CZ20001906A3 - Electromagnetic device - Google Patents

Electromagnetic device Download PDF

Info

Publication number
CZ20001906A3
CZ20001906A3 CZ20001906A CZ20001906A CZ20001906A3 CZ 20001906 A3 CZ20001906 A3 CZ 20001906A3 CZ 20001906 A CZ20001906 A CZ 20001906A CZ 20001906 A CZ20001906 A CZ 20001906A CZ 20001906 A3 CZ20001906 A3 CZ 20001906A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
electromagnetic device
control
winding
electrical
magnetic
Prior art date
Application number
CZ20001906A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Mats Leijon
Original Assignee
Abb Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Ab filed Critical Abb Ab
Priority to CZ20001906A priority Critical patent/CZ20001906A3/en
Publication of CZ20001906A3 publication Critical patent/CZ20001906A3/en

Links

Abstract

Elektromagnetické zařízení sestává alespoň z jednoho magnetického obvodu (1) a alespoň z jednoho elektrického obvodu (2, 3), tvořeného alespoňjedním vinutím (4, 5). Magnetické a elektrické obvody jsou vzájemně indukčně spojeny. Zařízení dále sestává z řídícího uspořádání (7) k řízení provozu tohoto zařízení. Řídící uspořádání (7)je upraveno k řízení kmitočtu, amplitudy a/nebo fáze, týkající se elektrického výkonu k tomuto zařízení nebo od tohoto zařízení tímto řídícím uspořádáním (7), obsahujícím řídící prostředek (9) pro řízení magnetického toku v magnetickém obvodu (1).The electromagnetic device consists of at least one magnetic circuit (1) and at least one electric circuit a circuit (2, 3) formed by at least one winding (4, 5). Magnetic and electrical circuits are mutually inductive connected. The apparatus further comprises a control arrangement (7) k control the operation of this device. The control arrangement (7) is adapted to control frequency, amplitude and / or phase related electrical power to or from this device by this control arrangement (7) including the control means (9) for controlling the magnetic flux in the magnetic circuit (1).

Description

Elektromagnetické zařízeníElectromagnetic equipment

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká elektromagnetického zařízení, obsahujícího alespoň jeden magnetický obvod a alespoň jeden elektrický obvod alespoň s jedním vinutím, přičemž magnetické a elektrické obvody jsou vzájemně indukčně spojeny, a zařízení dále obsahuje řídící uspořádání k řízení provozu tohoto zařízení.The invention relates to an electromagnetic device comprising at least one magnetic circuit and at least one electrical circuit with at least one winding, wherein the magnetic and electrical circuits are inductively coupled to each other, and the device further comprises a control arrangement for controlling the operation of the device.

Toto elektromagnetické zařízení může být použito v jakémkoliv elektrotechnickém zapojení. Výkon se může pohybovat v rozsahu od VA až do 1000 MVA. Zejména je určeno pro použití s vysokým napětím, až do nejvyššího současně přenášeného napětí.This electromagnetic device can be used in any electrical connection. The power can range from VA up to 1000 MVA. In particular, it is intended for use with high voltages up to the highest simultaneously transmitted voltage.

Podle prvního aspektu vynálezu se předpokládá využití u rotačních elektrických strojů. Takové elektrické stroje zahrnují synchronní stroje, které se hlavně používají jako generátory pro zapojení do distribučních a přenosových sítí, dále běžně označených jako energetické sítě. Synchronní stroje se také používají jako motory a pro kompenzaci fázového posunu a pro řízení napětí, v případě mechanicky nezatížených strojů. Oblast techniky také zahrnuje stroje s dvojitým napájením, asynchronní kaskádní měniče, stroje s vnějšími póly, synchronní indukční stroje a asynchronní stroje.According to a first aspect of the invention, it is envisaged for use in rotary electrical machines. Such electrical machines include synchronous machines which are mainly used as generators for connection to distribution and transmission networks, hereinafter commonly referred to as power networks. Synchronous machines are also used as motors and for phase shift compensation and voltage control in the case of mechanically unloaded machines. The field of technology also includes dual-power machines, asynchronous cascade converters, external pole machines, synchronous induction machines, and asynchronous machines.

Podle druhého aspektu vynálezu je toto elektromagnetické zařízení tvořeno výkonovým transformátorem nebo reaktorem. Transformátory se používají pro všechny typy přenášení a distribuce elektrické energie, a jejich úkolem je umožnit výměnu elektrické energie mezi dvěma nebo více elektrickými soustavami, a pro tento úkol se zcela známým způsobem využívá ··· ·According to a second aspect of the invention, the electromagnetic device comprises a power transformer or a reactor. Transformers are used for all types of electricity transmission and distribution, and are designed to facilitate the exchange of electricity between two or more electrical systems, using a well known way for this task ··· ·

- 2 elektromagnetické indukce. Transformátory, zejména uvažované podle tohoto vynálezu, patří k tak zvaným výkonovým transformátorům, se jmenovitým výkonem od několika set kVA až do více než 1000 MVA, se jmenovitým napětím od 3 až 4 kV do velice vysokých přenosových napětí 400 kV až 800 kV nebo vyšších.- 2 electromagnetic induction. The transformers, particularly contemplated according to the present invention, are so-called power transformers having a rated power of several hundred kVA up to more than 1000 MVA, with a rated voltage of 3 to 4 kV to very high transmission voltages of 400 kV to 800 kV or higher.

