專(zhuān)利名稱(chēng)：電磁裝置的制作方法
〔發(fā)明領(lǐng)域〕本發(fā)明涉及一種以電力為目的的電磁裝置，其含有一產(chǎn)生磁場(chǎng)的電路，該電路包括至少一具有一絕緣系統(tǒng)的導(dǎo)電體。該電磁裝置可被使用在任何電連接線上。其功率范圍可從VA高至1000MVA。其主要目的是應(yīng)用在高電壓，可高達(dá)今日使用的最高傳輸電壓。
本發(fā)明的第一方面，是企圖使用一轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)。該電機(jī)含有同步電機(jī)，其主要是做為連接至配電網(wǎng)路及輸電網(wǎng)路等以下稱(chēng)為電力網(wǎng)路之發(fā)電機(jī)。該等同步電機(jī)亦被使用做為電動(dòng)機(jī)及可供相位補(bǔ)償以及電壓控制，即該同步電機(jī)是作為機(jī)械性空轉(zhuǎn)機(jī)。其技術(shù)領(lǐng)域仍包含雙進(jìn)給機(jī)、異步換流級(jí)聯(lián)、外極心電機(jī)、同步通量電機(jī)及異步電機(jī)。
本發(fā)明的另一方面，是該電磁裝置由一變壓器或一電抗器所形成。變壓器是被使用于所有電能的傳輸與分配，其任務(wù)是允許兩個(gè)以上之電性系統(tǒng)之間電能的交換，且基于此一任務(wù)，電磁感應(yīng)是以一已知方式被使用。主要使用于本發(fā)明的變壓器屬于所謂的電力變壓器，其具有一從數(shù)百KVA高至超過(guò)1000MVA的額定功率，該額定功率含有一額定電壓由3-4KV高至相當(dāng)高的傳輸電壓，400KV至800KV或更高。
雖然以下有關(guān)第二方面的已知技術(shù)的描述主要是關(guān)于電力變壓器，本發(fā)明仍可應(yīng)用于電抗器，如所周知，其可被設(shè)計(jì)成單相及三相電抗器。關(guān)于絕緣系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，原則上，電抗器及變壓器具有相同實(shí)施例。因此，電抗器可采用空氣絕緣、油絕緣、自身冷卻及油壓冷卻等。雖然電抗器有一繞組(每一相)且可被設(shè)計(jì)成具有或不具有磁心，已知技術(shù)的描述仍與電抗器有相當(dāng)大的關(guān)連。
該感應(yīng)電磁的電路在一些實(shí)施例可以是空氣環(huán)繞但包含一規(guī)定的磁心，該磁心是為疊板狀、標(biāo)準(zhǔn)或定向、板狀或其它形狀，例如非均相或以粉末為基質(zhì)、物質(zhì)的、或其它可允許一交流通量的作用者，該電路亦包含一繞組。該電路常包含某種冷卻系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的例子中，繞組可被安裝于電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子內(nèi)，或者皆安裝于兩者內(nèi)。
本發(fā)明亦包含在一電磁裝置內(nèi)控制電場(chǎng)的方法及制造磁路的方法。
〔已知技術(shù)之描述〕
為能夠解釋及描述本發(fā)明，以下將討論關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)及電力變壓器方面的已知技術(shù)。
轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)該轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)將以同步電機(jī)舉例說(shuō)明。該說(shuō)明的第一部分大致上是關(guān)于該電機(jī)的磁路及根據(jù)經(jīng)典技術(shù)該磁路如何被組成。在大部分例子中磁路是被裝設(shè)于定子，因此以下正常情況下，磁路將被當(dāng)做成具有一疊板鐵心(laminated core)的定子，磁路的繞組被當(dāng)做成定子的繞組，及供繞組之用在疊板鐵心內(nèi)的凹槽將被當(dāng)做定子凹槽或只是凹槽。
大部分的同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子內(nèi)具有一磁場(chǎng)繞組，其中主通量是由直流電流所產(chǎn)生，以及在定子內(nèi)有一交流繞組，該同步電機(jī)一般為三相設(shè)計(jì)。有時(shí)候，該等同步電機(jī)被設(shè)計(jì)成具有突狀極心(salient poles)。后者在轉(zhuǎn)子內(nèi)具有交流繞組。
大型的同步電機(jī)的定子本體常被做成焊接結(jié)構(gòu)的板鋼。其疊板鐵心通常由涂有清漆0.35或0.5mm的電板(electric sheet)做成。對(duì)于較大型的電機(jī)，電板是被沖制成段狀，其借助于楔(wedges)/或楔形榫(dovetails)連接至定子本體。該疊板鐵心是借助壓力指梁及壓力盤(pán)支持。
關(guān)于同步電機(jī)之繞組的冷卻，可使用三種不同的冷卻系統(tǒng)。
在氣流冷卻的例子中，定子繞組及轉(zhuǎn)子繞組皆由流過(guò)的冷卻氣流冷卻。冷卻氣流的通道位于定子疊板鐵心，及轉(zhuǎn)子內(nèi)。為借助氣流徑向通風(fēng)及冷卻，至少用于中型及大型電機(jī)內(nèi)的板狀鐵心被分隔成堆以使徑向及軸向通風(fēng)道安置于鐵心內(nèi)。冷卻氣流可由周?chē)諝饨M成，但在高功率下，大致上使用一具有熱交換器的閉合式冷卻系統(tǒng)。氬氣流冷卻被使用于輪機(jī)發(fā)電機(jī)及大型的同步補(bǔ)償器(synchronous compensator)。該冷卻方法之運(yùn)作是與具有熱交換的空氣冷卻方式一樣，但可以使用氬氣取代空氣做為冷卻劑。氬氣較空氣具有好的冷卻容量，但其造成密封及測(cè)漏上的困難。已知使用水冷卻在高功率的輪機(jī)發(fā)電機(jī)的定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組上。冷卻通道成管狀，裝設(shè)于定子繞組之導(dǎo)體內(nèi)。大型電機(jī)所面臨的問(wèn)題是其冷卻不均勻，以致造成電機(jī)上的溫度差異。
定子繞組是裝設(shè)于板狀鐵心之凹槽(slots)內(nèi)，該等凹槽通常具有矩形或梯形的截面積。每一繞組相包含有一些串聯(lián)的線圈組且每一線圖組包含一些串聯(lián)的線圈。線圈的不同部分被設(shè)計(jì)成裝設(shè)于定子內(nèi)的線圈側(cè)及裝設(shè)于定子外部的線圈端。一線圈含有一個(gè)在高度及/或?qū)挾壬暇奂黄鸬膶?dǎo)體。每一導(dǎo)體之間有一薄絕緣體，例如是環(huán)氧樹(shù)脂/玻璃纖維。
以線圈絕緣體使線圈與凹槽絕緣，也就是，絕緣體被用以對(duì)抗電機(jī)相對(duì)于接地的額定電壓。至于絕緣材料，各種塑膠、清漆及玻璃纖維材料皆可被使用。通常使用所謂的云母帶，是云母與硬質(zhì)塑膠的混合物，其特別被制造提供抗阻以對(duì)抗可快速擊穿絕緣體的局部放電。通過(guò)將云母帶纏繞在線圈上數(shù)層而將絕緣體應(yīng)用線圈上。該絕緣體被充填于線圈，然后線圈側(cè)被涂上以煤碳為基質(zhì)的涂料以改良線圈與連接至接地電位之周?chē)ㄗ拥慕佑|。
繞組的導(dǎo)體面積由討論中的電流強(qiáng)度及使用的冷卻方式所決定。導(dǎo)體及線圈通常為矩形以使凹槽內(nèi)的導(dǎo)體材料量最大化。典型的線圈系由所謂的羅拔桿(Roebel bars)形成，其中某些桿可制成空心以裝填冷卻劑。一羅拔桿包含數(shù)個(gè)矩形、并聯(lián)的銅導(dǎo)體，其等沿著凹槽被轉(zhuǎn)成360°。環(huán)鋒桿(Ringland bars)轉(zhuǎn)成540°，且其它換位(transpositions)仍可能發(fā)生。換位是用以避免循環(huán)電流的發(fā)生，從磁場(chǎng)的觀點(diǎn)來(lái)看，該電流產(chǎn)生于導(dǎo)體材料的截面。
基于機(jī)械性及電性的考慮，一電機(jī)無(wú)法制成任何大小。電機(jī)之功率實(shí)質(zhì)上是由三個(gè)因素決定-繞組的導(dǎo)體面積。在正常操作溫度下，銅，例如具有一最大值為3-3.5A/mm2。
-定子及轉(zhuǎn)子材料的最大通量密度(磁通量)。
-絕緣材料的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，即所謂的介電強(qiáng)度。
多相位交流繞組被設(shè)計(jì)成不是單層就是雙層繞組。在單層繞組的例子中，每一凹槽僅有一個(gè)線圈側(cè)。在雙層繞組的例子中，每一凹槽有兩個(gè)線圈側(cè)。雙層繞組通常被設(shè)計(jì)成菱形繞組，而單層繞組其與本發(fā)明之連接線相關(guān)，可以被設(shè)計(jì)成菱形的繞組或同心的繞組。在菱形繞組的例子中，只有一個(gè)線圈跨距(coil span)(或者可能兩個(gè)線圈跨距)發(fā)生。而平坦的繞組被設(shè)計(jì)成同心繞組，也就是，具有相當(dāng)大的線圈寬度變化。線圈寬度意指同一線圈中兩線圈側(cè)之間在圓形寬度之距離，不是與相關(guān)的繞組有關(guān)就是與數(shù)個(gè)中間的槽距有關(guān)。通常，不同的弦桿(chording)變體被使用，例如分?jǐn)?shù)節(jié)距(fractional pitch)，其給予繞組理想的特性。繞組的形態(tài)實(shí)質(zhì)上是描述凹槽內(nèi)的線圈，也就是線圈側(cè)，是如何在定子外部，即線圈端被連接在一起。
