kännetecknande är att sekundärlindningen uppdelats i sektioner och utformningen av dessa sekundärlindningssektioner. Fi- gur 4 visar en perspektivvy av de delar som bildar två sådana sek- tioner. En sektion består av ett första kretskort 8 med tryckt Led- ningsdragning 85, 86 och med en fyrkantformad öppning 88. Närmast in- till kortet 8 är ett första distansstycke 9 av isolerande material med den i figuren visade formen och med en öppning 98. Därefter följer ett andra kretskort 10 av samma utseende som kortet 8 med tryckt ledningsdrag- ning och en öppning 108 samt ett andra distansstycke 11 av isolerande material med en öppning 118. Enheterna 8, 9, 10 och 11 är sammanpackade och påträdda stomdelen 71b hos bobinen 7b såsom det framgår av figur 1.

I figur 5 visas närmare utseendet av ett kretskort 8 eller 10 enligt figur 4. Ena sidan av kortet uppvisar enligt figur 5 tryckt lednings- dragning i form av ett tunnt kopparskikt, exempelvis 85. Själva kor- tet består exempelvis av glasfiberarmerad epoxy i vilket ett ledar- mönster genom etsning på känt sätt är utformat. Ledarmönstret av tunna Cu-ledare är i figur 5 draget så att från lödstiftet 81 löper ledaren 85, 86, 87 osv. i en fyrkantformad spiral in mot kretskortets centrala del (öppningen 88). Ledningsdragningen på den visade sidan av kortet 8 avslutas vid ett genompläterat hål 87. Således börjar ledningsdrag- ningen på den andra (i figur 5 ej visade) sidan vid hålet 87 och föl- jer ett fyrkantformat spiralliknande mönster analogt med det i figur 4 visade. Mönstret på "baksidan" (dvs. den i figur 5 ej visade sidan) av kortet 8 är således orienterat åt samma håll som mönstret på den i fi- guren 5 visade "framsidan". Detta ger en samverkande inducerad emk från det flöde som alstras i ferritkärnan av primärströmmen.

Distansstyckena 9 och 11 är av något olika utformning. Distansstycket 9 är försett med en inskärning 99 på ömse sidor kring öppningen 98 i syfte att få en förbättrad kylning av korten 8, 10. Lämpligen är var- annat distansstycke utformat som distansstycket 9 och varannat som distansstycket 11 varigenom en jämnt utbredd kylning över ett sekun- därlindningspaket erhålles. Detta kan ha stor betydelse i det fall 10 15 20 25 30 8102611-4 hela transformatorn är nedsänkt i olja eller annan inert vätska.

Kretskorten 8, 10 osv består av epoxylaminat, vilka företrädesvis är dubbelsidigt folierade. Den dubbelsidiga folieringen är dock ej abso- lut nödvändig även om detta utförande bör ge bästa utnyttjande. Med bi- behållen lindningsorientering kan korten även utföras enkelsidigt fo- lierade.

Bobinerna 4 och 7 liksom kretskorten 8, 10 behöver ej vara utformade med fyrkantformig kontur och öppning. Ej heller ledningsdragningen pâ vartdera kortet behöver vara ett fyrkantformigt spiralliknande mönster.

Alternativt kan dessa enheter utformas cirkulära (cirkulär kontur och öppning), varvid ledningsdragningen får en bâgformig spiralform för att passa till (ferrit)kärnor med cirkulärt tvärsnitt.

Figur 6 visar för jämförelsens skull det kopplingsschema som motsva- rar högspänningstransformatorn enligt figur 1- Pfímäflífidflífigefi D 1 figur 2 motsvarar primärlindingen 2 i figur 1 och sekundärlindnings- motsvarar vardera ett kretskort 8, 10, osv i delarna s1, sz, ... sn figur 1. över vardera sekundärlindningsdelen, exempelvis s1 ligger en spänning, exempelvis 1 kV och antalet n kan uppgå till ca 10 st dvs över en sekundärutgâng kan fås en högspänning pâ ca 10 kV.