I když následující popis dosavadního^ stavu techniky vzhledem k prvnímu aspektu se hlavně týká výkonových transformátorů, je tento vynález také použitelný u reaktorů, jak u jednofázových, tak u třífázových reaktorů. Co se týká izolace a chlazeni, jsou zde v podstatě stejná provedení jako u transformátorů. Takže jsou dostupné reaktory izolované vzduchem a olejem, samočinně chlazené nebo chlazené tlakovým olejem, atd. Ačkoliv mají reaktory jedno vinutí (na fázi) a mohou být konstruovány s magnetickým jádrem nebo bez magnetického jádra, popis stavu techniky se ve velkém rozsahu také týká reaktorů.Although the following description of the prior art with respect to the first aspect mainly relates to power transformers, the present invention is also applicable to reactors, both single-phase and three-phase reactors. As far as insulation and cooling are concerned, there are essentially the same designs as transformers. Thus, air and oil insulated reactors, self-cooled or pressurized oil cooled, etc. are available. Although the reactors have a single winding (per phase) and can be constructed with or without a magnetic core, the description of the state of the art also extends to reactors.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Uvedené alespoň jedno vinutí elektrického obvodu může být v některých provedeních volně vinuto, ale obsahuje zpravidla magnetické jádro z laminované normální nebo orientované vrstvy nebo z jiného, například amorfního nebo práškového materiálu, nebo může obsahovat jakoukoliv jinou funkci za účelem umožnění střídavého magnetického toku, a vinutí. Obvod často obsahuje nějaký druh chladicí soustavy, atd. V případě rotačního elektrického stroje, může být vinutí umístěno ve statoru nebo rotoru tohoto stroje nebo ve statoru i v rotoru. 'The at least one winding of the electrical circuit may be loosely wound in some embodiments, but typically comprises a magnetic core of laminated normal or oriented layer or other, for example, amorphous or powdered material, or may include any other function to allow alternating magnetic flux, and winding . The circuit often includes some kind of cooling system, etc. In the case of a rotating electric machine, the winding may be located in the stator or rotor of that machine or in both the stator and rotor. '

Problémem známých provedení elektromagnetických zařízeníA problem of known embodiments of electromagnetic devices

- 3 shora popsaných typů je, že se zde buď poměrně obtížně dosáhne účinného řízení v určitém rozsahu parametrů, anebo že řídící uspořádání je obvykle poměrně nákladné. V této souvislosti je třeba zdůraznit, že ze stavu techniky generátorů je známé, provádět řízení provozních parametrů pomocí budícího vinutí. Jestliže rotor obsahuje elektromagnety, je toto budící vinutí uspořádáno na rotoru, což má nevýhody, že toto provedení je nákladnější a jeho řízení je obtížnější. V případě rotoru s permanentními magnety, vznikne problém, že řízení elektromagnetického pole není prakticky možné. To samozřejmě přináší mnoho potíží obecně při provádění řízení, a zejména ve speciálních případech jemného řízení. Dalším problémem spojeným s dosavadním stavem techniky je, že běžná navíjecí technika pro získání vinutí je nákladná. Známá provedení také způsobují podstatné energetické ztráty a zahrnují omezení, pokud jde o umístění vinuti v magnetickém obvodu.The three types described above are either that it is relatively difficult to achieve efficient control over a range of parameters here, or that the control arrangement is usually relatively expensive. In this context, it should be pointed out that it is known in the art of generators to control operating parameters by means of an excitation winding. If the rotor comprises electromagnets, this excitation coil is arranged on the rotor, which has the disadvantages that this embodiment is more expensive and more difficult to control. In the case of a permanent magnet rotor, there is a problem that control of the electromagnetic field is practically impossible. This, of course, poses a lot of difficulty in carrying out the procedure generally, and especially in the special cases of fine steering. Another problem associated with the prior art is that conventional winding techniques for obtaining windings are expensive. The known embodiments also cause substantial energy losses and include restrictions on the location of the winding in the magnetic circuit.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Cílem tohoto vynálezu je najít způsoby pro zjednodušení a zdokonalení řídící operace elektromagnetických zařízení podle předvýznakové části přiloženého nároku 1, přičemž je také cílem tohoto vynálezu vytvoření lepších podmínek pro racionální výrobu vinutí a jeho montáže.It is an object of the present invention to find methods for simplifying and improving the control operation of electromagnetic devices according to the preamble of the appended claim 1, and it is also an object of the present invention to create better conditions for rational production and assembly of windings.

Základního cíle tohoto vynálezu se dosáhne úpravou řídícího uspořádání k řízení kmitočtu, amplitudy a/nebo fáze, vzhledem k elektrickému výkonu k zařízení nebo od zařízení řídícím uspořádáním, obsahujícím prostředek pro řízení magnetického toku v magnetickém obvodu.The basic object of the present invention is achieved by modifying a control arrangement for controlling frequency, amplitude and / or phase, with respect to electrical power to or from the device by a control arrangement, comprising means for controlling the magnetic flux in the magnetic circuit.