在定子的疊板鐵心外部，線圈不具有經(jīng)涂料半導(dǎo)體性質(zhì)的接地電位層。線圈端通常具有電場(chǎng)控制，該電場(chǎng)控制是由所謂的可保護(hù)電暈之清漆形成，其可使徑向電場(chǎng)轉(zhuǎn)成軸向電場(chǎng)，其意味著線圈端的絕緣是在相對(duì)于接地的高電壓發(fā)生。該情況有時(shí)候引起線圈端區(qū)域的電暈，此一電暈可能具有破壞性。在線圈端所謂的電場(chǎng)控制點(diǎn)引起轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的一些問(wèn)題。
通常，所有巨型電機(jī)被設(shè)計(jì)成雙層繞組及同樣大的線圈。每一線圈裝設(shè)是使得其一側(cè)在一繞組層內(nèi)及另一側(cè)在另一繞組層內(nèi)。其意指所有的線圈在線圈端互相交叉。假如使用多于兩層的繞組層，這些交叉將使得繞組的運(yùn)作困難且損壞線圈端。
已知同步電機(jī)/發(fā)電機(jī)與電力網(wǎng)路的連接須經(jīng)由一Δ/Y連接的所謂的升壓變壓器，因?yàn)殡娏W(wǎng)路的電壓通常高于轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的電壓。與同步電機(jī)一起，該變壓器因此構(gòu)成一設(shè)備的整體。該變壓器造成額外費(fèi)用且引起系統(tǒng)的整體效率降低的不便。假如可以制造具相當(dāng)高電壓的電機(jī)，該升壓的變壓器將可省略。
過(guò)去數(shù)十年間，對(duì)于較高電壓的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)其較之已往設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的要求增加了。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，具有一良好線圈制造產(chǎn)量的同步電機(jī)其可達(dá)到的最大電壓大約是25-30KV左右。
某些欲達(dá)到同步電機(jī)設(shè)計(jì)之新進(jìn)展的企圖被描述，特別是，刊載于J.Elektrotechnika,No.1,1970,pp.6-8，標(biāo)題為“水及油冷卻之輪機(jī)發(fā)電機(jī)TVM-300”之論文、U.S.4,429,244“發(fā)電機(jī)之定子“及蘇俄專(zhuān)利文件CCCP專(zhuān)利955369。
描述于J.Elektrotechnika的水及油冷卻同步電機(jī)欲使電壓高達(dá)20KV。該論文描述一種由油/紙絕緣體可使定子完全沉浸在油里，該油在使用做為絕緣體的同時(shí)亦可做為冷卻劑。為防止油從定子漏向轉(zhuǎn)子，一介電油隔離環(huán)被裝設(shè)于鐵心的內(nèi)表面。定子繞組系由具有扁圓形空心形狀的導(dǎo)體形成，該定子繞組具有油及紙絕緣系統(tǒng)。線圈側(cè)與其絕緣體通過(guò)楔(wedges)固定在矩形截面的凹槽內(nèi)，至于冷卻油是使用于空心導(dǎo)體內(nèi)及定子壁內(nèi)的孔洞。然而，該等冷卻系統(tǒng)在線圈端處引起相當(dāng)大數(shù)目之油及電的接頭(connections)。該厚絕緣體亦造成導(dǎo)體曲率半徑的增加，其接著增加了繞組懸垂(winding overhang)的大小。
上述美國(guó)專(zhuān)利是關(guān)于一同步電機(jī)之定子部件，該同步電機(jī)包含一由具有梯形槽的疊板狀磁心，該等梯形槽供定子繞組用。該等凹槽系逐漸變小，因?yàn)槌D(zhuǎn)子內(nèi)部的定子的絕緣體系較小，且于轉(zhuǎn)子內(nèi)部的繞組部分最接近中立點(diǎn)(neutral point)。除此之外，該定子部含有一最接近磁心內(nèi)面的介電油隔離圓柱體。該定子部其相對(duì)于不具備該環(huán)之電機(jī)可能提高磁化強(qiáng)度的要求。該定子繞組由浸油的電纜制成，在每一線圈層中的這些電纜具有相同直徑。這些線圈層借助于凹槽內(nèi)的間隔裝置(spacers)互相隔開(kāi)且通過(guò)楔固定。繞組特殊之處在于其含有兩個(gè)串聯(lián)、所謂的半繞組。該二半繞組之一安裝于一絕緣套筒內(nèi)部中心。定子繞組的導(dǎo)體由周?chē)挠皖?lèi)冷卻。在系統(tǒng)內(nèi)含有大量油的不足會(huì)導(dǎo)致漏油的危險(xiǎn)及因故障可能導(dǎo)致的相當(dāng)量的清潔工作。位于凹槽外面的絕緣套筒部分具有一圓筒狀部及一圓錐形端，該圓錐形端由攜帶電流層加強(qiáng)，而該位于凹槽外面的絕緣套筒部分之責(zé)任是控制電纜進(jìn)入端部繞組處的電場(chǎng)強(qiáng)度。
CCCP955369明顯地企圖提高同步電機(jī)的額定電壓，該同步電機(jī)的油冷卻定子繞組含有在所有線圈層內(nèi)大小一樣的已知高電壓電纜。該電纜系安置于定子凹槽內(nèi)，該定子凹槽為圓形，于徑向裝設(shè)對(duì)應(yīng)電纜截面積的開(kāi)口及供固定填充冷卻劑之用的必要空間。各個(gè)徑向裝設(shè)的繞組層被包圍且固定在絕緣管內(nèi)。絕緣隔片(insulating spacer)將這些管子固定在定子凹槽內(nèi)。由于屬于油冷卻，故仍須一內(nèi)部介電環(huán)以密封油冷卻劑防止內(nèi)部有空氣縫隙。該設(shè)計(jì)在不同的定子凹槽之間亦展現(xiàn)一非常窄的徑向中央部，其意指一大量的凹槽漏電磁束，此一大量的漏電磁束相當(dāng)影響電機(jī)磁化強(qiáng)度要求。
EPRI、EL-3391研究所于1984年一篇報(bào)告中，提出無(wú)須中間變壓器即可連接電機(jī)至電力網(wǎng)路的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)其可達(dá)到更高電壓的電機(jī)概念。此一解決方法經(jīng)調(diào)查證實(shí)可提高效率及提供相當(dāng)大經(jīng)濟(jì)效益。在1984年開(kāi)始發(fā)展發(fā)電機(jī)以便直接連接至電力網(wǎng)路被認(rèn)為可行的主要原因是當(dāng)時(shí)超導(dǎo)轉(zhuǎn)子已被制造。超導(dǎo)磁場(chǎng)的巨大磁場(chǎng)容量使得使用一足夠厚的空氣縫隙繞組以抵抗電應(yīng)力成為可能。依據(jù)設(shè)計(jì)一磁電力其具有一繞組一一所謂的單石圓柱體電樞(monolith cylinder armature)，其中該繞組含有兩個(gè)導(dǎo)體圓柱體，其等同心地安置在三個(gè)圓柱形絕緣殼體內(nèi)且整體構(gòu)造系無(wú)須齒器(teeth)而被固定在鐵心上，一高電壓的旋轉(zhuǎn)電機(jī)被認(rèn)為可直接連接至一電力網(wǎng)路。其解決方法在于主絕緣體必須有足夠厚度以與網(wǎng)路對(duì)網(wǎng)路及網(wǎng)路對(duì)接地的電壓相抗衡。該絕緣系統(tǒng)是回顧現(xiàn)有技術(shù)之后，經(jīng)判斷必須增加至一較高電壓，其通常使用于電力變壓器且由充滿(mǎn)介電流體的纖維素壓力板組成。此一建議性解決方法的明顯不足在于除了需要一超導(dǎo)轉(zhuǎn)子外，尚需要一非常厚的絕緣體，其增加了電機(jī)的大小。線圈端必須使用油或氟里昂絕緣及冷卻以控制在端處的巨大電場(chǎng)。整體電機(jī)必須密封以防止液體介電質(zhì)吸收大氣中濕氣。
依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)制造轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)時(shí)，其繞組是使用導(dǎo)體與絕緣系統(tǒng)經(jīng)數(shù)步驟制造，其中該繞組在安裝在磁路之前必須預(yù)成形。繞組安裝在磁路之后，須施行浸透以制備絕緣系統(tǒng)。
電力變壓器/電抗器為將本發(fā)明的電力變壓器/電抗器放在適當(dāng)?shù)纳舷挛年P(guān)聯(lián)中而能描述出本發(fā)明的新突破及其對(duì)已知技術(shù)所提供的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)的電力變壓器的相當(dāng)完整的描述及當(dāng)計(jì)算、設(shè)計(jì)、絕緣、接地、制造、使用、測(cè)試、運(yùn)送等這些變壓器所面臨到的限制及問(wèn)題在以下先予提出。
純粹就一般觀點(diǎn)而言，一電力變壓器的首要任務(wù)系允許通常為相同頻率但不同電壓的兩個(gè)或更多的電力系統(tǒng)之間電能的交換。
