脉冲变压器锥形高压绕组研制

　　高功率微波(HPM)技术研究迫切需要发展重复脉冲功率技术(PPT)，研制结构紧凑、高效可靠的高功率重复频率脉冲功率驱动源和可运载的紧凑 型脉冲功率源o}。然而，传统的Marx发生器因为它固有的局限性，难以适应脉冲功率系统在运行时间、工作频率、稳定性能、体积、质量以及结构布局等方面 的实用化要求。在美国圣地亚家实验室((SNL) }Z}和俄罗斯大电流电子学研究所(IHCE户了建造的许多重复频率脉冲功率电源中，以高压大功率脉冲变压器取代Marx发生器实现重复运行的方法得到了 高度发展。目前，在世界上各种类型的变压器驱动型脉冲功率源中，以俄罗斯IHCE建造的SINUS系列加速器的设计思想最先进和成熟〔中国工程物理研究院 研制的脉冲变压器在重复频率100 Hz，工作电压1, 65 MV下能够稳定运行川。锥形高压绕组是装置设计中一个薄弱环节，容易产生绕组匝间或绕组对地绝缘击穿，因此，锥形高压绕组作为脉冲变压器的核心组件之一， 对保证装置的稳定可靠运行具有重要意义。本文介绍了此变压器锥形高压绕组骨架的研制相关工艺以及线圈的绕制方法。

　　1高压绕组骨架研制

　　脉冲变压器高压锥形绕组骨架的基本结构如图1(a)所示。此骨架的长度不小于2. 5 m，大头端的半径为1 100 mm，因此制作此骨架所选择的材料密度不能太大，否则整个骨架将很重，从而给装配带来问题。它在变压器中的放置位置及方式如图1(b)所示，此绕组基本上 是靠自身来承重，因此骨架要求一定的机械强度，保证其在装配、使用及线圈绕制过程中不会变形。因整个绕组是浸泡在变压器油中，故所选择材料的介电常数不应 与变压器油的介电常数相差太大。

　　经考查，借鉴电力变压器异型件的材料选择，采用电工绝缘纸板作为骨架的材料，此种材料所制成的纸筒密度在0. 7-v 1. 2 g/cm'之间，介电常数约为4，具有较好的电气强度和一定的机械强度，但是由于绝缘纸板是纤维组织的，具有较大的吸湿性，干燥过程中会产生收缩，特别是 在浸油过程中会再次收缩。一般认为Cal，纸板维素对水比对油有更大的亲合力，十燥纸板浸油后形成油纸绝缘结构，植物纤维中部分水分了与油分了间发生置换 作用，原纸板纤维结构会发生某种变化，其介电常数相对于未浸油时要下降一些，电场分布也更趋合理;同时形成的油纸组合绝缘，其弹性模量、耐潮性能、热老化 性能和导热性能提高，不易弯曲变形，易于绕组十燥时内部均匀受热。

　　我们采用湿纸成型工艺一次成型制作高压绕组骨架，具体来说，采用高绝缘等级的湿纸作为毛坯，在模具上按照特有湿敷工序完成造型，采用适当方式加 压和表面处理、烘箱十燥(或模具加热)、脱模、锯切、精修、检验、包装，最后骨架的平均厚度为4 mm。在制作中需要注意:(1)骨架大圆柱端和锥面的过渡段要加厚处理，以防止此处存在绝缘及机械隐患。( 2)骨架成形后，先用内衬模架空在温室、相对湿度为50%左右的环境中36 h以上，有条件时应在中途将纸筒上下翻转;然后在烘箱内用内衬模架空十燥16} 24 h(最佳烘箱温度应为70} 80℃)。若该箱内无热风循环(仅有排风机，无下部加热器)，烘箱内上下温差将高达20℃以上，而目无热风循环时必须在进烘箱后的5} 6 h时进行一次翻转以保证烘燥的均匀性。( 3)呈微粒状态的金属杂质会在骨架中形成薄弱点而显著降低骨架的电气强度，因此，骨架精修后要对骨架进行金属探测。