Vynález je tedy založen na myšlence přímého ovlivňování, « ·· 9The invention is therefore based on the idea of direct influence, 9

- 4 • · • · • · 9 ···» 99 • 9 99 • - « 9 9- 4 • 99 • 9 99 • - «9 9

9 9 · pomocí řízení toku, magnetického toku v magnetickém obvodu v požadovaném ohledu tak, aby bylo možno řídit provoz tohoto zařízení. Tím se vytváří velmi racionální a nákladově efektivní provedení, a kromě to zvýšená možnost řízení pro. dosažení optimalizovaného provozu.9 9 · by controlling the flux, the magnetic flux in the magnetic circuit in the required respect, so that the operation of the device can be controlled. This creates a very rational and cost-effective design and, moreover, an increased control capability for. achieving optimized operation.

Podle obzvláště výhodného provedení vynálezu obsahuje řídící prostředek alespoň jedno řídící vinutí indukčně spojené s magnetickým obvodem. Řídící uspořádání je proto schopno, pomocí řídícího vinutí, provádět účinné požadované řízení magnetického toku v magnetickém obvodu, uplatněním., pomocí řídícího vinutí, takových řídících parametrů, aby magnetický tok v magnetickém obvodu byl ovlivněn v požadovaném rozsahu. Řídicí vinutí by mohlo být dokonce spojeno nakrátko. Magnetický tok by potom v určitých provedeních nemusel procházet řídícím vinutím. V závislosti na konstrukci magnetického obvodu může nastat částečné nebo úplné blokování magnetického toku.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the control means comprises at least one control winding inductively connected to the magnetic circuit. The control arrangement is therefore able, by means of the control winding, to efficiently control the desired magnetic flux in the magnetic circuit by applying, by means of the control winding, control parameters such that the magnetic flux in the magnetic circuit is affected to the desired extent. The control winding could even be short-circuited. The magnetic flux would then not have to pass through the control winding in certain embodiments. Depending on the design of the magnetic circuit, partial or complete blocking of the magnetic flux may occur.

Příklady řídících funkcí, kterých se může dosáhnout řešením podle vynálezu, jsou změna napětí a stabilizace napětí, eliminace přechodných stavů, tlumení kmitání v energetické síti, odfiltrování harmonických tónů, nastavení kmitočtu a nastavení fáze (v případě samostatného řízení fází). Je třeba zdůraznit, že řídící uspořádání podle vynálezu může být upraveno k přidání dodatečného magnetického toku k magnetickému toku v magnetickému obvodu, t.j. řídící uspořádání by mohlo pracovat s přímým přiváděním energie.Examples of control functions that can be achieved by the present invention are voltage change and voltage stabilization, transient elimination, power line vibration damping, harmonic tone filtering, frequency adjustment and phase adjustment (in the case of separate phase control). It should be emphasized that the control arrangement according to the invention can be adapted to add an additional magnetic flux to the magnetic flux in the magnetic circuit, i.e. the control arrangement could operate with direct power supply.

Řízení magnetického toku v magnetickém obvodu, například v transformátoru, podle vynálezu znamená, že se může provádět dobré řízeni prostřednictvím napětí sekundárního vinutí, takže splňuje určené požadavky, navzdory nepříjemnému kolísání týkajícího se primárního napětí nebo zatížení připojeného k sekundárnímu vinutí.The control of the magnetic flux in a magnetic circuit, for example a transformer, according to the invention means that good control can be performed by the secondary winding voltage so that it meets the specified requirements, despite the unpleasant variation in the primary voltage or load connected to the secondary winding.

9 9 ••99 999 •• 99 99

Další podrobnosti a výhody řízení toku v magnetickém obvodu, podle vynálezu, budou zřejmé z následujícího podrobného popisu.Further details and advantages of flux control in the magnetic circuit according to the invention will be apparent from the following detailed description.

Do rozsahu vynálezu patří to, že alespoň jedno z vinutí elektromagnetického zařízení nebo alespoň část tohoto vinutí obsahuje alespoň jeden ohebný elektrický vodič mající plášť, který je magneticky propustný, ale je schopen v podstatě uzavřít elektrické pole, vyskytující se kolem tohoto vodiče. Vyjádřeno jinými slovy to znamená, že ohebný elektrický vodič a jeho plášť (tvořící izolační soustavu) jsou vytvořeny pomocí ohebného kabelu. To zahrnuje podstatné výhody vzhledem k výrobě a montáži, ve srovnání s tuhými vinutími v prefabrikovaném tvaru, které byly dosud obvyklé. Důsledkem izolační soustavy podle vynálezu je kromě toho nepřítomnost plynných nebo kapalných izolačních materiálů.It is within the scope of the invention that at least one of the windings of the electromagnetic device or at least a part of the winding comprises at least one flexible electrical conductor having a sheath which is magnetically permeable but is capable of substantially closing the electric field occurring around the conductor. In other words, this means that the flexible electrical conductor and its sheath (forming the insulating assembly) are formed by a flexible cable. This includes substantial manufacturing and assembly advantages compared to rigid windings in the prefabricated shape that have been conventional so far. The insulation system according to the invention also results in the absence of gaseous or liquid insulating materials.