已知的電力變壓器包含一變壓器鐵心，以下稱(chēng)做鐵心，經(jīng)常由定向疊板、矽鐵制成。該鐵心包含若干鐵心柱(core limbs)，這些鐵心柱通過(guò)軛鐵(yokes)連接在一起以形成一個(gè)或多個(gè)鐵心視窗。具有該種鐵心的變壓器通常稱(chēng)做鐵心變壓器。這些鐵心柱周?chē)腥舾衫@組。該若干繞組一般稱(chēng)做初級(jí)、次級(jí)或控制繞組。在電力變壓器的情況下，這些繞組即實(shí)際地沿著鐵心柱的長(zhǎng)度同心排列及分布。該鐵心變壓器通常具有圓形線圈及逐漸變小的鐵心柱截面以盡可能緊密地填滿(mǎn)線圈。
尚有其他已知的鐵心設(shè)計(jì)形態(tài)，例如包含在所謂的殼狀變壓器的鐵心。這些鐵心經(jīng)常被設(shè)計(jì)成具有矩形線圈及矩形鐵心柱截面。
位于上述電壓范圍較低部分的已知電力變壓器，有時(shí)被設(shè)計(jì)以空氣冷卻以帶走無(wú)法避免的固有損失。為避免接觸，及可能地降低變壓器的外在磁場(chǎng)，通常該變壓器被供以一具有通風(fēng)口的外部轂體。
而大部分的已知變壓器是以油冷卻的。原因之一是油具有做為絕緣介質(zhì)此一額外非常重要的功能。一油冷卻及油絕緣的電力變壓器由一外槽所包圍，從以下的描述將可清楚地看出，對(duì)此將有相當(dāng)高的需求。通常線圈的水冷卻裝置被提供。
以下之?dāng)⑹龃蟛糠质顷P(guān)于填滿(mǎn)油之電力變壓器的。
變壓器的繞組是由一若干串聯(lián)線圈圈數(shù)構(gòu)成的一或數(shù)個(gè)串聯(lián)線圈形成。除此以外，這些線圈具有一特別裝置可允許線圈端部間的轉(zhuǎn)換。此一裝置可設(shè)計(jì)成撥換方式(changeover)，其借助于螺旋接合的幫助或更通常是借助于一特殊的可在槽附近操作的撥換開(kāi)關(guān)的幫助。一變壓器在電壓之下產(chǎn)生撥換時(shí)，該拔換開(kāi)關(guān)被當(dāng)作一負(fù)載分接頭轉(zhuǎn)換器，然而在其他狀態(tài)它被當(dāng)作一不帶電的分接頭轉(zhuǎn)換器。
關(guān)于高功率范圍的油冷卻及油絕緣電力變壓器，該負(fù)載分接頭轉(zhuǎn)換器的斷裂元件被安置在裝滿(mǎn)油的特殊容器內(nèi)，該容器直接連接至變壓器的外槽。該斷裂元件經(jīng)由一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸純粹機(jī)械性操作且被安排以致在轉(zhuǎn)動(dòng)期間當(dāng)接觸是打開(kāi)時(shí)可獲得快速移動(dòng)及當(dāng)接觸關(guān)閉時(shí)獲得較慢移動(dòng)。然而，該負(fù)載分接頭轉(zhuǎn)換器被裝設(shè)于實(shí)際變壓器的外槽。操作期間，引起電弧及電花。此導(dǎo)致容器內(nèi)油的裂解。為獲得較少電弧以致較少煙灰形成及在接觸上有較少磨損，該負(fù)載分接頭轉(zhuǎn)換器通常連接至變壓器的高電壓端處。這是由于在高電壓處須要被個(gè)別阻斷及連接的電流與負(fù)載分接頭轉(zhuǎn)換器連至低電位處時(shí)的情況相比要小。對(duì)于裝滿(mǎn)油的常規(guī)電力變壓器的故障統(tǒng)計(jì)顯示出負(fù)載分接頭轉(zhuǎn)換器常引起故障。
在油冷卻及油絕緣電力變壓器的低功率范圍，該負(fù)載分接頭轉(zhuǎn)換器及其等斷裂元件皆裝設(shè)于外槽內(nèi)部。此意味著操作期間由電弧造成的油裂解的上述問(wèn)題等影響整個(gè)油系統(tǒng)。
從施予或應(yīng)電壓觀點(diǎn)來(lái)看，廣泛言之，靜態(tài)地橫跨于一繞組之電壓，其系被均等地分配在繞組的每一圈，也就是在所有線圈圈數(shù)上電壓系相等。
然而，從電位觀點(diǎn)來(lái)看，情況則完全不一樣。繞組的一端通常接地。然而，此意指每一圈線圈的電位是由最靠近接地電位的線圈圈的實(shí)際零電位線性增加至在繞組的對(duì)應(yīng)于施予電壓的另一端的線圈圈電位。
此一電位分配決定了絕緣系統(tǒng)的組成，因?yàn)樵诶@組相鄰的線圈圈之間及每一圈與接地間有足夠的絕緣體是必要的。
個(gè)別線圈上的圈數(shù)通常被聚集成一幾何上同向單元，物理上與其他線圈相界定。這些線圈之間的距離仍是由產(chǎn)生于線圈之間的介電應(yīng)力決定。此意味著線圈間仍需要某一絕緣距離。根據(jù)上述，對(duì)于那些在局限于線圈內(nèi)的電位的電場(chǎng)之內(nèi)的其它導(dǎo)電物體，也需要足夠的絕緣距離。
由上所述，明顯地，對(duì)于個(gè)別的線圈，物理上相鄰的導(dǎo)體元件之間內(nèi)在電位差相當(dāng)?shù)?，然而與其他金屬體-亦包括其它線圈-的外在電壓差可能相當(dāng)高。該電位差是由磁感應(yīng)的感應(yīng)電壓及電容性分配的電壓所決定，該電容性分配的電壓可能由變壓器的外在連接線上的一外部連接電性系統(tǒng)所產(chǎn)生。這些可從外部進(jìn)入的電壓類(lèi)型除了操作電壓之外，包含閃電過(guò)電壓及交換過(guò)電壓。
在線圈的電流引線內(nèi)，由于導(dǎo)體周?chē)怕﹫?chǎng)的存在導(dǎo)致額外的耗損。為使這些耗損盡可能地降低，特別是對(duì)于高功率范圍的電力變壓器而言，這些導(dǎo)體通常被分成若干導(dǎo)體元件，通稱(chēng)為線股(strands)，它們?cè)诓僮鏖g系為并聯(lián)。這些線股必須根據(jù)每一線股上的感應(yīng)電壓盡可能為一樣的模式換位，以致每一線股間的感應(yīng)電壓之差異盡可能小而使內(nèi)在循環(huán)電流分量從損耗的角度而言降低到合理值。
依據(jù)已知技術(shù)設(shè)計(jì)變壓器上，其一般目標(biāo)是在所謂的變壓器視窗限定面積內(nèi)有數(shù)量盡可能大的導(dǎo)體，如通常所敘述的其充填因子盡可能高。該可獲得的空間，除了導(dǎo)體材料外，仍包含結(jié)合于線圈的絕緣材料，部分是位于線圈之間及部分是涉及其它金屬部分包括磁心。
該絕緣系統(tǒng)是部分在一線圈/繞組之內(nèi)及部分在線圈/繞組與其它金屬部件之間，其最接近個(gè)別導(dǎo)體元件處常被設(shè)計(jì)成固態(tài)纖維素或清漆基底之絕緣體，及在該導(dǎo)體元件外部設(shè)計(jì)成固態(tài)纖維素及液態(tài)，亦可能是氣態(tài)的絕緣體。具有絕緣體及在此種方式上可能為拉條部件(bracingparts)的繞組提供巨大體積，其受到高電場(chǎng)強(qiáng)度的作用，此高電場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生于變壓器的有效電磁部件內(nèi)及其周?chē)?。為了能夠預(yù)先決定所引起的電介質(zhì)應(yīng)力及冒最低故障之險(xiǎn)以得到一注明尺寸，需要有關(guān)于絕緣材料性能的良好知識(shí)。同樣重要的是獲得不會(huì)改變或降低絕緣特性的周?chē)h(huán)境。
高電壓電力變壓器的現(xiàn)階段占優(yōu)勢(shì)的絕緣系統(tǒng)含有纖維材料做為固態(tài)絕緣體及變壓器油作為液態(tài)絕緣體。該變壓器的油以礦油為基礎(chǔ)。
該變壓器油具有雙重功能，除了絕緣的功能之外，其可移除變壓器之散熱而冷卻鐵心、繞組等。油冷卻需要一油泵浦、一外部冷卻元件、一脹縮聯(lián)結(jié)器等。
變壓器外部連接線與直接連接的線圈/繞組之間的電連接關(guān)系，被當(dāng)做是一絕緣套，用于套在經(jīng)過(guò)外槽的一導(dǎo)電性連接接線上，該外槽在裝滿(mǎn)油的電力變壓器中用以包圍該變壓器。該絕緣套通常是一分開(kāi)固定于該外槽的分離元件，其經(jīng)設(shè)計(jì)可符合外槽外面與內(nèi)面的絕緣條件，同時(shí)它亦可抵抗電流負(fù)載的發(fā)生與伴生的電流力。上述關(guān)于繞組的絕緣系統(tǒng)的要求條件仍可應(yīng)用在線圈之間、絕緣套與線圈、不同類(lèi)型的交換開(kāi)關(guān)及絕緣套等之間必要的內(nèi)部連接線。
變壓器內(nèi)部所有的金屬元件除了攜帶電流的導(dǎo)體外，通常為接地。依此方式，可避免一不必要的、難以控制的電位增加產(chǎn)生，此一電位增加是由于高電位的電流引線與接地之間電容性電壓分配所引起。此一不必要的電位增加可能造成部分放電，即所謂的電暈。電暈可能在一般驗(yàn)收試驗(yàn)期間顯現(xiàn)，其與額定數(shù)據(jù)、增加的電壓及頻率比較，系部分發(fā)生。電暈在操作期間可造成損壞。
在變壓器的個(gè)別線圈必須具有一機(jī)械注明尺寸使其可抵抗任何應(yīng)力的產(chǎn)生，這些應(yīng)力是在短路期間電流與所導(dǎo)致的電流力的結(jié)果。通常，線圈系設(shè)計(jì)成所產(chǎn)生之電流力在每一個(gè)別線圈之內(nèi)被吸收，其可能意味著線圈無(wú)法做成用于正常操作之正常功能的適當(dāng)尺寸。
裝滿(mǎn)油的電力變壓器的一較窄電壓和功率范圍內(nèi)，繞組被設(shè)計(jì)成所謂的板狀繞組。此即是上述的個(gè)別導(dǎo)體是由薄板代替的。以板片繞組的電力變壓器被造成電壓高達(dá)20-30kV，功率高達(dá)20-30MW。
