[发明专利]一种高温超导高压变压器及其应用

说明书

技术领域

本发明属于变压器技术领域，特别涉及一种高温超导高压变压器，及其作为低电流高压电源的应用。 

背景技术

由于利用传统铜质导线绕制的变压器线圈具有较高的内阻，电流传导密度低，导致了当高压变压器的次级线圈需要产生非常高的输出电压时，其初级线圈功耗大，且所需输入电压较高，不能在容易实现的低输入电压条件下工作，且功耗大，因此实际运行不方便且成本高。随着高温超导材料及其相应技术的发展，制作高温超导大电流低电阻损耗线圈已可实现。利用高温超导技术，可以设计制作高压或超高压变压器，使其供电电源电压和功率降低，以及变压器自身损耗降低。 

公开号为CN 1787131A，名为“超导变压器”的发明专利，公开了一种包括有铁心、超导线圈和低温容器的超导变压器。但该专利技术中的初级线圈和次级线圈均采用需要冷却的高温超导体，为电力(电网)应用型，其线圈绕制圈数相对较少，且由于其结构特点，无法在低输入电压条件下得到非常高的输出电压，而不能用以作为专用于产生高压的变压器。 

发明内容

本发明的目的就是针对现有传统变压器和超导变压器技术的不足，提供一种利用复合高温超导导线绕制大电流初级线圈、使得需求工作电压降低、损耗降低、能够输出低电流的高压或超高压的高温超导高压变压器，以及将制得的高温超导高压变压器作为一种具有普遍应用意义的低电流高压电源，应用于任何需要高电压低电流的场合。 

为实现上述目的，本发明的技术方案如下： 

一种高温超导高压变压器，包括铁心、初级线圈和次级线圈，初级线圈通过大电流引线与外部电源相连，次级线圈通过高压输出端口输出高压电；初级线圈由复合高温超导导线或高温超导初始带材绕制，是大电流低电阻损耗线圈，次级线圈采用传统高压线圈技术绕制；初级线圈置于低温容器中，利用制冷液或制冷机(4K-室温范围温度可控)冷却。制冷机冷却采用传导制冷工作模式，制冷液冷却采用简便浸泡方案。 

由于初级线圈采用了复合高温超导导线或高温超导初始带材，与绕制线圈的传统铜导线相比，传导电流密度大大提高，可大大减少初级线圈的圈数和体积，同时减少了初级线圈的电阻损耗，即I²R≈0，效率提高；由于提高传导电流密度和减小电阻损耗，降低了对供电电源电压的要求，因而所述高温超导高压变压器正常工作的技术要求更易实现，实用性更好。次级线圈仍然采用有多圈特点的传统高压线圈技术而非复合高温超导导线绕制，次级线圈圈数较多，易产生低电流的高压或超高压输出。又由于初级线圈的电流密度大大提高，获得相同功率和输出电压所需的初级线圈圈数大大减少，进而使得次级线圈的圈数相对于非超导变压器的次级线圈圈数而言大大减少，导致次级线圈的内耗降低， 并减少次级线圈的回路电阻，大大提高所述高温超导高压变压器的性能和使用效果。