Jelikož elektrické pole vyskytující se kolem elektrického vodiče je v podstatě uzavřeno izolační soustavou, vynález snižuje výskyt ztrát, takže zařízeni proto může pracovat s vyšším stupněm účinnosti. Výsledkem snížení ztrát je dále nižší teplota zařízení, která snižuje nutnost chlazení a umožňuje, aby případná chladící zařízení byla konstruována jednodušeji, než bez tohoto aspektu vynálezu.Since the electric field occurring around the electrical conductor is substantially closed by the insulating system, the invention reduces the occurrence of losses so that the device can therefore operate at a higher degree of efficiency. Furthermore, the loss reduction results in a lower temperature of the device, which reduces the need for cooling and allows optional cooling devices to be constructed more easily than without this aspect of the invention.

Co se týká aspektu vynálezu, jako rotačního elektrického stroje, je tedy' možné ovládat tento stroj s tak vysokým napětím, že se mohou vynechat běžné zvyšovací transformátory. To znamená, že se stroj může ovládat s výrazně vyšším napětím než u strojů podle dosavadního stavu techniky, s možností provedeni přímého připojení k energetické síti. To znamená výrazně nižší investiční náklady na soustavu s rotačním elektrickým strojem a možnost zvýšení celkové účinnosti soustavy. Tento vynález eliminuje nutnost speciálních opatření ► · · ► · <·· » · <With respect to an aspect of the invention, as a rotary electrical machine, it is thus possible to operate the machine at a voltage so high that conventional step-up transformers can be omitted. This means that the machine can be operated at a significantly higher voltage than that of the prior art machines, with the possibility of making a direct connection to the power grid. This means significantly lower investment costs for a rotary electric machine system and the possibility of increasing overall system efficiency. The present invention eliminates the need for special precautions

> · « ·« ··· z polovodičového materiálu, pole v celém zařízení ve k řízení pole v určitých oblastech vinutí, přičemž taková opatření k řízení pole jsou nutností podle dosavadního stavu techniky. Další výhodou je to, že vynález usnadňuje dosažení podmagnetizování nebo přemagnetizování pro účely snížení reaktivních účinků, jako důsledek napětí a proudu, které jsou vzájemně mimo fázi.Of semiconductor material, a field throughout the field control device in certain winding areas, such field control measures being a necessity in the prior art. A further advantage is that the invention facilitates the achievement of under-magnetization or over-magnetization for the purpose of reducing the reactive effects due to voltage and current that are out of phase with each other.

Co se týká aspektu vynálezu, jako výkonového transformátoru nebo reaktoru, tento vynález především eliminuje nutnost olejové náplně výkonových transformátorů, a dále problémy a nevýhody s nimi spojené.With respect to an aspect of the invention, such as a power transformer or reactor, the present invention primarily eliminates the need for an oil-filled power transformer, and the problems and drawbacks associated therewith.

Konstrukce vinutí tak obsahuje, alespoň v části své délky izolaci vytvořenou z pevného izolačního materiálu, kde směrem dovnitř od této izolace je vnitřní vrstva a směrem ven od této izolace je vnější vrstva, kde tyto vrstvy jsou vyrobeny což umožňuje uzavřít elektrické vinutí. Výraz „pevný izolační materiál který je zde použit, znamená, že vinutí postrádá kapalnou nebo plynnou izolaci, například tvořenou olejem. Místo toho se uvažuje, že izolace bude vytvořena z polymerního materiálu. Ta,ké vnitřní a vnější vrstva je vytvořena z polymerního materiálu, a sice z polovodičového materiálu.Thus, the winding construction comprises, at least in part of its length, an insulation formed from a solid insulating material, wherein the inner layer is inwardly of the insulation and the outer layer is outwardly of the insulation, whereby these layers are made to allow the electrical winding to be closed. As used herein, the term "rigid insulating material" means that the winding is devoid of liquid or gaseous insulation, such as oil. Instead, it is contemplated that the insulation will be formed from a polymeric material. The inner and outer layers are formed of a polymeric material, namely a semiconductor material.

Vnitřní vrstva a pevná izolace jsou vzájemně pevně spojeny v podstatě přes celé rozhraní. Také vnější vrstva a pevná izolace jsou vzájemně pevně spojeny v podstatě přes celé rozhraní. Vnitřní vrstva ovládá vyrovnávání týkající se napětí, a tedy vyrovnávání týkající se elektrického pole směrem ven od vnitřní vrstvy, jako důsledek jejích polovodičových vlastností. Uvažuje se, že také vnější vrstva je vyrobena z polovodičového materiálu, a má alespoň vyšší elektrickou vodivost než izolační vlastnosti, což způsobí, že vnější vrstva při spojení se zemí, nebo jinak, má poměrně nízké napětí, pro působení týkající se á-ííVv.,The inner layer and the rigid insulation are rigidly connected to each other substantially over the entire interface. Also, the outer layer and the rigid insulation are rigidly connected to each other substantially over the entire interface. The inner layer controls the voltage-related equalization and thus the electric field equalization outwardly from the inner layer as a result of its semiconductor properties. It is also contemplated that the outer layer is also made of a semiconductor material, and has at least a higher electrical conductivity than the insulating properties, causing the outer layer, when grounded, or otherwise, to have a relatively low voltage for the αvvv related actions. ,

