SU1555713A1 - High-voltage high-frequency transformer - Google Patents

High-voltage high-frequency transformer Download PDF

Info

Publication number
SU1555713A1
SU1555713A1 SU874347000A SU4347000A SU1555713A1 SU 1555713 A1 SU1555713 A1 SU 1555713A1 SU 874347000 A SU874347000 A SU 874347000A SU 4347000 A SU4347000 A SU 4347000A SU 1555713 A1 SU1555713 A1 SU 1555713A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
cylinders
magnetic circuit
cooler
sector
winding
Prior art date
Application number
SU874347000A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Сергеевич Подоскин
Владимир Николаевич Лисин
Original Assignee
Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина
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 Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина filed Critical Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина
Priority to SU874347000A priority Critical patent/SU1555713A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1555713A1 publication Critical patent/SU1555713A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в составе мощных зар дных устройств и в источниках питани  электрофизических приборов. Цель изобретени  - повышение надежности путем повышени  эффективности охлаждени . Тороидальный магнитопровод 1 охвачен полым охладителем, состо щим из внешнего 2 и внутреннего 3 полых цилиндров и торцовых медных шайб 4 и 5, изолированных от торцов магнитопровода диэлектрическими кольцами 6. Фольговые стенки цилиндров 7 охватывают магнитопровод и дистанциируютс  между собой кольцевыми элементами 8. Каждый цилиндр вдоль образующей сопр жен с патрубками 9, 10 и 11, 12, расположенными соосно и разделенными герметичными перегородками 13 по высоте магнитопровода 1. Така  система охладител  позвол ет повысить интенсивность охлаждени  и повысить надежность работы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used as part of high-power charging devices and in power supplies of electrophysical devices. The purpose of the invention is to increase reliability by increasing cooling efficiency. The toroidal magnetic core 1 is enclosed by a hollow cooler consisting of an outer 2 and an inner 3 hollow cylinders and end copper washers 4 and 5, insulated from the ends of the magnetic core by dielectric rings 6. The foil walls of the cylinders 7 span the magnetic core and distance each other with annular elements 8. Each cylinder along generators are coupled with nozzles 9, 10 and 11, 12 located coaxially and separated by hermetic partitions 13 along the height of the magnetic circuit 1. Such a cooling system allows to increase the intensity of cooling any and increased reliability. 1 hp f-ly, 5 ill.

Description

ладителем, состо щим из внешнего 2 и внутреннего 3 полых цилиндров и торцовых медных шайб 4 и 5, изолированных от торцов магнитопровода ди- электрическими кольцами 6. Фольговые стенки цилиндров 7 охватывают магни- топровод и дистанциируютс  между со- бой кольцевыми элементами 8, КаждыйA ladder consisting of the outer 2 and inner 3 hollow cylinders and end copper washers 4 and 5, insulated from the ends of the magnetic core by dielectric rings 6. The foil walls of cylinders 7 cover the magnetic conductor and distance themselves between the annular elements 8, Each

цилиндр вдоль образующей сопр жен с патрубками 9,10 и 11,12, расположенными соосно и разделенными герметичными перегородками .13 по высоте магнитопровода 1. Така  система охлади- |тел  позвол ет повысить интенсивность охлаждени  и повысить надежность работы . 1 з.п. ф-лы, 5 илоthe cylinder along the generatrix is conjugated with nozzles 9,10 and 11,12, located coaxially and separated by hermetic partitions .13 along the height of the magnetic circuit 1. Such a cooling system allows increasing the cooling intensity and increasing the reliability of operation. 1 hp f-ly, 5 silt

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к высокочастотным трансформаторам с твердой изол цией и интенсивным охлаждением, которые могут использоватьс  в составе мощных зар дных устройств и в источниках питани  электрофизических приборов .The invention relates to electrical engineering, in particular, to high-frequency transformers with solid insulation and intensive cooling, which can be used as part of high-power charging devices and in power supplies of electrophysical devices.

Цель изобретени  - повышение надежности трансформатора путем повышени  эффективности охлаждени .The purpose of the invention is to increase the reliability of the transformer by increasing the cooling efficiency.

На фиг.1 показан высоковольтный высокочастотный трансформаторJ на фиг.2 - схема расположени  выводов и патрубков; на фиг.З - охладитель магнитопровода , на фиг.4 - разрез А-А на фиг.З; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.3.Fig. 1 shows a high-voltage high-frequency transformer in Fig. 2 a diagram of the arrangement of the leads and the connections; on fig.Z - cooler magnetic circuit, figure 4 - section aa on fig.Z; figure 5 - section bb in figure 3.