Genom den speciella utformningen av sekundärlindningsbobinen kan risken för överslag mellan primär- och sekundärlinding och inverkan av kryp- strömmar minskas. Såsom det framgår av figur 1 ligger spänningsfallet mellan primär- och sekundärlinding över tvâ lager bobin, vilket ökar spänningshällfastheten. Vidare kan det uttag på sekundärlindingen som har högsta spänning (av storleksordningen 10 kV) förläggas pâ det yttre högra kretskortet i figur 1, varigenom krypströmssträckan sträcker sig längs övre ytan hos bobindelen 71b, vidare mellan de båda delarna 71b, 71a och till primärlindingen. Detta ger en fördubbling av krypströms- sträckan jämfört med om endast en enkel bobin använts.

Kopparskiktet pâ vardera kretskortet 8, 10 osv i en sekundärsida är mycket tunt. Detta medför att den yta, som är riktad mot intilliggande skikt pâ kortet och som tillsammans med detta skikt bildar en konden- 10 15 20 25 8102611-4 satorj blir mycket liten. Kepacitansen hos den så bildade "kondensa- torn" blir därmed också mycket liten eftersom plattarean (rv koppar- skiktets tjocklek) är mycket Liten. För självkapacitansen CS hos en transformatorlinding gäller C '29 S C S l k s-l J' där S = antalet sektioner (kretskort) hos sekundärlindingen l = antalet lindningslager hos varje sektion Ck= kapacitansen mellan två sektioner och CL= k - E - 60 - å' är kapacitansen hos ett medellager i en sektion. I föreliggande fall är A = tjockleken hos en Ledare och d = avstânden mellan lindingslagren i sektionen. Kapacitansen CL blir i föreliggande fall Liten eftersom A är Liten. Hela sekundärlindingen består av många (ca 10 st) kretskort bredvid varandra. Detta ger ett stort antal sektioner (S stort) och många Lager (varje varv, exempel- vis 85 i figur 4 är ett lager), vilket medför att faktorn Cl/S-l blir liten.

Kapacitansen Ck blir något större än vid trâdlindade sektioner, men be- roende pâ fler antal sektioner blir Ck/S mindre än för trâdlindade se- kundärlindingar. Således blir sekundärkapacitansen Cs avsevärt mindre än för trâdlindade högspänningstransformatorer.

Genom den speciella utformningen av mönstret hos kretskorten 8, 10 med dubbelsidig foliering (eller multipelayer med jämn multipel led- ningslager) elimineras de förbindningsproblem som uppkommer vid höga trâdlindade sekundärspolar placerade bredvid varandra där innerleda- ren hos en spole skall kopplas ihop med den bredvidliggande spolens ytterledare. Detta utgör ett problem som behandlats i ovannämnda USA- patent 4 091 349.

Isolerskivorna 9, 11 kan ersättas med små distansbitar, varvid sekun- därlindningspaketet blir lämpat för ingjutning.

Claims (2)

1. lD 8102611-4 Pet/Å 'l l' .N T lílïfš V l Högspänningstransformator för spänníngspulser av hög frekvens omfattande en primärlirndning utförd som ett paket av liafniff-rmíg folie av lcdaride rnaterial eller av ett flertal lager trådlindande pa en första bobin (la) och anordnad på en kärna (la) företrädesvis av ferritmaterial samt en sekundärlindning, vilken utgörs av en eller flera av intill varandra staplade kretskort (E, 10) bildade sektioner anslutna med varandra, varvid kretskorten uppvisar öppning- ar (88, 108) för att kunna träs över kärnan (1) och över tillhörande primärlind- ningspaket (2), k ä n n e t e c k n a d av en andra bobin (7) för stöd av krets- korten (8, 1D), vilken består av tva delar (7a, 7b) av vilka vardera delen utgörs av en central stomdel (7la, 71b) utformad med en öppning eller hal (73a, 73b) samt en flänsdel (72a, 72b), varvid stomdelens yttre tvärsnittsdimension hos den ena lnobindelen (7a) är något mindre än öppningens inre tvärsnittsdimension hos den andra bobindelen (7b).

2. Högspänningstransformator enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att stomdelens (7la) yttre tvärsnittsdiminsion (d3, dit) hos den ena bobín- delen (7a) är nagot mindre än öppningens inre tvärsnittsdimension hos den andra bobindelen (7b).