- Ί ·· ···· ·« ···* * · · · «· • · 9 9 999- Ί ·· ···· «· 9 9 999

9 9 9 9 99

9 9 9 9 99

9999 99 99 999 vyrovnávání napětí a pro v podstatě uzavření výsledného elektrického pole vyvolaného uvedeným elektrickým vodičem směrem dovnitř od vnější vrstvy. Na druhé straně by vnější vrstva měla mít měrný odpor, který je dostatečný k minimalizování elektrických ztrát v této vnější vrstvě.9999 99 99 999 to equalize the voltage and to substantially close the resulting electric field induced by said electrical conductor inwardly from the outer layer. On the other hand, the outer layer should have a resistivity sufficient to minimize electrical losses in the outer layer.

Pevné propojení mezi izolačním materiálem a vnitřní a vnější polovodičovou vrstvou by mělo být rovnoměrné v podstatě přes celé rozhraní, aby nedošlo k výskytu žádných dutin, pórů nebo podobně. S očekávanou úrovní vysokého napětí, podle vynálezu, si budou elektrická a tepelné zatížení, která se mohou vyskytnout, vynucovat extrémní požadavky na izolační materiál. Je známé, že tak zvané částečné výboje PD vytvářejí obvykle vážné problémy pro izolační materiál u vysokonapěťových instalací. Jestliže dojde k výskytu dutin, pórů nebo podobně, mohou vzniknout vnitřní korónové výboje při vysokých elektrických napětích, čímž izolační materiál postupně degraduje a důsledkem by mohlo být elektrické proražení izolace. To ňiůže vést k vážnému selhání elektromagnetického zařízení. Proto musí být izolace homogenní.The rigid connection between the insulating material and the inner and outer semiconductor layers should be uniform over substantially the entire interface to avoid any voids, pores or the like. With the expected high voltage level according to the invention, the electrical and thermal loads that may occur will impose extreme requirements on the insulating material. It is known that so-called partial PD discharges usually create serious problems for insulating material in high voltage installations. If cavities, pores or the like occur, internal corona discharges may occur at high electrical voltages, whereby the insulating material gradually degrades and could result in electrical puncture of the insulation. This can lead to serious failure of the electromagnetic equipment. Therefore, the insulation must be homogeneous.

Vnitřní vrstva směrem dovnitř od izolace by měla mít elektrickou vodivost, .která je nižší než vodivost elektrického vodiče, ale měla by být dostatečná, aby vnitřní vrstva mohla provádět vyrovnávání týkající se napětí, a tedy provádět vyrovnávání elektrického pole vně od vnitřní vrstvy. To v kombinaci s pevným propojením vnitřní vrstvy a elektrické izolace v podstatě přes celé rozhraní, t.j. bez dutin atd., znamená rovnoměrné elektrické pole vně od vnitřní vrstvy a minimální nebezpečí částečných výbojů - PD.The inner layer inwardly of the insulation should have an electrical conductivity which is lower than the conductivity of the electrical conductor, but should be sufficient to allow the inner layer to perform voltage compensation and thus to perform the electric field compensation outside the inner layer. This, combined with the rigid connection of the inner layer and the electrical insulation over substantially the entire interface, i.e. without cavities, etc., means a uniform electric field outside of the inner layer and minimal risk of partial discharges - PD.

Je výhodné, že vnitřní vrstva a pevná elektrická izolace jsou vytvořeny z materiálů, majících v podstatě stejné koeficienty tepelné roztažnosti. Totéž je výhodné, pokud jde ·*♦· « * • · « · φ · ft · • * · · · · · · • · · · · · « · · · ···· ·· ·· ·»· ♦· ··It is preferred that the inner layer and the solid electrical insulation are formed of materials having substantially the same coefficients of thermal expansion. The same is advantageous when it comes to φ ft ft ft ft ft ft ft ft ft ft φ ft ft ft ft ft φ φ φ ft ft ft ft φ φ · ··