高功率范圍內(nèi)的電力變壓器的絕緣系統(tǒng)，除了需要一相當(dāng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)外，仍需要特殊制造方法以最佳方式利用該絕緣系統(tǒng)的特性。為獲得一良好的絕緣體，該絕緣系統(tǒng)具有一低濕度含量，絕緣體的固體部分將以油浸透且殘留氣囊在固體部分的風(fēng)險(xiǎn)可減至最低。為確保起見(jiàn)，具有繞組的鐵心降入槽之前，執(zhí)行一特殊干燥及沉浸工藝。之后，變壓器降入槽內(nèi)，然后密封該槽。在裝滿(mǎn)油之前，放入變壓器的該槽必須真空。這是通過(guò)一特殊真空處理方式達(dá)成。當(dāng)槽真空時(shí)，即填滿(mǎn)油于槽內(nèi)。
為獲得保證的服務(wù)壽命等，必須以真空處理方式抽真空至幾乎絕對(duì)真空。因此變壓器的該外槽被事先建議設(shè)計(jì)成完全真空而這使得所消耗的材料及制造時(shí)間都相當(dāng)多。
假如在一裝滿(mǎn)油的電力變壓器中產(chǎn)生放電，或者在變壓器的任何部分發(fā)生局部溫度的明顯增加，油將裂解且氣態(tài)產(chǎn)物溶解于油內(nèi)。因此變壓器通常裝有監(jiān)測(cè)裝置用以監(jiān)測(cè)溶解在油內(nèi)的氣體。
基于重量的考慮，大型電力變壓器運(yùn)送時(shí)并不裝填油。原則上，變壓器在顧客處的現(xiàn)場(chǎng)安裝又要求采取更新真空處理方式。除此之外，這還是一個(gè)每當(dāng)打開(kāi)外槽以便采取某些動(dòng)作或檢查所應(yīng)重復(fù)執(zhí)行的處理過(guò)程。
明顯地這些處理過(guò)程非常耗時(shí)及花錢(qián)，且占制造及檢修總時(shí)間的相當(dāng)一部分而在同時(shí)需要獲得廣泛的資源。
常規(guī)電力變壓器的絕緣材料構(gòu)成變壓器總體積的一大部分。高功率范圍的電力變壓器，其油量可在數(shù)百立方米。該油與柴油具有一定的相似點(diǎn)，它是稀釋流體，且該油顯示一相當(dāng)?shù)偷陌l(fā)火點(diǎn)。因此明顯地，在無(wú)意的加熱情況下，例如內(nèi)部飛弧與最終漏油，油與纖維素構(gòu)成不可忽視的火險(xiǎn)。
再者，顯然地，特別是裝滿(mǎn)油的電力變壓器的情況下，存在著相當(dāng)大的運(yùn)送問(wèn)題。此一高功率范圍內(nèi)的電力變壓器可具有高達(dá)l千頓之總重?？梢岳斫獾氖?，變壓器的外部設(shè)計(jì)有時(shí)必須適合于目前的運(yùn)送路線，如橋梁、隧道等。
接著是有關(guān)裝滿(mǎn)油的電力變壓器的已知技術(shù)概述，其可當(dāng)作是常規(guī)變壓器的限制與其問(wèn)題來(lái)描述常規(guī)裝滿(mǎn)油的電力變壓器-包含一外槽，該外槽內(nèi)放置一變壓器，該變壓器含有一具有線圈的變壓器鐵心、用以絕緣與冷卻的油、各種機(jī)械性的拉條裝置等。該外槽有相當(dāng)大的機(jī)械需求，因?yàn)樵撏獠鄄谎b填油而安裝有變壓器時(shí)，能夠?qū)⒃撏獠弁耆檎婵?。該外槽需要非常廣泛的制造及測(cè)試過(guò)程，且其外部巨大的尺寸亦造成相當(dāng)?shù)倪\(yùn)送問(wèn)題-通常含有一所謂的油壓冷卻。該油冷卻方法需要一油泵裝置、一外部冷卻元件、一脹縮容器及一脹縮聯(lián)結(jié)器等-在變壓器的外部連接線與以絕緣套形式固定于外槽的直接連接的線圈/繞組之間具有一電性連接關(guān)系。該絕緣套經(jīng)設(shè)計(jì)可符合外槽外部與內(nèi)部的任何絕緣體的要求。
-含有線圈/繞組，該等導(dǎo)體被分開(kāi)成若干導(dǎo)體元件、線股，該等線股必須被換位使每一線股內(nèi)所感應(yīng)的電壓盡可能相同以致每對(duì)線股之間感應(yīng)電壓的差異可能地小。
-含有一絕緣系統(tǒng)，其部分在線圈/繞組之內(nèi)及部分在線圈/繞組與其他金屬元件之間，該絕緣系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計(jì)成一以固體纖維素或清漆為底、最靠近個(gè)別導(dǎo)體元件的絕緣體，且于該個(gè)別導(dǎo)體元件絕緣系統(tǒng)外部，固體纖維素與一液體，亦可能是氣體的絕緣體。除此之外，相當(dāng)重要的是該絕緣系統(tǒng)顯示一相當(dāng)?shù)偷臐駳夂浚?含有一負(fù)載分接頭轉(zhuǎn)換器其為一整體元件，被油包圍且通常連接至變壓器的高電壓繞組以做為電壓控制；-含有油，其可能引起內(nèi)部部分放電，所謂的電暈-負(fù)載分接頭轉(zhuǎn)換器的電花與其他漏油故障有關(guān)的不可忽視的火災(zāi)危險(xiǎn)；-通常含有一偵測(cè)裝置用以監(jiān)測(cè)溶解于油內(nèi)的氣體，其發(fā)生于油內(nèi)的放電或區(qū)域性溫度升高的情況下；-含有油，在毀損或意外之情況下可導(dǎo)致漏油而造成廣大的環(huán)境破壞。
〔發(fā)明總論〕本發(fā)明的主要目的是提供一電磁裝置，其中至少一或若干上述的缺點(diǎn)及其對(duì)已知技術(shù)的損害可被減低。除此之外，本發(fā)明的第二目的在于設(shè)計(jì)一種方法，其是用于為了電力目的的電磁裝置的電場(chǎng)控制方法，及一種產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的磁路的方法。
主要目的是借助于下文的權(quán)利要求書(shū)所界定的裝置來(lái)達(dá)成，然后首先是權(quán)利要求1,2,3,4及5之任何一項(xiàng)所界定的特征部分。
就廣泛的意義而言，依據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)減少了耗損的發(fā)生，據(jù)此該裝置可以較高效率操作，其原因在于本發(fā)明使得實(shí)質(zhì)上包圍住絕緣系統(tǒng)內(nèi)的該導(dǎo)電體產(chǎn)生的電場(chǎng)成為可能。該耗損的減低致使該裝置的溫度降低，其減少冷卻的需要及使得產(chǎn)生冷卻的裝置可以比常規(guī)方法更為簡(jiǎn)單的方式設(shè)計(jì)。
依據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電體/絕緣系統(tǒng)可以理解成一有彈性的電纜，其意指與至今為常規(guī)技術(shù)的預(yù)先制造的、剛性繞組相比較，在制造與安裝上有實(shí)質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)本發(fā)明所使用的絕緣系統(tǒng)則無(wú)須使用氣態(tài)與液態(tài)絕緣材料。
至于本發(fā)明做為轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的方面，可以以如此高電壓操作該電機(jī)，所述高電壓使得上述Δ/Y連接的升壓變壓器可以被省略。也就是，該電機(jī)可以用較已知電機(jī)明顯高得多的電壓操作而能夠直接連接至電力網(wǎng)路。其意指具有轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的系統(tǒng)的投資費(fèi)用明顯降低，而其總效率卻提高。本發(fā)明減少了繞組某些面積的電場(chǎng)控制方法的需要，該電場(chǎng)控制方法依據(jù)已知技術(shù)是必要的。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明使低磁化與過(guò)磁化的獲得更為容易，該低磁化與過(guò)磁化用于降低電壓與電流彼此不同步時(shí)所產(chǎn)生的無(wú)功效應(yīng)。
至于本發(fā)明做為電力變壓器/電抗器的方面，本發(fā)明，首先，減少電力變壓器裝滿(mǎn)油的需要以及相關(guān)的問(wèn)題與不足。
繞組的設(shè)計(jì)，其包含，一由固態(tài)絕緣材料形成的絕緣體，其沿著繞組長(zhǎng)度的至少一部分，該絕緣體向內(nèi)有一內(nèi)層及向外有一外層，這些層是由半導(dǎo)體材料制成而使得包圍住整個(gè)裝置的電場(chǎng)在繞組里面成為可能。在此使用的固態(tài)絕緣材料指該繞組不含有液體或氣體絕緣體，例如以油的形式。取而代之地，該絕緣體欲由高分子材料制造。該內(nèi)層與外層亦由高分子材料形成，雖然半導(dǎo)體亦為一種高分子材料。
該內(nèi)層與該固態(tài)絕緣體在基本上整個(gè)界面上彼此剛性連接。再者，該外層與該固態(tài)絕緣體亦在介于其間的基本上整個(gè)界面上彼此剛性連接。該內(nèi)層的半導(dǎo)體特性使其等電位操作，據(jù)此，其向外的電場(chǎng)亦相等。該外層亦欲以半導(dǎo)體材料來(lái)制造，其至少有一導(dǎo)電性較高于該絕緣體的導(dǎo)電性致使該外層通過(guò)連接地電位或一相當(dāng)?shù)牡碗娢豢傻入娢贿\(yùn)作以及實(shí)質(zhì)上包圍住該外層向內(nèi)的該導(dǎo)電體產(chǎn)生的電場(chǎng)。另一方面，該外層具有一電阻率足以使該外層的電耗損降至最低。
該絕緣材料與該半導(dǎo)體內(nèi)層及該外層之間的剛性連接在基本上整個(gè)界面上是一致的，因此沒(méi)有凹處、孔洞或其他類(lèi)似者產(chǎn)生。依據(jù)本發(fā)明所欲達(dá)到的高電壓，其可能造成的電與熱負(fù)載將加予絕緣材料相當(dāng)?shù)呢?fù)擔(dān)。已知所謂的部分放電，PD，通常造成在高電壓裝置的絕緣材料上的一嚴(yán)重問(wèn)題。假如在一絕緣層上產(chǎn)生凹處、孔洞或其他類(lèi)似者，內(nèi)部電暈放電可能在高電壓發(fā)生，而使該絕緣材料逐漸裂解，其結(jié)果可能是整個(gè)絕緣體破壞。此可導(dǎo)致該電磁裝置嚴(yán)重故障。因此，絕緣體應(yīng)為均相。
