00 Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах импульсной электроэнергии: импульсных источника электропитани генераторных приборов сверхвысоких частот, мощных газовых лазерах, ускорител х зар женных час тиц и других устройствах современной прикладной физики и техники, где тре буетс получение МОЩНЕЛХ электрических импульсов высокого напр жени . Одна из главных проблем проектировани и применени мощных и весьма мощных импульсных трансформаторов состоит в получении конструкций,импульсных трансформаторов, имеющих минимальную индуктивность рассе ни Это св зано с тем, что при заданных требовани х к допустимым искажени м формы фронта трансформированных импульсов , выполнение которых вл етс безусловным функциональным требованием , предъ вл емым к импульсному трансформатору, произведение мощности импульса на индуктивность рассе ни должно оставатьс посто нным, При увеличении мощности в таком же отношении необходимо уменьшать индуктивность рассе ни импульсного трансформатора и возможность уменьшени индуктивности рассе ни вл ет с главным фактором, определ ющим возможность реализации импульсного трансформатора требуемой мощности. Известны конструкции мощных импульсных трансформаторов на высокие и весьма высокие напр жени l. Известен трансформатор,мощность которого 10 ГВт и напр жение до 1 MB имеющий тороидальную магнитную систе му с наложенными на ней четырьм параллельно соединенными секци ми вторичной обмотки, помещенными в масл ный или элегазовый бак, выполн ющий функции одновитковой первичной обмот ки. Применение одновитковой первичной обмотки позвалкло в этом импульс ном трансформаторе существенно умень шить индуктивность рассе ни и благодар этому реализовать импульсный трансформатор на указанную весьма большую мощность 2. Однако дальнейшее увеличение мощности требует еще большего уменьшени индуктивности рассе ни , которое уменьшением числа витков уже не может быть достигнуто. Дл дальнейшего уменьшени индуктивности рассе ни необходимо уменьщить эффективную толщину изол ции между обмотками, что вл етс фактич ски единственной возможностью увеличени мощности импульсного трансформатора . Однако это уменьшение толщины изол ции должно производитьс так чтобы сохран лась досточно высока электрическа прочность конструкции. Дл этого имеетс две возможности: примен ть конические обмотки, позвол ющие примерно в два раза уменьшить эффективную толщину изол ции, и устран ть краевые эффекты обмоток. ; Наиболее близким к изобретению вл етс импульсный трансф.орматор, который содержит соосно установленные магнитную систему из нескольких . одинаковых соосно установленных тороидальных магнитопроводов с наложенными на них одинаковыми изолированными низковольтными ц.;пиндрическими секци ми вторичной обмотки, которые соединены последовательно, конический масл ный или элегазовый бак, выполненный из двух частей, состыкованных большими основани ми, и проход щий внутри бака конический стержень, представл ющий собой внутреннюю часть витка первичной обмотки импульсного трансформатора, конический стержень вьтолнен из двух частей, состыкованных меньшими основани ми З. Недостатком известной конструкции вл етс наличие значительЯых неоднородностей электрического пол в районе верхнего магнитопровода, на котором напр жение вторичной обмотки достигает наибольшей величины. Это вынуждает дл получени достаточной электрической прочности главной междуобмоточной изол ции до трех раз увеличить толщину этой изол ции, что во столько же раз увеличивает индуктивность рассе ни импульсного трансформатора и во столько же раз уменьшает максимально возможную мощность. Таким образом, потенциальные возможности увеличени мощности импульсного трансформатора остаютс в значительной мере недоисп ОЛЬ зова ннЕйми. Цель изобретени - увеличение мощности импульсного трансформатора путем уменьшени индуктивности рассе -ни . Эта цель достигаетс тем, что в мощном высоковольтном импульсном трансформаторе, содержащем бак, выполненный в виде двух усеченных конусов , состыкованных по большим основани м , внутри бака расположен стержень, образующий с баком виток первичной обмотки и выполненный из двух частей, имеющих форму усеченных конусов, состыкованных малыми основани ми, внутри бака поверх стержн размещены отдельные тороидальные магнитопроводы с расположенными на них катушками вторичной обмотки, соединенными последовательно, вторична обмотка разделена на две параллельно соединенные секции и распределена равноерно по длине стержн первичной оботки , усеченные конусы бака трансфоратора выполнены одинакового размеа . На чертеже изображена схематическа конструкци импульсного трансформатора . Конструктивной основой импульсного трансформатора вл етс внутренн часть витка первичной обмотки в виде стержн 1, имеюща вид двух оди наковых усеченных конусов, состыкованных меньшими основани