- 8 ο vnější vrstvu a pevnou izolaci. To znamená, že vnitřní a vnější vrstva a pevná elektrická izolace vytvoří izolační soustavu, která se podle změn teploty roztahuje a smršťuje rovnoměrně, jako monolitní část, aniž by tyto změny teplot dovolily vznik jakéhokoliv poškození nebo rozložení v jejich rozhraní. Tedy je zajištěn dokonalý povrchový kontakt mezi vnitřní a vnější vrstvou a pevnou izolací, a jsou vytvořeny podmínky pro udržení tohoto dokonalého kontaktu během prodloužené provozní doby. Tato soudržnost by měla být takové povahy, aby byla také zajištěna soudržnost mezi alespoň vnitřní vrstvou a pevnou izolací, a zejména také mezi vnější vrstvou a pevnou izolací, v souvislosti s ohybem, kterému bude vystaven elektrický vodič a izolační soustava. Je třeba zdůraznit, že uvedený kabel, aby mohl být navinut do vinutí, by měl být pružný nebo ohebný v poloměru zakřivení menším než 25 násobek průměru kabelu, ve výhodném provedení menším než 15 násobek průměru kabelu. V nejvýhodnějším provedení je kabel ohebný v poloměru zakřivení, který je menší nebo v podstatě stejný jako 8 násobek průměru kabelu.- 8 ο outer layer and solid insulation. That is, the inner and outer layers and the rigid electrical insulation form an insulating system that expands and contracts uniformly as a monolithic portion, depending on temperature variations, without allowing for any damage or distribution at their interface. Thus, perfect surface contact between the inner and outer layers and the rigid insulation is provided, and conditions are created to maintain this perfect contact during the extended operating time. Such coherence should be such as to ensure coherence between at least the inner layer and the rigid insulation, and in particular also between the outer layer and the rigid insulation, in connection with the bending to which the electrical conductor and the insulation system will be subjected. It should be emphasized that said cable, in order to be wound into a winding, should be resilient or flexible in a radius of curvature of less than 25 times the cable diameter, preferably less than 15 times the cable diameter. In a most preferred embodiment, the cable is flexible in a radius of curvature that is less than or substantially equal to 8 times the cable diameter.

Je důležité, aby izolační soustava sestávala z materiálů, majících dobrou pružnost. Modul pružnosti těchto materiálů by měl být poměrně nízký, t.j. měl by mít poměrně nízký odpor proti deformaci materiálu. Aby se zabránilo nebezpečným smykovým napětím, vyskytujícím se v okrajové oblasti mezi různými vrstvami, obsažených v izolační soustavě, je výhodné, aby pružnost (modul pružnosti - E) těchto vrstev, obsažených v izolační soustavě, byl v podstatě stejný.It is important that the insulation system consists of materials having good flexibility. The modulus of elasticity of these materials should be relatively low, i.e., have a relatively low resistance to material deformation. In order to avoid hazardous shear stresses occurring in the marginal region between the different layers contained in the insulation system, it is preferred that the elasticity (modulus of elasticity - E) of these layers contained in the insulation system be substantially the same.

Elektrické zatížení této izolační soustavy klesá jako důsledek skutečnosti, že vnitřní a vnější vrstva polovodičového materiálu kolem izolace bude mít snahu vytvářet v podstatě ekvipotenciální plochy, a tímto způsobem bude elektrické pole · ··..The electrical load of this insulation system decreases as a result of the fact that the inner and outer layers of semiconductor material around the insulation will tend to create substantially equipotential surfaces, and in this way the electric field will be · ·· ..

• * · · «♦» 9 9 · 9 • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 ·• * · · ♦ »9 9 · 9 • 9 9 9 9 9 9 9 9 ·

9 9 9 9 9 9 9 9 9 • •99 99 99 999 99 999 9 9 9 9 9 9 9 • • 99 99 99 999 99 99

- 9 ve vlastní izolaci rozloženo poměrně rovnoměrně přes tloušťku izolace. V souvislosti s přenosovými kabely pro vysoké napětí a pro přenos elektrické energie je samo o sobě známo, konstruovat vodiče s izolací z pevného izolačního materiálu, s vnitřní a vnější Vrstvou z polovodičového materiálu. Při přenosu elektrické energie bylo již dávno dosaženo toho, že izolace by měla být bez poškození. Avšak u vysokonapěťových přenosových kabelů se elektrické napětí nemění po délce kabelu, ale napětí je zásadně na stejné úrovni. Avšak i u vysokonapěťových přenosových kabelů se mohou vyskytnout okamžité rozdíly v napětí, způsobené přechodnými jevy, jako je osvětlení. Podle tohoto vynálezu a podle připojených nároků se v tomto elektromagnetickém zařízení používají ohebné kabely jako vinutí.- 9 distributed evenly over the insulation thickness in the actual insulation. In connection with the transmission cables for high voltage and for the transmission of electrical energy, it is known per se to construct conductors with insulation from a solid insulating material, with an inner and an outer layer of semiconductor material. The transmission of electricity has long ago achieved that the insulation should be undamaged. However, in high-voltage transmission cables, the electrical voltage does not change along the length of the cable, but the voltage is essentially at the same level. However, even with high voltage transmission cables, there may be immediate voltage differences due to transient phenomena such as lighting. According to the invention and the appended claims, flexible cables such as windings are used in this electromagnetic device.

Dodatečného zdokonalení se může dosáhnout konstrukcí elektrického vodiče ve vinutí z menších, tak zvaných pramenů, kde alespoň některé z nich jsou vzájemně izolovány. Vytvořením těchto pramenů o poměrně malých průřezech, s výhodou přibližně kruhových, bude magnetické pole napříč těchto pramenů vykazovat stálou geometrii vzhledem k tomuto poli, přičemž je minimalizován výskyt vířivých proudů.An additional improvement can be achieved by constructing an electrical conductor in a winding of smaller so-called strands, at least some of which are insulated from each other. By providing these strands of relatively small cross-sections, preferably approximately circular, the magnetic field across these strands will exhibit a constant geometry relative to this field, while minimizing the occurrence of eddy currents.