該絕緣體的內(nèi)層具有一導(dǎo)電系數(shù)低于導(dǎo)電體的導(dǎo)電系數(shù)，但其足以使內(nèi)層等電位操作，且據(jù)此，使內(nèi)層外在電場(chǎng)相等。此結(jié)合內(nèi)層與電絕緣體在基本上整個(gè)界面的剛性連接，也就是不存在有凹洞等，欲使內(nèi)層的外在電場(chǎng)實(shí)質(zhì)一致以及PD的危險(xiǎn)降至最低。
該內(nèi)層與固態(tài)電絕緣體優(yōu)選由具有實(shí)質(zhì)上相等的熱膨脹系數(shù)的材料制造。同樣地，該外層與固態(tài)絕緣體優(yōu)選是盡可能具有等熱膨脹系數(shù)材料。此意指內(nèi)層與外層及固態(tài)電絕緣體將形成一絕緣系統(tǒng)，其在溫度改變時(shí)如同一單體部分一樣作均勻的熱脹冷縮，而不會(huì)因溫度改變而引起在界面上的任何破壞或瓦解。因此內(nèi)層與外層及固態(tài)絕緣體之間接觸面的貼近被確保并且在延長(zhǎng)的操作期間可維持此種接觸面的貼近。
在絕緣系統(tǒng)上的電負(fù)載降低，其導(dǎo)因于包圍絕緣體之內(nèi)與外層的半導(dǎo)體材料將傾向于形成基本等電位的表面，且以此方式在絕緣體內(nèi)的電場(chǎng)將適當(dāng)?shù)叵喈?dāng)均勻分配在整個(gè)絕緣體的厚度上。
已知，就其本身而言，有關(guān)于高電壓與電能輸送的輸送電纜其設(shè)計(jì)具有一固態(tài)絕緣體的導(dǎo)電體，該固態(tài)絕緣體的內(nèi)層與外層為半導(dǎo)體材料。關(guān)于電能的輸送，長(zhǎng)久以來(lái)系被理解為絕緣體應(yīng)當(dāng)無(wú)缺陷。然而，在用以輸送的電壓電纜內(nèi)，沿著電纜的長(zhǎng)度電勢(shì)并未改變，基本上是等位能的。再者做為傳輸目的的高電壓電纜內(nèi)，由于瞬變發(fā)生，如閃電，可能產(chǎn)生瞬間電位差。依據(jù)本發(fā)明，依據(jù)所附的權(quán)利要求書(shū)，一柔性電纜在電磁裝置上被使用做為繞組。
通過(guò)由較小的、所謂的線股(strands)，其中至少有些是彼此絕緣的，在繞組內(nèi)制造導(dǎo)電體可以達(dá)成另一改良。通過(guò)將這些線股制成具有一相當(dāng)小的截面，優(yōu)選近似于圓形，跨越該等線股的磁場(chǎng)將顯示一與磁場(chǎng)有關(guān)的定幾何形狀，而且渦電流(eddy currents)的發(fā)生減至最低。
依據(jù)本發(fā)明，因此繞組優(yōu)選制成電纜形狀，其至少含有一導(dǎo)電體及先前描述的絕緣系統(tǒng)，該絕緣系統(tǒng)的內(nèi)層圍繞著導(dǎo)體的線股延伸。此一半導(dǎo)體內(nèi)層的外部是電纜的主要絕緣體，由固態(tài)絕緣材料形成。
依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體外層，應(yīng)當(dāng)顯示沿著導(dǎo)體等電位此一電特性。然而，該外層可能未顯示一感應(yīng)電流將沿著其表面流動(dòng)的此一電特性，這種電流流動(dòng)可能導(dǎo)致耗損，接著可能產(chǎn)生不希望的熱負(fù)載。權(quán)利要求8和9所界定的內(nèi)層與外層的電阻記載(在20℃)是有效的。關(guān)于半導(dǎo)體內(nèi)層，其必須具有一足夠的導(dǎo)電系數(shù)以確保電場(chǎng)的等電位，但同時(shí)該層必須具有一電阻率可確使該電場(chǎng)被封住，重要的是該內(nèi)層使導(dǎo)體表面之不規(guī)則性均等化且形成一等電位表面，該等電位表面在與固態(tài)絕緣體的界面上具有一高電位面。該內(nèi)層可被制成具有變化的厚度，但為確使導(dǎo)電體及固態(tài)絕緣體有平坦的表面，該厚度宜在0.5至1mm之間。
本發(fā)明在電磁裝置上使用的這一具彈性的繞組電纜是XIPE(交聯(lián)狀聚乙烯)電纜或一具有EP(乙烯-丙烯)橡膠絕緣體或其他橡膠的電纜的改良，如砂鋼。該項(xiàng)改良包含，尤指，一新設(shè)計(jì)，該新設(shè)計(jì)是關(guān)于導(dǎo)體的線股以及至少在某些實(shí)施例中，電纜不具備機(jī)械性保護(hù)的外殼。然而，依據(jù)本發(fā)明，可以安裝一可傳導(dǎo)的金屬屏蔽物與一外爐頭(outermantel)于半導(dǎo)體外層的外部。該金屬屏蔽物將具有一外部機(jī)械性與電性(如閃電)保護(hù)的特性。該半導(dǎo)體內(nèi)層優(yōu)選位于導(dǎo)電體的電位。為此目的，導(dǎo)電體的至少一線股將是未絕緣的及被裝設(shè)以使該導(dǎo)電體與該半導(dǎo)體內(nèi)層可獲得一良好電接觸。另一方法是不同的線股可交替地與半導(dǎo)體內(nèi)層有電接觸。
依據(jù)上述制造變壓器或電抗器的電纜繞組造成在常規(guī)電力變壓器/電抗器與本發(fā)明的電力變壓器/電抗器之間的電場(chǎng)分配上極大的差異。本發(fā)明由電纜制造的繞組其無(wú)庸置疑的優(yōu)點(diǎn)是電場(chǎng)被包在繞組內(nèi)，因此在半導(dǎo)體外層的外部沒(méi)有電場(chǎng)。由攜帶電流的導(dǎo)體所產(chǎn)生的電場(chǎng)僅發(fā)生在固態(tài)主絕緣體內(nèi)。從設(shè)計(jì)觀點(diǎn)與制造觀點(diǎn)來(lái)看，此意味相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)-制造變壓器之繞組時(shí)，無(wú)須考慮任何電場(chǎng)分配，且已知技術(shù)所提及線股的換位(transposition)可忽略；-變壓器的鐵心設(shè)計(jì)無(wú)須考慮任何電場(chǎng)分配；-繞組的電絕緣體不需要油，也就是，繞組的介質(zhì)環(huán)境可為空氣；-變壓器外部連接線與瞬間連接的線圈/繞組之間不需要特別的電性連接，因?yàn)樵撾娦赃B接，其相反于已知的制法，與繞組為一體；-本發(fā)明的變壓器所需要的制造與測(cè)試技術(shù)與常規(guī)的電力變壓器/電抗器相比更為簡(jiǎn)單，因?yàn)椴恍枰阎夹g(shù)所提及的沉浸、干燥與真空處理。此亦提供相當(dāng)短的制造時(shí)間；-通過(guò)使用本發(fā)明的絕緣體技術(shù)，發(fā)展已知變壓器的磁性部件成為相當(dāng)可能。
本發(fā)明應(yīng)用在轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)時(shí)，可以使在定子上的熱負(fù)載明顯降低。因此，電機(jī)的暫時(shí)性超負(fù)載將不太危險(xiǎn)，且在超負(fù)載下驅(qū)動(dòng)電機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間將不致有損毀的危險(xiǎn)。此給予發(fā)電廠之擁有者相當(dāng)益處，這些擁有者在現(xiàn)今操作受擾亂的情況下，被迫快速轉(zhuǎn)換至其它設(shè)備以確保法律上規(guī)定的輸送條件。
使用本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，其保養(yǎng)費(fèi)可降低相當(dāng)多，因?yàn)檫B接電機(jī)至電力網(wǎng)路時(shí)不須包括電變壓與斷電器于系統(tǒng)內(nèi)。
如上述繞組電纜的半導(dǎo)體外層被連接至接地電位。其目的在于該外層沿著繞組電纜的整個(gè)長(zhǎng)度須實(shí)質(zhì)上保持在接地電位。將半導(dǎo)體外層切割成若干沿著繞組電纜長(zhǎng)度分配的相等部分且每一個(gè)別外層部分可直接連接至接地電位。依此方式沿著繞組電纜的長(zhǎng)度可獲得較佳的一致性。
如上述固態(tài)絕緣體及內(nèi)、外層可通過(guò)例如擠壓，來(lái)完成。其它的技術(shù)亦為可行，例如通過(guò)噴濺物質(zhì)在導(dǎo)體/繞組上可分別形成該等內(nèi)層、外層及絕緣體。
繞組電纜較佳設(shè)計(jì)成具有圓形截面積。然而，其他的截面積依然可被采用以獲致較佳的填密密度(packing density)。
為在轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)上構(gòu)建一電壓，電纜以若干連續(xù)圈數(shù)裝設(shè)于磁心之凹槽內(nèi)。繞組可被設(shè)計(jì)成多層同心電纜繞組以減少線圈端交叉數(shù)目。電纜可設(shè)計(jì)成錐形絕緣體從而以較佳方式使用磁心，在此情況下，凹槽之形狀可適合于繞組的錐形絕緣體。
