專利名稱：單相高壓整流設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬整流設(shè)備，特別是對單相高壓整流設(shè)備的一種改進。這種設(shè)備在靜電沉積、激光、X光及高壓試驗技術(shù)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
目前國內(nèi)市場上供應(yīng)的單相高壓整流設(shè)備的電路連接如

圖1、圖2所示。其結(jié)構(gòu)一般包括低壓輸入瓷瓶、油箱、箱內(nèi)放絕緣油、浸入油中的變壓器、變壓器鐵芯柱上纏線初級低壓繞組，由若干高壓餅串接而成的高壓繞組，高壓硅堆整流橋，在初級低壓繞組與高壓繞組之間有絕緣套，高壓瓷瓶(輸出)組成。圖1是單橋四餅結(jié)構(gòu)，即由四個高壓餅(線圈)串聯(lián)組成高壓繞組，口型變壓器兩個鐵芯柱上各套兩個高壓餅，圖中標(biāo)明相應(yīng)點的電壓。由圖可見，如果輸出電壓為2E，則下方兩個高壓餅對變壓器下鐵軛須按照2E考慮絕緣距離，上方兩個高壓餅對上鐵軛須按1.5E考慮絕緣距離，四個高壓餅對兩根鐵柱須按1.5E考慮，上下餅之間按E考慮。
圖2是由多組整流橋串聯(lián)的單相高壓整流設(shè)備的電連接示意圖。由兩只高壓餅和一個單相整流橋組成整流單元，然后將整流單元順次串聯(lián)起來形成高壓整流電路。各高壓餅上的電壓如圖所示。顯然，第一組高壓餅和單相整流橋處于最高電壓nE，對上鐵軛和左鐵柱均須按最高輸出電壓nE來考慮絕緣距離。
總之，上述現(xiàn)有技術(shù)有一共同的缺點，即高壓餅對鐵軛的絕緣均須按最高輸出電壓來設(shè)計，電壓最高的整流橋也偏在一側(cè)，對油箱等構(gòu)件的絕緣距離也需較大，因此整個設(shè)備較大，材料耗費較多，成本較高，使用也不方便。
本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提供一種體積小、重量輕、安全可靠的單相高壓整流設(shè)備。
本實用新型的單相高壓整流設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括輸入低壓瓷瓶、輸出高壓瓷瓶，高壓瓷瓶安裝在油箱頂部(即直出)或油箱側(cè)面(即橫出)，油箱內(nèi)充滿絕緣油，變壓器浸沒在絕緣油中，鐵芯可以是ED型也可以是口型，繞在鐵芯柱上的初級低壓繞組和高壓繞組，初級低壓繞組和高壓繞組之間被絕緣套隔離，高壓繞組由2n(n>1)個高壓餅組成，還有4n個高壓硅堆，每兩個高壓餅連接后與四個高壓硅堆接成整流單元，即共形成n個整流單元，這n個整流單元串聯(lián)組成高壓整流電路。本實用新型的本質(zhì)特點是所說的高壓繞組的2n個高壓餅按其工作電壓高低依次從鐵芯柱中間沿鐵心柱向兩鐵軛排列，所說的高壓硅堆也按其整流工作電壓的高低依次由油箱中間向兩側(cè)油箱壁排列。n個整流單元排布的結(jié)果是電壓最高的整流單元處于中心位置，電壓最低的整流單元處于兩側(cè)位置。
這種結(jié)構(gòu)排布的優(yōu)點是靠近鐵軛最近的高壓餅對鐵軛的電壓僅為高壓整流設(shè)備輸出電壓的1／n，例如整流設(shè)備要求輸出電壓為120千伏并當(dāng)n＝4時，按已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)，則高壓餅對鐵軛的絕緣距離要按120千伏考慮，而按本實用新型的結(jié)構(gòu)排布則只須按30千伏考慮，絕緣距離可大大縮小，絕緣結(jié)構(gòu)可大大簡化，設(shè)備明顯縮小，節(jié)省材料，降低成本，而且安全可靠。