ми. Внутренн часть витка памещаетс внутри четного числа одинаковых тороидальных магнитопроводов 2 с наложенными на них одинаковыми низковольтными секци ми вторичной обмотки 3. Магнитопроводы с внутренней частью витка первичной обмотки помещены в герметичный бак из двух одинаковых полуба ков 4 из проводникового материала. Каждый полубак имеет фланец 5. Фланцы вл ютс началом и концом единственного витка первичной оо-;отки, образованного стержнем 1 и полубаками . Вследствие симметрии верхней и нижней частей витка - бака не psj/ieex значени , какой из фланцев вл етс началом, а какой концом первичной обмотки. Секции вторичной обмотки изолированы меукцу собой к относитель но полубаков изол ционньвми прокладками 6-9. Флан11) полубаков изолированы между собой прокладкой 10. Прок ладки б и 10 вл. ютс одновременно уплотн ющими. В узком секторе на перифесгли флан цев сделан разъемный патрубок 11 дл ввода во внутреннюю полость бака высоковольтного Ко1бел 12. Пр1;менение кабел , а не обычного масл ноговвода обусловлено значительно меньшгм диаметром кабел , что позвол ет имет , зан тый шл сектор на периферии фланцев значительно меньшикг,-чем окружности фланцев. По этой причине практически не нарутиаетс осева сш/ метри конструкции и все краевьтз эффекты оказываютс локализованными в небольшой области в районе высоковольтного кабельного ввода. Бак заполн етс трансформаторныг«1 или кон денсаторньи маслом шш эле газ ом под давлением необходимые расширительны бак и другие элементы конструкции не показаны). В верхнем и нижнем полубаках разм щено одинаковое число магнитопроводов . Низковольтные секции вторичной обмотки на магнитопроводах,- располо женнык внутри каждого полубака, соед нены последовательно и образуют две высоковольтные секции втор1иной обмо ки, которые соединены между собою па раллельно и образуют вторичную обмот ку импульсного трансформатора. Конец вторичной обмотки подсоединен к высо ковольтному кабелю, представл ющему собой вывод высокого напр жени . Начала высоковольтных секций вторичной обмотки подсоединены к верхнему н нижнему концам стержн 1. Точка подсоединени начала вторичной обмотки выбираетс на тем полубаке, фланец которого вл етс началом первичной обмотки. Импульсный трансформатор работает следующим образом. При подаче на фланцы 5 верхнего и нижнего палубаков 4 импульсного напр жени это импульсное напр жение оказьшаетс приложенньлм к витку первичной обмотки, образованному стержнем 1, полубаками 4 и фланцами 5.-Это первичное напр жение вызывает по вление тока в витке, который, в свою очередь, приводит к возникновению магнитного потока в магнитопроводах 2, Вследствие этого в соответствии с законом электромагнитной индукцин в секци х вторичной обмотки 3 и на концах вторичной обмотки возникает высокое напр жение. Величина этого напр жени в 6К раз больше первичного напр жени , где К - коэффициент трансформации импуиьсного трансформатора, равный числу витков на каждом отдельном магнитопроводе. Это напр жение посредством высоковольтного кабел 12 чсре;з патрубок 11 подводитс к потребителю. Прокладки 6-10 выполн ют функции уплотн ющих и изолирующих. Преим щества предлагаемой конструкции по сравнению с известными состо т в том, что вторична обмотка состоит из двух паралле-пьно соединенных высоковольтных секций, напр жение по высоте секций равномерно нарастает от начала секций к их концам и поэтому в пространстве между перв -гчной и вторичной обмотками не И1меетс резких скачков потенциала. Поэтому Есраевые эффекты в виде искривлений линий электрического пол и увеличени напр женности пол практически отсутствуют. Незначительные краевые эффекты имеютс только в небольшой области, наход щейс в непосредственной близости от высоковольтного кабельного ввода. Однако их вли ние незначительно и они практически не привод т к увеличению средней толщины изол ции, т.е. практически не увеличивают объе1 а магнитного пол рассе ни , энергией которого и определ етс величина индуктивности рассе ни импульсного трансформатора. В необходимых случа х эти незначительные краевые эффекты могут быть дополнительно Ухменьшены уменьшением диаметра высоковольтного кабел или увеличением радиуса закруглени патрубка. Их роль существенно уменьшаетс с увеличением мощности импульсного трансформатора , так как при прочих равнрлх услови х диаметр магнитной системы пропорционален мощности трансформированного импульса. При этом отйосительное вли ние остающегос при посто нном напр жении неизменным объема с неоднородным электрическим полем в районе высоковольтного вывода уменьшаетс . В конечном итоге толщина изол ции может быть сделана минимальной.
что позвол ет получить минимальную индуктивность рассе ни и максимальную мощность.
в предлагаемой конструкции трансформатора может быть также достигнута цель уменьшени искажений формы трансформированных импульсов в 2,5 раза .