脉冲达州干式变压器紧凑型脉冲功率源设计

　　高功率脉冲达州干式变压器一直是脉冲功率技术研究的个重要内容，在多年的发展中产生了多种多样的脉冲达州干式变压器装置，以俄罗斯研制的Sinus系列Tesla达州干式变压器为典型。高功率绕式空心脉冲达州干式变压器因其结构简单、体积小、重量轻等优点而广泛应用于高功率脉冲调制器中，西北核技术研究所、国防科技大得更宽的脉冲宽度，因此引起了广泛的关注，俄罗斯大电流所以及国内的西北核技术研究所、国防科大、中国工程物理研究院等单位对此进行了研究，都取得了一定的成果，但离想要的性能指标还华盈非晶合金变压器有限公司有差距，不能同时满足低阻抗、长脉宽、高输出功率的要求。

　　介绍可以达到0.9以上，可满足设计要求。

　　1.2初次级电感选择达州干式变压器初级回路的杂散电感约为300nH，为了尽量利用电容器的初始储能以及在次级输出足够高的电压，选择次级电感为3pH；为了缩短脉冲邮 箱：1262980066@qq.com形成线的充电时间和提高能量转换效率，脉冲达州干式变压器耦合系数k必须大于0.85；另外根据要求，地 址：山东聊城经济开发区华山路南首30号储能电容充电70kV时，达州干式变压器次级输出电压峰值需达到700kV以上。脉冲达州干式变压器回路等效电路及模拟结果见、2，初级电感为3pH时，选择次级电感“为400pH，当电容器充电70kV时，[ci本公司生产的SCRBH15非晶合金干式变压器，SGBH15非晶合金变压器（10KV级），SCRBH15非晶合金卷铁芯干式变压器 S9、S11.S13系列6-35KV油浸式变压器、SCB10.SCB11系列6-35KV干式变压器、非晶合金、有载调压电力变压器等级低损耗电力变压器，技术标准严格采用国际GB1094.1、2-1996；GB/T6451-1999，并在同行中率先获得ISO9001质量体系认证证书和PCCC产品认证证书。主导产品“华盈”牌电力变压器达到同行业领先水平。公司成立以来，本着创新发展的目标，购进了先进的生产检测设备，引进了国际先进的企业管理模式和工艺，建立了高效灵敏的信息反馈系统和完整的售后服务体系。公司早在1997年就率先通过了ISO9001质量管理体系认证，并于2016年成功换版为ISO9001：2008质量管理体系认证，在2016年九月份获得ISO14001：2004环境管理体系认证，在2017年5月份获得中国国家强制性产品认证（3C认证），使产品质量有了很大的提高，产品服务更贴近于用户需求。tyname]干式变压器次级输出电压仄第1峰值可达7，满足设计要求。

　　式（2）、（3传 真：0635-8888109）中：/x.为真空磁导率；l为绕组宽度；N为绕组匝数；为绕组内半径；r2为绕组外半径。

　　最终设计初级2.5匝，次级30匝，最大外径480mm，长度300mm，不磁芯耦合系数为0.75，开路磁心耦合系数约0.88.为了匀化绕组端部的电场分布，在绕组内外层两端分别设计了6个匀场环，匀场环的最外段设计为圆弧型，此外因为磁芯材料具有一定的电导性，使磁芯两端均超出绕组两端一定宽度，对绕组端部电场起到定程度的匀化作用。为达州干式变压器结构简图，为达州干式变压器******输出电压750kV时绕组附近的电场分布。干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。由、4可见，经过匀场设计后绕组端部没有明显的电场集中现象，降低了匝间击穿的可能性。

　　2螺旋型Blumlein形成线设计2.1内外线阻抗设计为了充分利用径向绝缘尺寸，选择等场强设计，即式（4）、（5）中：E+为内筒外表面工作场强，kV/cm；E+为外筒内表面工作场强，kV/cm；UB为中筒充电电压，kV；ri、r2、r3分别为内筒、中筒、外筒的半径，cm.为了得到较好的脉冲波形，要求阻抗匹配为式（6）中：Zsi为螺旋Blumlein脉冲形成线（B-PFL）内线阻抗，ft；Zs2为螺旋B-PFL外线阻抗，G；Zd为负载阻抗，ft.利用螺旋B-PFL与普通B-PFL的阻抗转换关系，得式（7）、企业账号：1611 0032 092 00213 086（8）中：Z1为普通B-PFL内线阻抗，ft；Z2为普通B-PFL外线阻抗，ft为螺旋B-PFL的螺旋角。

　　为了有效压缩轴向长度和控制形成线阻抗，选择螺旋角，其中屮=60.，即t=0.5ts，笔者将ts设计为80ns，对应的普通B-PFL的脉冲宽度t即为40ns.该形成线采用水介质，由此可知螺旋Blumlein形成线均匀段的长度L=（1/60）t=0.67m.外筒内半径根据实际需要确定为295mm，已知外线阻抗1.6ft、内线阻抗3.4ft，根据同轴线阻抗计算公式式（9）中：r.为外筒半径，cm；r为内筒半径，cm；为绝缘介质的相对介电常数。可计算中筒、内筒半径分别为230mm、130mm.根据计算可知，螺旋线从起点到终点旋转约0.8周，在圆柱筒上开单根螺旋槽将法达到电压波沿螺旋方向行进的效果，因此在圆柱型中筒上均匀分布多根螺旋槽尽量使电压波沿螺旋方向行进，也可理解为多根同规格螺旋圆周上均匀分布、同向并绕两端并联，从而形成螺旋型中筒。