Podle vynálezu se tedy vinutí vyrábí s výhodou jako kabel, obsahujícího elektrický vodič a již popsanou izolační soustavu, kde její vnitřní vrstva prochází kolem pramenů vodiče. Vně od této vnitřní polovodičové vrstvy je hlavni izolace kabelu tvořena pevným izolačním materiálem.According to the invention, the winding is therefore preferably manufactured as a cable comprising an electrical conductor and an insulating system as described above, wherein its inner layer passes around the conductor strands. Outside of this inner semiconductor layer, the main cable insulation is formed by a solid insulating material.

Vnější polovodičová vrstva podle vynálezu bude vykazovat takové elektrické vlastnosti, aby bylo zajištěno vyrovnávání napětí podél vodiče. Vnější vrstva však nemusí vykazovat takové vodivé vlastnosti, aby indukovaný proudil po povrchu, což by mohlo způsobit ztráty, které by zase mohly vytvořit nežádoucíThe outer semiconductor layer of the present invention will exhibit electrical properties to provide voltage equalization along the conductor. However, the outer layer may not exhibit conductive properties such that the induced flow will flow over the surface, which could cause losses, which in turn could create undesirable

9999 • » «9999 • »«

9 99 99 99 9

9 9 ·· 99 » · · ·9 9 ·· 99

9 99 999 tepelné zatížení. Pro vnitřní a vnější vrstvu jsou platné údaje o odporu (při 20°C), definované v připojených nárocích 22 a 23. Co se týká vnitřní polovodičové vrstvy, musí mít dostatečnou elektrickou vodivost pro zajištění vyrovnáváni napětí pro elektrické pole, ale tato vrstva musí mít současně měrný odpor, aby bylo zajištěno uzavřeni elektrického pole.9 99 999 thermal load. For the inner and outer layers, the resistance data (at 20 ° C) as defined in the appended claims 22 and 23 is valid. As regards the inner semiconductor layer, it must have sufficient electrical conductivity to provide voltage equalization for the electric field, at the same time the resistivity to ensure the closing of the electric field.

Je důležité, aby vnitřní vrstva vyrovnávala nepravidelnosti povrchu vodiče a vytvořila ekvipotenciální plochu s vysokou jakostí povrchu na rozhraní s pevnou izolací. Vnitřní vrstva může být vytvořena s proměnlivou tloušťkou, ale musí zajistit rovnou plochu vzhledem k vodiči a pevné izolaci, kde vhodná tloušťka je mezi 0,5 a 1 mm.It is important that the inner layer compensates for irregularities in the conductor surface and creates an equipotential surface with high surface quality at the interface with the solid insulation. The inner layer may be of varying thickness, but must provide a flat surface with respect to the conductor and solid insulation, where a suitable thickness is between 0.5 and 1 mm.

Takový ohebný kabel pro vinutí, který je použitý v elektromagnetickém zařízení podle vynálezu, je zdokonalením kabelu XLPE (ze žesítěného polyethylenu) nebo kabelu s izolací EP (z ethylen-propylenu) a pryže. Toto zdokonalení zahrnuje, mezi jiným, novou konstrukci, jak co se týká pramenů vodiče, tak kabelu, alespoň v některých provedeních nemá vnější plášť pro mechanickou ochranu kabelu. Avšak podle vynálezu je možné, uspořádat vně od vnější polovodičové vrstvy vodivý kovový kryt a vnější plášť. Kovový kryt bude mít potom úlohu vnější mechanické a elektrické ochrany, například proti osvětlení. Je výhodné, aby vnitřní polovodičová vrstva měla kontakt s napětím elektrického vodiče. Za tím účelem alespoň jeden pramen elektrického vodiče bude neizolovaný a uspořádaný tak, aby bylo dosaženo dobrého elektrického kontaktu s vnitřní polovodičovou vrstvou. Alternativně se mohou různé prameny přivádět střídavě do elektrického kontaktu s vnitřní polovodičovou vrstvou.Such a flexible winding cable used in the electromagnetic device according to the invention is an improvement of the XLPE (cross-linked polyethylene) cable or EP (ethylene-propylene) and rubber insulated cable. This improvement includes, inter alia, a new design, both in terms of conductor strands and cable, at least in some embodiments having no outer sheath for mechanical cable protection. However, according to the invention, it is possible to provide a conductive metal housing and an outer sheath outside of the outer semiconductor layer. The metal cover will then have the role of external mechanical and electrical protection, for example against illumination. It is preferred that the inner semiconductor layer has contact with the voltage of the electrical conductor. To this end, the at least one strand of electrical conductor will be uninsulated and arranged to achieve good electrical contact with the inner semiconductor layer. Alternatively, the different strands may be alternately brought into electrical contact with the inner semiconductor layer.

