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辐照加速器用大功率脉冲变压器设计分析 Design and analysis on large power pulse transformer for radiation accelerator 邹祖娇，胡俊杰，郭翔，江磊 合肥华耀电子工业有限公司，安徽合肥 230031 摘 要：本文介绍了某辐照加速器用大功率高压脉冲变压器的设计，该脉冲变压器的特点为平均功率大，电压高，作者 主要从水冷散热、高压绝缘处理及材料应用、结构调平等难点问题出发，对脉冲变压器设计进行分析，并给出 实物图片及实验测试波形。 关键词：辐照，高压变压器，结构调平 中图分类号：TM4 文献标识码：B 文章编号：1606-7517(2013)09-2-109 1 引言 次级双绕组供电方式，负载输出为速调管。速调管灯丝加 电子束辐照技术已经广泛应用于民用领域，不仅可用 热由外接220V交流电源通过次级双绕组高压端降压灯丝 于医疗卫生用品的消毒灭菌，食品及农产品的杀虫、灭菌、 变压器提供。 保鲜，还能用于化工材料的改性，半导体元件的性能改良等。 辐照技术的广泛应用推动了电子直线加速器的发展，脉冲 3 脉冲变压器设计难点分析 变压器作为加速器里的主要设备也在不断发展。本文设计 了某辐照加速器用大功率高压脉冲变压器，其平均功率约 从线路上分析，该脉冲变压器并不复杂，主要难点在 300kW，输出脉冲电压达到200kV。 于其输出功率大，电压高，如何保证变压器长期可靠工作。 如按该变压器95%的效率考虑，那么将产生15kW的发热 2 脉冲变压器参数要求介绍 功耗，因此如何控制变压器的温升十分关键。本文主要从 该脉冲变压器主要线路如图1所示，包含主脉冲变压 变压器冷却设计、高压绝缘处理方式、结构调平等方面进 器、速调管灯丝变压器、偏磁电路（偏磁电感、电容）及 行分析，设计计算过程与相关书籍及论文大同小异，本文 电流电压取样等部分。脉冲变压器主要技术指标有：输出 就不再赘述。 灯丝变压器 速调管灯丝 偏磁电源 速调管灯丝电源 图 1 脉冲变压器线路图 2013.09 磁性元件与电源 · 109 3.1 冷却设计 (1)变压器绕组匝间电压比较高，骨架均需铣槽定位绕 脉冲变压器整体采用方形油箱结构，脉冲变压器主油 制，保证每匝之间的绝缘距离。随着电压的升高，高电压 箱和速调管副油箱各占一半，主副油箱的油不相通， 副油 下电场分布不均匀，次级骨架槽间距采用随电压升高梯度 箱大小由聚集线圈及速调管尺寸决定。由于损耗大，大于 增加的方式。 2 (2)脉冲变压器骨架材料一般采用环氧酚醛玻璃布板， 60W/m， 变压器采用直接强迫液冷（水冷）方式，在主油 箱四周安装了一组水冷铜管，油箱内灌注45号变压器油。 其酚醛玻璃布浸环氧树脂层压结构，在超高压下材料易分 二次循环水通过安装在变压器油中的铜管，利用冷凝器冷却 层，容易引起爬电产生碳黑，所以对于超高压脉冲变压器 的方