本發(fā)明轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)一極大優(yōu)點(diǎn)是外層半導(dǎo)體外部的線圈端(coil-end)區(qū)域的電場(chǎng)趨近于零，以及在外層位于接地電位的情況下，其電場(chǎng)無(wú)須控制。此意味著在鐵心板片內(nèi)(sheets)、線圈端區(qū)域或兩者之間過(guò)渡地帶并無(wú)電場(chǎng)集中。
本發(fā)明亦有關(guān)于一種依據(jù)后附的權(quán)利要求41，用以制造磁路的方法，其中一彈性電纜被穿入轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的磁心凹槽內(nèi)的開(kāi)口內(nèi)以作為繞組。因?yàn)樵撾娎|是有彈性的，其可被彎曲，這使得一電纜長(zhǎng)度可以若干圈的方式安置于線圈內(nèi)。之后，線圈端將由電纜的彎曲區(qū)域(bendingzones)組成。電纜亦可依此方式被連接以使其特性在整個(gè)電纜長(zhǎng)度上保持一定。此一方法較之已知技術(shù)更為簡(jiǎn)單。所謂的羅拔桿(Roebelbars)并不具彈性但須制成所希望的形狀。在現(xiàn)今制造轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)時(shí)，沉浸線圈亦是一非常復(fù)雜及昂貴的技術(shù)。
總而言之，因此，本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)相對(duì)于已知的電機(jī)具有不少重要的優(yōu)點(diǎn)。首先，它可直接連接至所有高電壓形態(tài)的電力網(wǎng)路。在此所指的高電壓是超過(guò)10KV，并且高達(dá)電力網(wǎng)路的電壓。另一重要優(yōu)點(diǎn)是一選擇的電位，例如接地電位，沿著整個(gè)繞組一致地傳導(dǎo)，其意味著線圈端區(qū)域可以是緊密的并且在線圈端區(qū)域的拉條裝置(bracing means)可應(yīng)用在實(shí)際的接地電位或其他被選擇的電位。仍有另一重要優(yōu)點(diǎn)是以油為基質(zhì)的絕緣體及冷卻系統(tǒng)亦在轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)消失，這在上文關(guān)于電力變壓器/電抗器的描述中已經(jīng)指出。此意味著不會(huì)有密封的問(wèn)題造成以及不需要上述的介電環(huán)。亦有一優(yōu)點(diǎn)是所有的壓流冷卻(forced cooling)可以做成接地。
〔附圖簡(jiǎn)述〕參考附圖，以下是本發(fā)明實(shí)施例的具體說(shuō)明。
附圖中

圖1是經(jīng)電流調(diào)整之標(biāo)準(zhǔn)電纜的部分示意圖；圖2是本發(fā)明磁路的扇形/或極心螺距(sector/pole pitch)的軸端示意圖；圖3是已知電力變壓器/電抗器的繞組周?chē)妶?chǎng)分布示意；圖4是本發(fā)明電力變壓器實(shí)施例的透視圖；圖5是依據(jù)圖1改良之電纜構(gòu)造的截面示意圖，其具有若干導(dǎo)電體；及圖6是另一種電纜構(gòu)造的截面示意圖，其含有若干導(dǎo)電體，該等導(dǎo)電體是另一種組合方式。
較佳實(shí)施例之詳細(xì)說(shuō)明圖1及圖2的轉(zhuǎn)動(dòng)電極依據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明可以制造磁路的重要條件是以一導(dǎo)電體電纜做為繞組，該導(dǎo)電體電纜具有一固態(tài)絕緣體，該固態(tài)絕緣體具有一介于該絕緣體與位于其內(nèi)的一或多個(gè)導(dǎo)電體之間的半導(dǎo)體內(nèi)層或內(nèi)殼，以及具有一位于該絕緣體外部的半導(dǎo)體外層或外殼。這些電纜可以在其他電力工程領(lǐng)域，也就是電力輸送，使用的標(biāo)準(zhǔn)電纜。為說(shuō)明一實(shí)施例，首先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電纜做一簡(jiǎn)要說(shuō)明。該內(nèi)部攜帶電流的導(dǎo)體含有若干非絕緣線股。一半導(dǎo)體內(nèi)層包圍這些線股。一固態(tài)絕緣層包圍該半導(dǎo)體內(nèi)層。該固態(tài)絕緣層是由具有低電耗損及高擊穿強(qiáng)度的高分子材料形成。具體例子有聚乙烯(PE)及特別是交鏈型聚乙烯(XLPE)以及乙烯-丙烯(EP)。該半導(dǎo)體外層周?chē)晒┮越饘贇んw及一外絕緣殼體。該半導(dǎo)體層由高分子材料組成，例如乙烯-共聚物，其具有一可導(dǎo)電的成分，如可導(dǎo)電的煙灰(soot)或碳煙粉(carbon black)。此種電纜以下將當(dāng)做是一種電力電纜。
圖1是用于轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的繞組的電纜的較佳實(shí)施例。圖中的電纜1包含一攜帶電流的導(dǎo)電體2，該導(dǎo)電體2含有互相換位的非絕緣及絕緣線股。機(jī)電換位(transposed)，經(jīng)擠壓的絕緣線股亦是可以的。這些線股可絞/或換位在復(fù)數(shù)層。該導(dǎo)電體周?chē)幸话雽?dǎo)體內(nèi)層3，其接著由一均勻的固態(tài)絕緣層所包圍。該絕緣層4完全不含有液體或氣體絕緣材料。此一絕緣層4由一半導(dǎo)體外層5包圍。在較佳實(shí)施例中當(dāng)作繞組使用的電纜可配備金屬殼體及外殼套(external sheath)，但并不一定如此。為避免伴隨在半導(dǎo)體外層5的感應(yīng)電流與耗損，宜在位于由鐵心板堆(sheet stack)至端部繞組的過(guò)渡地帶的線圈端點(diǎn)切斷。該切斷被施行使得半導(dǎo)體外層5將被分割成沿著電纜分布的若干部分，該若干部分彼此完全或部分電絕緣。每一切斷部分被連接至接地，因此半導(dǎo)體外層5在整個(gè)電纜長(zhǎng)度內(nèi)將保持或接近接地電位。此意指，在線圈端的固態(tài)絕緣繞組周?chē)?，這些可接觸面，及這些使用若干時(shí)間之后變贓=臟的表面，相對(duì)于地僅具有可忽略的電位，且它們引起的電場(chǎng)可忽略。
為使轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)最佳化，磁路的設(shè)計(jì)，關(guān)于凹槽及齒(teeth)，具有決定性的重要性。如上述，凹槽應(yīng)盡可能接近連接到線圈側(cè)邊的殼體。還希望的是每一徑向方向上的這些齒盡可能地寬。這對(duì)于電機(jī)的耗損、磁化要求等最低化是很重要的。
欲達(dá)到上述的繞組的導(dǎo)電體，比如上述電纜，從若干觀點(diǎn)來(lái)看，使磁心最佳化有許多可能性。以下所述，參照?qǐng)D2轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的定子內(nèi)的一磁路，其顯示本發(fā)明的電機(jī)的扇形/極心螺距6軸端示意圖的實(shí)施例。具有轉(zhuǎn)子極心的轉(zhuǎn)子標(biāo)示為7。通常，該定子由電板疊層的鐵心(laminated core)組成，該電板疊層的鐵心由連續(xù)的扇形板組成。從位于徑向最外端的鐵心背面8，若干齒9朝轉(zhuǎn)子向內(nèi)徑向延伸。于該等齒之間有若干相對(duì)應(yīng)的凹槽10。依據(jù)上述使用電纜11，允許用于高電壓電機(jī)的凹槽深度可大于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可能的深度。這些凹槽的截面朝轉(zhuǎn)子逐漸變細(xì)，因?yàn)槊恳焕@組層其朝往空氣縫隙的電纜絕緣體的需要變得較低。從圖中可明顯看出，凹槽實(shí)質(zhì)上由每一繞組層周?chē)膱A形截面12組成且在這些層之間具有較窄部分13。此一凹槽截面積可當(dāng)做一循環(huán)鏈狀凹槽(cycle chain slot)。如圖2的實(shí)施例，具有三種不同尺寸的電纜絕緣體的電纜被使用，這些電纜以三種相對(duì)應(yīng)的尺寸長(zhǎng)度14、15及16裝設(shè)，也就是，實(shí)際上可獲得一經(jīng)修飾的循環(huán)鏈狀凹槽。該圖亦顯示定子的齒可做成沿著整個(gè)凹槽的深度具有固定的徑向?qū)挾鹊男螤睢?br> 在另一實(shí)施例，做為繞組使用的電纜可以是上述的常規(guī)電纜。通過(guò)拆除在適當(dāng)位置的電纜金屬殼及外殼，該半導(dǎo)體外轂即產(chǎn)生接地。
本發(fā)明提供許多的實(shí)施例，就絕緣體及半導(dǎo)體外層等而言視可獲得的電纜尺寸而定。又，所謂的循環(huán)鏈狀凹槽可被改良超過(guò)此所描述的。
如上述，磁路可位于轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的定子及/或轉(zhuǎn)子內(nèi)。然而，該磁路的設(shè)計(jì)將主要如上所述而與其是否在定子及/或轉(zhuǎn)子內(nèi)無(wú)關(guān)。