　　2.3形成线安全系数估算根据。C.马丁的击穿场强经验公式式（10）、（11）中：尸为正电极击穿场强，MV/cm；扩为负电极击穿场强，MV/cm；。为电压有效作用时间，指脉冲大于63%峰值的时间，xs；A-为负电极电场作用+为正电极电场作用面积，cm2；a为场增强修正因子，1+0.12职腿-￡）-105.根据同轴线的工作场强公式（4）、（5）以及安全系数公式k=E/F，可计算出在不同充电电压时，内、中、外筒表面的安全系数，根据笔者设计尺寸，当中筒电压峰值为-700kV、有效作用时间时，外筒内表面安全系数为0.84、内筒外表面安全系数为0.85、中筒内表面安全系数为0.22、中筒外表面安全系数为3功率源整体设计结果脉冲功率源整体结构设计见，包括脉冲电容器、开关、脉冲达州干式变压器、放电开关、螺旋形成线，总设计长度约2.3m，直径约0.6m.为了实现低阻抗传输以及适当增加输出脉冲宽度，采用多根螺旋并绕与轴线呈60夹角的结构，见。该脉冲功率源的等效电路图见，中Ci为脉冲电容；Li、Ri分别为初级回路电感和电阻；Si为初级回路放电开关，采用外触发；C2为次级绕组电容；S2为脉冲形成线放电开关，为了便于调节自击穿电压采用气体间隙开关，置于螺旋形成线内；R2、L2、C3为开关电阻、电感和电容；Ti为螺旋Blumlein线的内线，内筒接负载；联系人：陈经理T2为螺旋Blumlein线外线，外壳接地线；L4为内筒的接地电感，要求形成线充电时其感抗尽量小，而放电时感抗尽量大，笔者根据形成线充放电频率和负载阻抗大小设计接地电感为6 xH；L3和C4为功率输出结构的电感和电容；沁为负载阻抗。

　　根据功率源等效电路进行仿真计算，见，初始储能电容充电70kV时，脉冲达州干式变压器次级输出电压Ui达到705kV，而负载电压达到652kV，脉冲前沿28ns，半局宽95ns.采用空心脉冲达州干式变压器对该脉冲功率源进行了初步实验调试，结果表明：初级电容充电50kV时，达州干式变压器次级输出电压，即形成线的充电电压峰值达到约400kV，在约8ft阻抗负载上输出电压UR峰值350kV、半高宽105ns、前沿30ns、电流峰值42.5kA，见。由于脉冲达州干式变压器没有磁芯造成螺旋中筒三维效果图pictureofthemiddleconductorofthePFL耦合系数和励磁电感降低，使得达州干式变压器的升压能力降低，而螺旋形成线的输出脉宽与设计结果基本致，只是由于中筒和内筒的过渡段使得实际形成线电长度约增加5ns，导致调试中输出脉宽增加了10ns. 4结语设计的紧凑型脉冲功率源要由脉冲电容器、绕式脉冲达州干式变压器和螺旋型Blumlein形成线构成，由于该脉冲功率源采用脉冲达州干式变压器升压，并由螺旋B线实现脉冲整形，整体结构比由MARX发生器和普通脉冲形成线构成的高功率脉冲源紧凑、体积小，整个装置长度小于2.5m、直径小于手 机：132875018880.6m.具体介绍了脉冲达州干式变压器和螺旋形成线的设计方法，理论估算该功率源充电70kV时可在10ft阻抗负载上输出脉冲电压峰值大于650kV、前沿小于30ns、半高宽约95ns.采用空芯脉冲[citynam华盈做为变压器优质厂家为您郑重承诺：我们所有变压器保证全新全铜线，三年内在正常使用中出现质量问题给与保修保换，凡2000KVA以下产品全部现货供应，凡使用本公司的变压器在正常投入运行三年内一律实行三包。产品畅销、山东、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、河南、黑龙江、吉林、辽宁、四川、贵州、湖北、湖南等地。365天全程为您服务!本公司秉承“以人为本，科技创新，志在超越”的崇高信念，以可靠的产品质量，优惠的价格，完善的售后服务，精益求精，追求完美，竭力欢迎新老客户垂询合作，愿与广大客户共创双赢的美好明天。 e]干式变压器对该功率源进行了初步调试，初级电容充电50kV时，达州干式变压器次级输出电压峰值达到400kV，在约8ft阻抗负载上输出电压Ur峰值350kV、半高宽105ns、前沿30ns，由于脉冲达州干式变压器没有磁芯造成耦合系数和励磁电感降低，使得[cityna电 话：0635-8888299me]干式变压器的升压能力降低，而螺旋形成线的输出脉宽和前沿与设计结果基本一致，待磁芯加工完成后，将进行下一步的调试工作。