Тороидальный магнитопровод 1 охвачен полым охладителем, состо щим из внешнего 2 и внутреннего 3 полых цилиндров и торцовых медных шайб 4 и 5, изолированных от торцов магнитопро вода диэлектрическими кольцами 6. Фольговые стенки цилиндров 7 плотно охватывают магнитопровод и дистанци- онируютс  между собой кольцевыми элементами 8. Каждый цилиндр вдоль обра- зующей сопр жен с двум  патрубками 9, 10 и 11, 12, расположенными соосно , и разделенными герметичными перегородками 13 по высоте магнитопровода . Фольговые цилиндры загерметизированы на торцах пайкой на кольцевых выступах 14 соответствующих торцовых шайб. Патрубки выполнены с продольными прорез ми 15, равными высоте магнитопровода и ориентированными ортогонально герметичным перегородкам, через которые хладагент попадает в цилиндрическую полость охладител .The toroidal magnetic core 1 is enclosed by a hollow cooler consisting of an outer 2 and an inner 3 hollow cylinders and end copper washers 4 and 5, insulated from the ends of the magneto-conductor by dielectric rings 6. The foil walls of the cylinders 7 tightly enclose the magnetic core and are spaced between themselves by ring elements 8 Each cylinder along the forming interface with two nozzles 9, 10 and 11, 12 located coaxially and separated by sealed partitions 13 along the height of the magnetic circuit. The foil cylinders are sealed at the ends by soldering on the annular protrusions of 14 corresponding end washers. Nozzles are made with longitudinal slots 15, equal to the height of the magnetic circuit and oriented orthogonally sealed partitions through which the refrigerant enters the cylindrical cavity of the cooler.

На охладитель наноситс  слой твёрдой изол ции 16 по всему периметру магнитопровода. Вторична  высоковольтна  обмотка 17 может быть одно- и многослойной. Поверх межобмоточнойA layer of solid insulation 16 is applied to the cooler along the entire perimeter of the magnetic circuit. Secondary high-voltage winding 17 can be single and multi-layered. Over the winding

00

00

г g

35 40 35 40

55 55

твердой изол ции 18, охватывающей также весь периметр магнитопровода, укладываетс  пола  первична  обмотка 19, а сектор 20 (tf 30°) остаетс  свободным от обмоток. В этом секторе установлены патрубки дл  подачи хладагента и высоковольтные выводы 21 и 22 вторичной обмотки. У границы изолирующего сектора 23 установлены выводы первичной обмотки, совмещенные со штуцерами 24 дл  подачи охлаждающей жидкости. Поверх первичной обмотки сформирована полимерна  изол ци  25, выполн юща  функции корпуса трансформатора, а поверх патрубков подачи и отвода хладагента нанесена изол ци  26 типа монолит или монотерм .solid insulation 18, which also covers the entire perimeter of the magnetic core, is laid to the floor of the primary winding 19, while sector 20 (tf 30 °) remains free from windings. In this sector, refrigerant supply pipes and high-voltage terminals 21 and 22 of the secondary winding are installed. At the border of the insulating sector 23, primary winding pins are installed, combined with fittings 24 for coolant supply. A polymer insulator 25, which functions as a transformer casing, is formed over the primary winding, and a monolith or mono therm type insulator 26 is applied over the supply and discharge connections of the refrigerant.

Трансформатор работает следующим образом.The transformer works as follows.

Выводы первичной обмотки подключаютс  к автономному инвертору (f 1-10 кГц). Изменение магнитного потока в тороидальном магнитопроводе 1 индуктирует высокочастотную ЭДС в многослойной вторичной обмотке 17, выводы которой 21 и 22 установлены в изолирующем секторе 20 (фиг,2).The terminals of the primary winding are connected to an autonomous inverter (f 1-10 kHz). The change in the magnetic flux in the toroidal magnetic core 1 induces a high-frequency emf in a multilayer secondary winding 17, the terminals of which 21 and 22 are installed in the insulating sector 20 (FIG. 2).

В высокочастотном режиме тепловые потери локализуютс  в тороидальном магнитопроводе, в объеме твердой изол ции -типа монолит или монотерм и в меди первичной обмотки. При больших значени х коэффициента трансформации , характерных дл  высоковольтного трансформатора мощностью в дес тки киловатт, и оптимальном выборе плотности тока потери во вторичной обмотке сказываютс  меньше, чем потери в объеме твердой изол ции.In the high-frequency mode, the heat loss is localized in the toroidal magnetic core, in the volume of solid insulation — a type of monolith or monoterm, and in the copper of the primary winding. With large values of the transformation ratio characteristic of a high voltage transformer with a power of ten kilowatts and the optimal choice of current density, losses in the secondary winding are less than losses in the volume of solid insulation.