每個整流單元中兩個高壓餅之間可用導(dǎo)線直接連接，已有技術(shù)都如此，但為了改善高壓繞組對初級低壓繞組的電場，最好采用與初級低壓繞組同軸的筒式繞組作連接件。
本實用新型的變壓器既可采用口型鐵芯，也可采用由兩付CD型鐵芯拼成的ED型鐵芯，后者可以進一步節(jié)約材料，降低成本。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1為已有技術(shù)中單橋四餅單相高壓整流設(shè)備電原理圖。
圖2為已有技術(shù)中多橋串聯(lián)單相高壓整流設(shè)備電原理圖。
圖3為本實用新型結(jié)構(gòu)排布及接線原理圖。
圖4本實用新型高壓硅堆排布直流側(cè)視圖(正視圖)。
圖5本實用新型高壓硅堆排布交流側(cè)視圖(后視圖)。
圖6為本實用新型的實施例n＝4的高壓餅排布和高壓硅堆電路圖。
圖7為實施例的結(jié)構(gòu)剖視圖。
本實用新型由下列部分組成(參見圖7)；低壓瓷瓶1、油箱2、絕緣油3、高壓硅堆連成的整流橋4、由多個高壓餅組成的高壓繞組5、初組低壓繞組6、變壓器鐵芯7、初組低壓繞組和高壓繞組之間的絕緣套8、高壓瓷瓶9。
在圖3中，n2、(n－1)2、……22、12、11、21、……n1為高壓餅，D11、D12、D13、D14、D21、D22……Dn1、Dn2、Dn3、Dn4為高壓硅堆，L11、L12、L21、L22……Ln1、Ln2為高壓餅與高壓硅堆之間的連線，S1、S2、Sn為高壓餅之間的連接線或與初級低壓繞組同軸的筒式繞組。該設(shè)備共由n個整流單元構(gòu)成，每兩個高壓餅和四只高壓硅堆形成一個整流單元，例如，高壓餅11和12與高壓硅堆D11、D12、D13、D14構(gòu)成第一個整流單元，高壓餅21和22與高壓硅堆21、D22、D23、D24構(gòu)成第二個整流單元，依此類推，高壓餅n1、n2與高壓硅堆Dn1、Dn2、Dn3、Dn4構(gòu)成第n個整流單元。上述所有n個整流單元再串聯(lián)起來，便組成高壓整流回路。處于中間位置的第一整流單元為高壓輸出單元，其工作電壓最高，在D13和D14的節(jié)點上引出至負載RL。
圖中nE／(n－1)E、(n－1)E／nE……E／O表示各點的最高電壓，由圖可見，本實用新型的特點是電壓最高的高壓餅處于鐵芯柱中間位置，電壓最低的高壓餅在鐵芯柱上靠鐵軛的位置。當(dāng)設(shè)備輸出電壓為nE時，最靠近鐵軛的高壓餅對鐵軛的電壓僅為E，即輸出電壓的1／n。高壓硅堆也是依整流工作電壓高低依次由油箱中間向油箱壁排列的，詳見圖4、圖5，相鄰兩個高壓硅堆之間及相鄰兩條連接線之間的電壓均輸出電壓的1／n。
圖6是本實用新型的實施例n＝4時高壓餅排布和高壓硅堆接線圖(鐵芯和初級繞組均未畫出)，圖中符號如前所述?，F(xiàn)在我們以此來說明電路工作原理。
圖6中電流流向，涂黑的高壓硅堆在同一半波內(nèi)導(dǎo)電，其電流從高壓餅11流出經(jīng)L11－D11－D22－L22－高壓餅22－S2－高壓餅21－L21－D24－D33－L32－高壓餅32－S3－高壓餅31－L31－D31－D42－L42－高壓餅42－S4－高壓餅41－L41－D44－RL－D13－L12－高壓餅12－S1－高壓餅11，至此完成一個回路。在另一半波內(nèi)，不涂黑高壓硅堆導(dǎo)電，其電流從高壓餅12流出，經(jīng)L12－D12－D21－L21－高壓餅21－S2－高壓餅22－L22－D23－D34－L31－高壓餅31－S3－高壓餅32－L32－D32－D41－L41－高壓餅41－S4－高壓餅42－L42－D43－RL－D14－L11－高壓餅11－S1－高壓餅12，至此完成一個回路。