當(dāng)纏繞時(shí)，優(yōu)選使用繞組，其可為一多層、同心電纜繞組。此一繞組意味著在線圈端的交叉數(shù)目通過(guò)安置所有線圈在同一組群內(nèi)，而該組群是在另一組群外部徑向方向上而減至最小。此亦允許在不同凹槽的定子繞組的穿入(threading)及制造較為簡(jiǎn)單。因?yàn)楸景l(fā)明使用的電纜是相當(dāng)容易撓曲的，該繞組可以一簡(jiǎn)單之穿入方式(threadingoperation)獲得，其中該可撓曲的電纜穿入在凹槽10內(nèi)的開(kāi)口12中。
電力變壓器/電抗器(圖3及圖4)圖3是常規(guī)電力變壓器/電抗器的繞組周?chē)妶?chǎng)分布的簡(jiǎn)化及基本的示意圖，其中17是一繞組，18是一鐵心以及19代表等電位線，也就是，在這樣的同一條線上的電場(chǎng)是相等。
電位的分配決定絕緣系統(tǒng)的組成，因?yàn)槔@組的相鄰圈之間及繞組每一圈與地之間具有足夠的絕緣體是必須的。該圖顯示繞組的上端傾向于最高絕緣負(fù)載。繞組相對(duì)于鐵心的設(shè)計(jì)及位置實(shí)質(zhì)上是由分布于鐵心視窗上的電場(chǎng)分配決定。
可使用于本發(fā)明的干燥電力變壓器/電抗器的繞組內(nèi)的電纜已借助圖1說(shuō)明。該電纜，如前述，基于特別目的，例如防止在變壓器/電抗器其他區(qū)域過(guò)度電應(yīng)變(electrical strains)，其可配備額外的外層。從幾何尺度的角度來(lái)看，這些電纜將有一介于2-3000平方毫米之間的導(dǎo)體面積及一介于20至250毫米之間的外部電纜。
以下本發(fā)明概述中所描述的電纜所制造的電力變壓器/電抗器之繞組可使用于單向、三相及多相變壓器/電抗器，而與鐵心的形狀無(wú)關(guān)。圖4的實(shí)施例顯示一個(gè)三相疊層鐵心變壓器。該鐵心，按常規(guī)方式，包含有三鐵心柱(core limbs)20、21及22以及支撐軛(retaining yoke)23與24。實(shí)施例中，這些鐵心柱及支撐軛具有逐漸變細(xì)的截面積。
電纜形成的繞組同心地包圍這些鐵心柱。明顯地，圖4的實(shí)施例有三個(gè)同心繞組圈25、26及27。最內(nèi)層的繞組圈25可代表初級(jí)繞組，其他兩個(gè)繞組圈26與27可代表次級(jí)繞組。為使該圖不過(guò)于繁復(fù)，這些繞組的連接線并未示出。其他該圖所顯示的，具有若干不同功能的間隔桿28及29被安裝于這些繞組周?chē)哪承c(diǎn)上。這些間隔桿可由絕緣材料制造以供給某一間隔于這些同心繞組圈之間以作為冷卻、拉條(bracing)等之用。它們亦可由導(dǎo)電性材料形成以成為這些繞組的接地系統(tǒng)部分。
其它電纜設(shè)計(jì)圖5所例示變化的電纜，其元件標(biāo)號(hào)與前述相同，僅加上了表征該實(shí)施例的標(biāo)號(hào)a。在該實(shí)施例中，電纜包含若干導(dǎo)電體2a，它們借助于絕緣體4a互相隔開(kāi)。換言之，該絕緣體4a做為個(gè)別相鄰導(dǎo)電體2a之間的絕緣體及導(dǎo)電體2a與周?chē)g的絕緣體。不同的導(dǎo)電體2a可以不同方式裝設(shè)，此使得整個(gè)電纜有不同的截面積形狀。在圖5所例示的實(shí)施例中導(dǎo)電體2a裝設(shè)在一直線上，其造成一相當(dāng)平坦的電纜截面積。由此可知，電纜的截面積形狀可以有很大的變化。
在圖5中，假設(shè)在相鄰的導(dǎo)電體之間存在一小于相電壓的電壓。更明確地說(shuō)，圖5的這些導(dǎo)電體2a被假設(shè)為在繞組內(nèi)形成不同轉(zhuǎn)，此意味著這些相鄰導(dǎo)電體之間的電壓相當(dāng)?shù)牡汀?br> 如前述，有一半導(dǎo)體外層5a位于絕緣體4a的外部，其由一固態(tài)絕緣材料形成。一半導(dǎo)體內(nèi)層3a被裝設(shè)于每一導(dǎo)電體2a的周?chē)?，即每一?dǎo)電體具有一包圍其本身的半導(dǎo)體內(nèi)層3a。這一3a層依此將盡可能與其所包圍之個(gè)別導(dǎo)電體有相同電位。
圖6中的變型采用了與上述相同的元件標(biāo)號(hào)，僅加入了該實(shí)施例所特有的標(biāo)號(hào)b。再者，在此例中，有若干，更明確地三個(gè)，導(dǎo)電體2b。相電壓被假設(shè)存在于這些導(dǎo)體之間，即一個(gè)比圖5實(shí)施例的導(dǎo)電體2a之間的電壓明顯高得多的電壓。圖6有一半導(dǎo)體內(nèi)層3b，于其內(nèi)安裝有導(dǎo)電體2b。然而，每一導(dǎo)電體2b本身進(jìn)一步由更內(nèi)層30包圍，其具有對(duì)應(yīng)于上述內(nèi)層3b的特性。每一更內(nèi)層30與包圍更內(nèi)層30的層3b之間具有絕緣材料，依此，層3b將成為屬于導(dǎo)電體的半導(dǎo)體更內(nèi)層30外部的等電位層，這些更內(nèi)層30被連接至個(gè)別的導(dǎo)電體2b，其與該導(dǎo)電體有相同電位。
可能的修改明顯地，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解在不悖離本發(fā)明的技術(shù)思想的情況下，若干細(xì)節(jié)的修改或變化是可能的。例如，本發(fā)明并不僅限于上述例示說(shuō)明的特定材料。功能上相等的材料可取代之。至于本發(fā)明絕緣系統(tǒng)的制造，較之?dāng)D壓及噴霧，只要能使各類(lèi)層之間密切接觸，其他技術(shù)亦為可行。再者，可以裝設(shè)額外的等電位層。例如，至少一半導(dǎo)體等電位層可被安裝于內(nèi)層與外層之間的絕緣體中。
權(quán)利要求
1．一種電磁裝置，其含有一產(chǎn)生磁場(chǎng)的電路，該電路包括至少一個(gè)具有一絕緣系統(tǒng)的導(dǎo)電體，其特征在于該絕緣系統(tǒng)含有一由固態(tài)絕緣材料形成的電絕緣體(4)及該絕緣體外部有一外層(5)，此外層(5)的導(dǎo)電系數(shù)大于絕緣體的導(dǎo)電系數(shù)使得該外層通過(guò)接地或連接至一相當(dāng)?shù)偷碾娢荒軌蚴蛊潆娢幌嗟燃皩?shí)質(zhì)上包圍住由外層(5)內(nèi)部的該導(dǎo)電體(2)所造成的電場(chǎng)。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該絕緣系統(tǒng)含有一位于絕緣體(4)內(nèi)部的內(nèi)層(3)，及該至少一導(dǎo)電體(2)位于內(nèi)層(3)的內(nèi)部，以及該內(nèi)層所具有的導(dǎo)電系數(shù)低于該導(dǎo)電體的導(dǎo)電系數(shù)但其足以使該內(nèi)層的電位相等及依此使該內(nèi)層(3)外部電場(chǎng)相等。
3．一種電磁裝置，其含有一產(chǎn)生磁場(chǎng)的電路，該電路包含至少一個(gè)具有絕緣系統(tǒng)的導(dǎo)電體(2)，其特征在于該絕緣系統(tǒng)含有一由固態(tài)絕緣材料形成的電絕緣體(4)，及一位于該電絕緣體內(nèi)部的內(nèi)層(3)，以及至少一個(gè)導(dǎo)電體(2)裝設(shè)于內(nèi)層(3)內(nèi)部，該內(nèi)層的一導(dǎo)電系數(shù)低于該導(dǎo)電體的導(dǎo)電系數(shù)但足以使該內(nèi)層對(duì)于其外部的電場(chǎng)作用相等。
4．如權(quán)利要求3之裝置，其特征在于該絕緣體外部的絕緣系統(tǒng)含有一外層(5)，及該外層有一導(dǎo)電系數(shù)大于絕緣體的導(dǎo)電系數(shù)使得該外層通過(guò)接地或連接至一相當(dāng)?shù)偷碾娢荒軌蚴蛊潆娢幌嗟燃盎旧习鼑∮赏鈱?5)內(nèi)部的該導(dǎo)電體(2)造成的電場(chǎng)。
5．一種電磁裝置，其含有至少一個(gè)具有一絕緣系統(tǒng)的導(dǎo)電體(2)，其特征在于該絕緣系統(tǒng)含有至少兩個(gè)電位層(3,5)，一個(gè)由固態(tài)絕緣材料組成的電絕緣體(4)位于這些層之間，以及這些電位層與該固態(tài)絕緣體實(shí)質(zhì)上具有相似的熱特性。
6．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于該至少一導(dǎo)電體(2)形成至少一感應(yīng)圈。
7．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于該內(nèi)層及/或外層(3,5)含有一半導(dǎo)體材料。
8．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于該內(nèi)層(3)及/或外層(5)有一電阻系數(shù)，它在10-6Ωcm-100KΩcm范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)貫?0-3-1000Ωcm，優(yōu)選為1-500Ωcm。
9．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，該內(nèi)層(3)及/或外層(5)具有這樣的電阻，該層的每米長(zhǎng)度的電阻為50μΩ至5MΩ。
10．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于該固態(tài)絕緣體(4)及該內(nèi)層(3)及/或該外層(5)是由高分子材料形成的。
