Удосконалення високовольтних імпульсних трансформаторів з напівпровідниковими комутаторами для електротехнологічних установок

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.09.13 "Техніка сильних електричних та магнітних полів". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. У роботі вирішена науково-практичне задача удосконалення високовольтних імпульсних трансформаторів з використанням напівпровідникових комутаторів для електрофізичних установок, що дозволило модернізувати існуючі та створити нові електротехнологічні установки, які створюють сильні імпульсні електричні та магнітні поля. Встановлено, що удосконалення високовольтних імпульсних трансформаторів яке складається в тому, що частини як вторинної так і первинної обмотки рознесені і розташовані не на одному загальному стрижні, а на чотирьох хрестоподібно розташованих частинах розщепленого стрижня магнітопроводу, дозволило зменшити результуючу індуктивність розсіювання цих трансформаторів. Використання їх у двоступеневій схемі генератора імпульсів напруги дозволило створити компактне імпульсне джерело напруги з часом наростання імпульсів 250 нс на ємнісному навантаженні ~1 нФ і напругою до 1 МВ. Досліджено безаварійні раціональні режими роботи в імпульсних трансформаторах з напівпровідниковими комутаторами в генераторах для отримання ІКР з великою частотою проходження імпульсів. Вперше в заводських умовах успішно апробована установка на основі імпульсних трансформаторів з напівпровідниковими ключами в контурі генератора імпульсів напруги для парового риформінгу метану в складі коксівного газу в синтез-газ за допомогою високовольтних імпульсних об'ємних розрядів: коронного і бар'єрного із нікелевим каталізатором у реакторі.Dissertation for competition a technical science candidate degree. Speciality 05.09.13. "High electric and magnetic field engineering". National Technical University "Kharkov Polytechnical Institute", Kharkov, 2015. In this work the scientific and practical problem of improvement of high-voltage pulsed transformers with using semiconductor switches for electrophysical plants has been solved which enabled to modernize existing and to create new electrotechnological plants that generate strong pulsed electric and magnetic fields. It was found that improvement of high-voltage transformers, which consist in that the parts of the secondary and primary windings are separated and placed not at one common core but at four crosswise situated parts of split core of magnetic circuit, enabled to reduce a resulting leakage inductance of the transformers. Using them in two-stage circuit of voltage pulse generator enabled to create a compact pulsed voltage source with pulse rise time 250 ns at a capacitive load about 1 nF and voltage of 1 MV. Accident-free rational operation modes of pulsed transformers with semiconductor switches in generators for creating PCD with high pulse repetition frequency have been investigated. For the first time in the factory conditions a plant on the basis of pulsed transformers with semiconductor switches in the circuit of the generator of voltage pulses for steam reforming of methane as part of coke-oven gas into synthesis gas with help of high-voltage pulsed volumetric discharges: corona and barrier discharge with nickel catalyst in the reactor, has been successfully test-operated.