Жидкий хладагент, например дистиллированна  вода, подаетс  с заданной скоростью и расходом через патрубки 9 и 11 в цилиндрические теплообменники и через штуцера 24 в полую первичную обмотку. Охлаждающа  жидкость, под515Liquid refrigerant, such as distilled water, is supplied at a predetermined rate and flow rate through pipes 9 and 11 into cylindrical heat exchangers and through fittings 24 into the hollow primary winding. Coolant, under515

водима  через патрубок 9, циркулирует через цилиндрическую полость, котора  секционируетс  кольцевыми ребрами 8, и выходит из рабочего объема через продольную прорезь на патрубке 10.driven through pipe 9, circulates through a cylindrical cavity, which is partitioned by annular ribs 8, and exits the working volume through a longitudinal slot on pipe 10.

Раздельное нормирование скорости и расхода охлаждающей жидкости через поперечное сечение внешнего 2 и внутреннего 3 ПОЛЫХ ЦИЛИНДРОВ И ПОЛУЮ Separate normalization of speed and coolant flow rate through the cross-section of the outer 2 and inner 3 HOLLY CYLINDERS AND SEM

первичную обмотку 19 позвол ет выравнивать градиенты температурного пол  в изол ции, обмотках и магнитопрово- де. В качестве хладагента может быть использован также этиленглюколь или фреон.The primary winding 19 permits alignment of the temperature field gradients in the insulation, windings, and magnetic circuit. Ethylene glycol or freon can also be used as a refrigerant.

Тороидальный магнитопровод 1 мо Toroidal magnetic circuit 1 mo

жет быть выполнен из пермалло , холоднокатаной стали либо из аморфног железа. Вторична  обмотка 17 и сектор 20 изолируютс  стеклослюдинито- вой лентой. После опрессовки и термообработки высоковольтной обмотки собираетс  внешн   пола  первична  обмотка, котора  может состо ть из отдельных полувитков, соедин емых муфтами. Цилиндрические охладители трансформатора в фольговом варианте герметизируютс  пайкой, образу  моноблок с патрубками 9-12.It can be made of permallo, cold-rolled steel or amorphous iron. The secondary winding 17 and sector 20 are insulated with glass mica tape. After crimping and heat treating the high-voltage winding, the primary winding is assembled to the external floor, which may consist of separate half-turns connected by couplings. The cylindrical coolers of the transformer in the foil variant are sealed by soldering to form a monoblock with pipes 9-12.

Дл  магнитопровода из пермалло  50НЦ с габаритами ф 130/180 мм потери на частоте 51 кГц составл ют л-400 Вт. Перегрев магнитопровода не превышает 100°С при расходе воды For a permallo 50 NTs magnetic circuit with dimensions of 130/180 mm, the loss at a frequency of 51 kHz is l-400 watts. Overheating of the magnetic circuit does not exceed 100 ° С with water consumption

v 1 Л/МИН.v 1 l / min

При использовании аморфной стали потери в сердечнике снижаетс  в 3-4 в этом случае потери в изол - превышают потери в сердечнике, происходит инверси  теплового потока в конструкции трансформатора . В этом режиме цилиндричес кие охладители 2 и 3 преимущественно отвод т тепло из объема твердой изол ции 16, 18 и 25.When using amorphous steel, the loss in the core decreases by 3-4 in this case, the loss in isolate exceeds the loss in the core, the inversion of heat flux occurs in the design of the transformer. In this mode, cylindrical coolers 2 and 3 preferentially remove heat from the volume of solid insulation 16, 18 and 25.

Средн   точка вторичной высоко-i вольтной обмотки может соедин тьс  с ма гнитопроводом 1 и цилиндрическим охладител ми 2 и 3. В этом случае патрубки 9 и 11 изолируютс  на половину рабочего напр жени . Высоковольтные выводы 21 и 22 вторичной обмотки и патрубки 9 и 11 могут располагатьс  взаимно ортогонально со смещением относительно плоскости симметрии в пределах изолирующего сектора 20, выбор величины которого (уголоОThe midpoint of the secondary high-i voltage winding can be connected to the head duct 1 and the cylindrical coolers 2 and 3. In this case, the sockets 9 and 11 are insulated to half the operating voltage. The high-voltage terminals 21 and 22 of the secondary winding and the nozzles 9 and 11 can be mutually orthogonal with displacement relative to the plane of symmetry within the insulating sector 20, the choice of the magnitude of which (angle