各點電壓分布情況如圖6所示。輸出電壓為4E，各高壓餅外圓周及其與高壓硅堆的連線上的最高電壓，在涂黑硅堆導(dǎo)電時，為斜線上方數(shù)字，在不涂黑硅堆導(dǎo)電時，為斜線下方的數(shù)字。餅11、12的最高電壓為4E，餅21、22的最高電壓為3E，餅31、32的最高電壓為2E，餅41、42的最高電壓為E。由此可見，高壓餅對鐵軛的絕緣水平可以降低4倍。
小功率高壓整流器，當(dāng)輸出電壓在100千伏以上時，要做到既能長期連續(xù)安全運行，又要結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，體積小，節(jié)省材料是一件很困難的工作。本實用新型的意義在于能解決上述困難。優(yōu)點表現(xiàn)在1.大幅度降低絕緣水平。例如輸出電壓為100千伏，輸出電流為50毫安，n＝4時，對普通多橋結(jié)構(gòu)(圖2)，高壓餅對一端鐵軛的絕緣距離須按100千伏來考慮，一般取6～8厘米，而采用本實用新型的高壓居中排布法，只須按25千伏來考慮絕緣距離，取2厘米即可，這樣鐵芯窗口高度可降15％，用油可節(jié)省9％。
2.如果保持鐵芯和油箱的尺寸不變，則可以提高輸出功率，例如原來100千伏／50毫安，可提高到120千伏／50毫米，或100千伏／80毫安，單位體積的輸出功率明顯升高。
3.本實用新型的高壓硅堆排列，同樣使高壓硅堆對油箱一個側(cè)壁的距離縮短。例如對100千伏輸出電壓來說，普通結(jié)構(gòu)至少取12厘米，而采用高壓元件居中的排列后，取4厘米即可。
權(quán)利要求1.一種單相高壓整流設(shè)備，由低壓瓷瓶、油箱、絕緣油、變壓器鐵芯、初級低壓繞組、高壓繞組、高壓硅堆、絕緣套組成，所說的低壓瓷瓶、高壓瓷瓶安裝在油箱上，箱內(nèi)充滿絕緣油，變壓器浸沒在絕緣油中，高壓繞組中2n個高壓餅和4n個高壓硅堆構(gòu)成n個整流單元，所說的絕緣套在初級低壓繞組與高壓繞組之間，其特征在于(1).所說的2n個高壓餅按其工作電壓高低依次從鐵芯柱中間沿鐵芯柱向變壓器鐵軛方向排列；(2).所說的4n個高壓硅堆也按其整流工作電壓的高低依次由油箱中間向油箱壁排列。
2.按照權(quán)利要求1的單相高壓整流設(shè)備，其特征在于所說的高壓繞組同一整流單元中的兩個高壓餅之間的連接件為筒式繞組，且與初級低壓筒式繞組同軸。
3.按照權(quán)利要求1或2的單相高壓整流設(shè)備，其特征在于所說的變壓器鐵芯是由兩付CD型鐵芯拼成的ED型鐵芯。
專利摘要一種單相高壓整流設(shè)備，由2n個高壓餅和4n個高壓硅堆構(gòu)成n個整流單元串聯(lián)而成。本實用新型在于2n個高壓餅按其工作電壓高低依次從變壓器鐵芯柱中間沿鐵芯柱向變壓器鐵軛方向排列，4n個高壓硅堆也按其整流工作電壓的高低依次由油箱中間向油箱壁排列。因此具有體積較小，重量較輕，節(jié)省材料，降低成本，安全可靠的特點。
文檔編號H02M7/06GK2201755SQ9423915
公開日1995年6月21日 申請日期1994年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月4日
發(fā)明者孫乃庚, 江英英 申請人:上海激光電源設(shè)備廠