11．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于該內(nèi)層(3)及/或該外層(5)以及該固態(tài)絕緣體(4)實(shí)質(zhì)上在整個(gè)界面彼此剛性連接。
12．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征于該內(nèi)層(3)及/或該外層(5)以及該固態(tài)絕緣體(4)是由實(shí)質(zhì)上具有相同熱膨脹系數(shù)的材料形成。
13．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于該固態(tài)絕緣體(4)是由擠壓形成的。
14．如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于該內(nèi)層(3)及/或外層(5)由擠壓形成，同時(shí)擠壓該絕緣體(4)。
15．如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于該導(dǎo)電體(2)及其絕緣體系統(tǒng)構(gòu)成一繞組，該繞組是由一可撓曲的電纜(1)形成的。
16．如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于電纜的該至少一導(dǎo)電體的面積是在2-3000mm2范圍內(nèi)，而電纜的外徑是在20-250mm之間。
17．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于該內(nèi)層(3)及/或外層(5)包含一具有導(dǎo)電性成分的高分子材料。
18．如權(quán)利要求2-17之任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于該內(nèi)層(3)與至少一導(dǎo)電體(2)有電性接觸。
19．如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于該至少一導(dǎo)電體(2)含有數(shù)股并且至少一股導(dǎo)電體(2)有至少一部分是單向絕緣的及與內(nèi)層(3)有電性接觸。
20．如權(quán)利要求2-19之任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于內(nèi)層(3b)內(nèi)部有若干導(dǎo)電體(2b)，它們相互絕緣。
21．如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于依據(jù)權(quán)利要求1至20之任一項(xiàng)的一內(nèi)層(3a)裝設(shè)于該若干導(dǎo)電體的每一個(gè)的周?chē)?br> 22．如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于內(nèi)層(3b)內(nèi)部含有更內(nèi)層(30)包圍該若干導(dǎo)電體(2b)的每一個(gè)，這些更內(nèi)層(30)具有對(duì)應(yīng)于內(nèi)層的特性。
23．如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于導(dǎo)電體(2)及其絕緣系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用于高電壓，其適于超過(guò)10KV，特別是超過(guò)36KV，以及優(yōu)選超過(guò)72.5KV。
24．如權(quán)利要求1至2及4-23之任一項(xiàng)所述的裝置，所述外層(5)被劃分為數(shù)個(gè)部分，每個(gè)部分分別地接地或連接至一低電位。
25．如權(quán)利要求1至24之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于其由一轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)組成。
26．如權(quán)利要求25所述的電機(jī)，其特征在于其產(chǎn)生磁場(chǎng)的電路被裝設(shè)于電機(jī)的定子及/或轉(zhuǎn)子內(nèi)。
27．如權(quán)利要求25至26的任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于產(chǎn)生磁場(chǎng)的電路含有一或多個(gè)用于繞組(1)的具有凹槽(10)的磁心(8)。
28．如權(quán)利要求25至27之任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于外層(5)接地，該外層外部的電機(jī)電場(chǎng)在凹槽(10)及線圈端區(qū)域幾近于零。
29．如權(quán)利要求25至28之任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于凹槽(10)形成若干圓柱體開(kāi)口(12)，這些開(kāi)口由這些圓柱體開(kāi)口之間的較窄部分分隔。
30．如權(quán)利要求29所述的電機(jī)，其特征在于凹槽(10)的開(kāi)口截面積減少，其由磁心的背面部分(8)算起。
31．如權(quán)利要求30所述的電機(jī)，其特征在于凹槽(10)的截面積連續(xù)或不連續(xù)減少。
32．如權(quán)利要求25-31之任何一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于其是由一發(fā)電機(jī)、馬達(dá)或同步補(bǔ)償器(synchrous compensator)組成。
33．如權(quán)利要求32所述的電機(jī)，其特征在于發(fā)電機(jī)是水力發(fā)電機(jī)或輪機(jī)發(fā)電機(jī)。
34．如權(quán)利要求25至33之任一項(xiàng)所述的電極，其特征在于在于它直接連接至一高電壓電力網(wǎng)路，所述高電壓適當(dāng)?shù)貫橹辽?6KV，不具備中間變壓器。
35．如權(quán)利要求1至24之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于其是由一電力變壓器/電抗器組成。
36．如權(quán)利要求35所述的電力變壓器/電抗器，其特征在于其含有一磁心。
37．如權(quán)利要求35或36所述的電力變壓器/電抗器，其特征在于它由空氣包圍，因此不具有磁心。
38．如權(quán)利要求35至37之任一項(xiàng)所述的電力變壓器/電抗器，其包含至少兩個(gè)互相隔開(kāi)、電流分離的繞組，其特征在于這些繞組(25-27)以同心圓方式纏繞。
39．一種高電壓的電力設(shè)備或電力網(wǎng)路，其含有至少一個(gè)如權(quán)利要求1-38之任一項(xiàng)所述的電磁裝置。
40．一種控制電磁裝置中電場(chǎng)的方法，該電磁裝置含有一產(chǎn)生磁場(chǎng)的電路其具有至少一繞組(1)，該繞組具有至少一導(dǎo)電體(2)及一電絕緣體(4)位于該導(dǎo)電體外部，該控制電場(chǎng)方法的特征在于該絕緣體(4)由一固態(tài)絕緣材料形成及一外層(5)裝設(shè)于該絕緣層外部，該外層(5)接地或連接至一低電位，其具有一導(dǎo)電系數(shù)較高于絕緣體(4)的導(dǎo)電系數(shù)但低于導(dǎo)電體(2)的導(dǎo)電系數(shù)以致其為等電位層及使電場(chǎng)實(shí)質(zhì)上被包圍在該外層(5)內(nèi)部的繞組內(nèi)。
41．一種轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的磁路產(chǎn)生方法，其中磁路裝設(shè)于轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的定子及/或轉(zhuǎn)子里，且含有一用于一繞組的具有凹槽(10)的磁心，該凹槽(10)具有開(kāi)口(12)，其特征在于可撓曲的電纜(1)當(dāng)做繞組使用及此電纜被穿入這些開(kāi)口(12)。
42．一種電纜的用途，該電纜包含至少一具有一絕緣系統(tǒng)的導(dǎo)電體(2)，該絕緣系統(tǒng)包括至少兩個(gè)電位層及在這些層之間一個(gè)由固態(tài)電絕緣材料形成的絕緣體，其中這些電位層及該固態(tài)絕緣體顯示實(shí)質(zhì)相似的熱性質(zhì)，用以形成電磁裝置中的產(chǎn)生磁場(chǎng)的繞組。
全文摘要
一種電磁裝置,其含有一產(chǎn)生磁場(chǎng)的電路,該電路包括一繞組(1)其具有至少一導(dǎo)電體(2)。該繞組含有一固態(tài)絕緣體(4)由外層及內(nèi)層(3,5)包圍,這些內(nèi)、外層為等電位層及具有半導(dǎo)體特性。該至少一導(dǎo)電體(2)裝設(shè)于半導(dǎo)體內(nèi)層(3)的內(nèi)部。本發(fā)明亦有關(guān)于控制電場(chǎng)的方法,及磁路的產(chǎn)生方法,以及用以形成繞組的電纜使用方法。
文檔編號(hào)H02K3/48GK1226347SQ9719664
公開(kāi)日1999年8月18日 申請(qǐng)日期1997年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月29日
發(fā)明者M·萊永 申請(qǐng)人:瑞典通用電器勃朗勃威力公司