раза иtimes and

ции типа мо но терм 1type of term can be term 1

QQ

зависит от заданного уровн  выходного напр жени  сdepends on the set output voltage level with

Положительный эффект от применени  изобретени  обусловлен конструктивным согласованием сложных требований, предъ вл емых к трансформаторам, фор- мирующим высокое напр жение на высо-Г кой частоте и выполненным с сухой изол цией. Использование трех независимых теплообменных устройств, работающих в режиме принудительной прокачки жидкости, выполненных в виде тонкостенных цилиндров из меднойThe positive effect of the application of the invention is due to the constructive coordination of the complex requirements for transformers that form a high voltage at high frequency and are made with dry insulation. The use of three independent heat exchangers operating in the regime of forced pumping of fluid, made in the form of thin-walled cylinders from copper

5 фольги, охватывающих тороидальный магнитопровод, и внешней полой первичной тороидальной обмотки обеспечивает возможность адаптивного управлени  тепловыми потоками в рабочем5 foils covering the toroidal magnetic core and the external hollow primary toroidal winding allows adaptive control of heat flows in the working

0 объеме и выравнивание градиентов температурного пол . Это позвол ет повысить надежность изол ции и трансформатора в целом, так как при одновременном воздействии интенсивного элек5 трического и теплового пол  (высокочастотные потери в диэлектрике) пробой изол ции чаще всего имеет тепловую природу.0 volume and gradient alignment of the temperature field. This makes it possible to increase the reliability of the insulation and the transformer as a whole, since, under the simultaneous action of an intense electric and thermal field (high-frequency losses in the dielectric), the breakdown of the insulation often has a thermal nature.

Трансформатор может использоватьс Transformer can be used

0 при создании малогабаритных систем питани  электрофизических приборов, дл  зар дки емкостных накопителей и в источниках питани  технологических установок в диапазоне напр жений 20350 when creating small-sized power supply systems for electrophysical devices, for charging capacitive drives and in power supplies of technological installations in the voltage range 2035

50 кВ, частот 1-10 кГц и мощностей до дес тков киловатт.50 kV, frequencies of 1-10 kHz and power up to ten kilowatts.

ФF

5five

ормула изабретени  i 1. Высоковольтный высокочастотный 0 трансформатор, содержащий тороидальный магнитопровод, на котором расположена вторична  обмотка с твердой , изол цией и имеетс  сектор, не зан тый обмоткой, в котором установлены высоковольтные выводы, наружную первичную обмотку,, отличающий™ с   тем, что, с целью повышени  надежности путем повышени  эффективное- ти охлаждени , он имеет металлический охладитель, выполненный в виде двух цилиндров с полыми стенками и торцовых шайб, изолированных диэлектрическими кольцами от магнитопровода , цилиндры сопр жены вдоль образующих каждый с двум  патрубками, расположенными соосно и выполненными с продольными прорез ми и герметичными перегородками, равными высоте магнитопровода и ориентированными ортого0formula from i: 1. High-voltage high-frequency transformer containing a toroidal magnetic circuit, on which a secondary winding with a solid insulation is located and there is a sector not occupied by a winding in which high-voltage leads are mounted, an external primary winding that distinguishes ™ with the fact that , in order to increase reliability by increasing cooling efficiency, it has a metal cooler, made in the form of two cylinders with hollow walls and end washers, insulated by dielectric rings from magnesium oprovoda cylinders conjugate along generators each with two nozzles, arranged coaxially and capable of longitudinal slits and sealed septa, equal height and oriented magnetic ortogo0

5five

гьgb

HiHi

Шг$Shg $

Редактор Н.ТупицаEditor N. Tupitsa

Составитель В.М сниковаCompiled by V. M Snikova

Техред А.Кравчук Корректор Н.Ревска Tehred A. Kravchuk Proofreader N. Revsk

Заказ 556Order 556

Тираж 455Circulation 455

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101Production and Publishing Combine Patent, Uzhgorod, st. Gagarin, 101

Фиг.1 8-6Figure 1 8-6

Фиг. 5FIG. five

ПодписноеSubscription

Claims (2)

Формула изобретения I 1. Высоковольтный высокочастотныйThe claims I 1. High-voltage high-frequency 49 трансформатор, содержащий тороидальный магнитопровод, на котором расположена вторичная обмотка с твердой , изоляцией и имеется сектор, не занятый обмоткой, в котором установлены 45 высоковольтные выводы, наружную первичную обмотку,, отличающи Й-. с я тем, что, с целью повышения надежности путем повышения эффективности охлаждения, он имеет металличес-49 is a transformer containing a toroidal magnetic circuit on which a secondary winding with solid insulation is located and there is a sector not occupied by a winding in which 45 high-voltage leads are installed, an external primary winding, distinguishing Y-. with the fact that, in order to increase reliability by increasing the cooling efficiency, it has a metallic 50 кий охладитель, выполненный в виде двух цилиндров с полыми стенками и торцовых шайб, изолированных диэлектрическими кольцами от магнитопровода, цилиндры сопряжены вдоль образующих каждый с двумя патрубками, расположенными соосно и выполненными с продольными прорезями и герметичными рии в пределах изолирующего сектора50th cooler, made in the form of two cylinders with hollow walls and end washers, insulated by dielectric rings from the magnetic circuit, the cylinders are conjugated along each forming with two nozzles arranged coaxially and made with longitudinal slots and sealed within the insulating sector 20, выбор величины которого (угол) перегородками, равными высоте магнитопровода и ориентированными ортого7 нально, металлический охладитель установлен на магнитопроводе, а патрубки для подачи и вывода хладагента расположены в секторе магнитопровода не занятом обмотками.20, the choice of the magnitude of which (angle) is made by partitions equal to the height of the magnetic circuit and oriented orthogonally, a metal cooler is installed on the magnetic circuit, and pipes for supplying and withdrawing refrigerant are located in the magnetic circuit sector not occupied by windings. 2. Трансформатор по п.1, о т что имеет чающийся тем на цилиндрах охладителя.2. The transformer according to claim 1, which has a function on the cooler cylinders. встроенные дистанциирующие кольцевые элементы, цилиндры охладителя выполнены из медной фольги, а первичная обмотка выполнена из трубы с штуцерами для подачи хладагента, дистанциирующие кольцевые элементы установлены ¢7//2. ίbuilt-in spacer ring elements, cooler cylinders are made of copper foil, and the primary winding is made of pipe with fittings for refrigerant supply, spacer ring elements are installed ¢ 7 // 2. ί Фиг 5Fig 5
SU874347000A 1987-12-21 1987-12-21 High-voltage high-frequency transformer SU1555713A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874347000A SU1555713A1 (en) 1987-12-21 1987-12-21 High-voltage high-frequency transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874347000A SU1555713A1 (en) 1987-12-21 1987-12-21 High-voltage high-frequency transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1555713A1 true SU1555713A1 (en) 1990-04-07

Family

ID=21343665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874347000A SU1555713A1 (en) 1987-12-21 1987-12-21 High-voltage high-frequency transformer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1555713A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479059C1 (en) * 2011-09-05 2013-04-10 Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Three-phase hv transformer with liquid cooling system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 862249, кл,. Н 01 F 27/18, 1981. Авторское свидетельство СССР № 1447181, кл. Н 01 F 27/32, 1986. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479059C1 (en) * 2011-09-05 2013-04-10 Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Three-phase hv transformer with liquid cooling system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5038596B2 (en) AC winding with integrated cooling system and method of manufacturing the same
US2483301A (en) Cooled, high-frequency electric cable
US4897626A (en) Cooling electromagnetic devices
CN110383403B (en) Non-liquid immersed transformer with improved coil cooling
SU1555713A1 (en) High-voltage high-frequency transformer
US4158123A (en) Series reactor
US20220336137A1 (en) A non-liquid immersed transformer
US4307364A (en) Electrical reactor with foil windings
JP6821472B2 (en) Plasma generator
JP2004515906A (en) High frequency transformer with integrated rectifier
US3984756A (en) Power source for supplying stabilized current to electrical installations
US4315299A (en) Power capacitor with high heat dissipation
RU2155404C1 (en) High-voltage high-frequency transformer
US2160098A (en) Fluid cooled elements for radio circuit
GB1173249A (en) Electrical Transformer
RU2075150C1 (en) Electric machine
RU2719287C1 (en) Electric machine stator with tubular cooling system
JP2019129192A (en) Output transformer for induction heating
CN217640902U (en) Transformer
EP4160631A1 (en) Planar winding structure for power transformer
SU1236264A2 (en) Induction heater of fluid medium
SU1690003A1 (en) Induction device
CN105529153A (en) Plug-piece regulating transformer
CN105551775A (en) High-cooling performance potential device
CN105529155A (en) Transformer