Vyrábění vinutí transformátorů nebo reaktorů z kabelů, jak bylo shora uvedeno, vyžaduje značné rozdíly, pokud jde o rozložení elektrického pole mezi běžnými výkonovýmiManufacturing the windings of transformers or reactors from cables, as mentioned above, requires significant differences in the distribution of electric field between conventional power

99 · I 9 • · · «99 · I 9

9 9 9 99

9 9 99 9 9

9999

- 11 ·· *«♦ ·- 11 ·· ·

9.9 99.9 9

99

9 99 9

9 99 9

9999 9 99999 8 9

99999999

9 9 999 transformátory nebo reaktory a výkonovými transformátory nebo reaktory podle vynálezu. Rozhodující výhodou u vinutí vytvořeného z kabelů, podle vynálezu je, že elektrické pole je uzavřeno ve vinutí, a že tedy neexistuje žádné elektrické pole vně od vnější polovodičové vrstvy. Elektrické pole dosažené vodičem, kterým protéká proud, se vyskytuje jenom v pevné hlavní izolaci. Jak z hlediska konstrukce, tak z hlediska výroby to přináší značné.výhody:Transformers or reactors and power transformers or reactors according to the invention. A decisive advantage in the winding made of cables according to the invention is that the electric field is enclosed in the winding and that there is therefore no electric field outside of the outer semiconductor layer. The electrical field reached by the conductor through which current flows occurs only in the fixed main insulation. This has considerable advantages in terms of both construction and production.

může se vytvářet transformátorové vinutí, aniž by se uvažovalo o jakémkoliv rozložení elektrického pole, a vynechá se přemisťování pramenů, uvedené ve stavu techniky;transformer windings can be formed without considering any distribution of the electric field, and displacement of the strands mentioned in the prior art is avoided;

může se vytvářet konstrukce transformátorového jádra, aniž by se uvažovalo o jakémkoliv rozložení elektrického pole;a transformer core structure can be formed without considering any electric field distribution;

pro elektrickou izolaci vinutí není potřeba žádný olej, takže médiem, které obklopuje vinutí, může být vzduch;no oil is required for the electrical insulation of the windings, so that the medium surrounding the winding may be air;

nevyžadují se žádná speciální spojení pro elektrické spojení mezi vnějšími spojeními transformátoru a bezprostředně připojenými cívkami nebo vinutím, jelikož elektrické spojení, na rozdíl od běžných zařízení, je integrováno do vinutí;no special connections are required for the electrical connection between the external connections of the transformer and the immediately connected coils or windings, since the electrical connection, unlike conventional devices, is integrated into the windings;

technologie výroby a testování, vyžadovaná pro výkonový transformátor podle vynálezu, je výrazně jednodušší, než u běžných výkonových transformátorů nebo reaktorů, jelikož se nevyžaduje impregnování, sušení a vakuové zpracování, popsané ve stavu techniky.The manufacturing and testing technology required for the power transformer of the invention is significantly simpler than conventional power transformers or reactors, as the impregnation, drying and vacuum treatment described in the prior art is not required.

Při použití vynálezu, jako rotačního elektrického stroje, se dosáhne podstatné sníženého tepelného zatíženi statoru.By using the invention as a rotating electrical machine, a substantially reduced stator thermal load is achieved.

Dočasná přetížení stroje budou tedy méně kritická, a stroj se bude moci řídit při přetížení delší časové údobí, bez nebezpečí výskytu poškození. To znamená, značné výhody pro majitele zařízení na výrobu energie, kteří jsou dnes nuceni, v případě provozních poruch, rychle přepnout na další zařízení,Thus, temporary machine overloads will be less critical, and the machine will be able to steer overload for longer periods of time without risk of damage. This means significant benefits for power plant owners who are forced to switch quickly to other facilities in the event of operational disruptions,

• · ·· ··· • » · ·· ♦ · · pro zajištění požadavků na dodávku energie, podle zákona.• · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · To meet the requirements of the energy supply, according to law.

U rotačního elektrického stroje podle vynálezu se mohou výrazně snížit náklady na údržbu, protože do soustavy pro připojování stroje k energetické síti nemusí být zahrnuty transformátory a přerušovače obvodu.With the rotary electrical machine of the invention, maintenance costs can be greatly reduced, since transformers and circuit breakers may not be included in the machine connection system.

Jak již bylo shora popsáno, vnější polovodičová vrstva kabelového vinutí je určena k připojení k nulovému elektrickému potenciálu (uzemnění). Účelem toho je, že tato vrstva by měla být udržována v podstatě s nulovým potenciálem po celé délce kabelového vinutí. Je možné rozdělit vnější polovodičovou vrstvu jejím rozříznutím dó několika částí rozdělených po délce kabelového vinutí, přičemž každá jednotlivá. část je připojitelná přímo k nulovému potenciálu. Tímto způsobem se dosáhne lepší rovnoměrnosti po délce kabelového vinutí.As already described above, the outer semiconductor layer of the cable winding is intended to be connected to zero electrical potential (ground). The purpose of this is that this layer should be maintained at substantially zero potential along the length of the cable winding. It is possible to divide the outer semiconductor layer by cutting it into several parts distributed along the length of the cable winding, each individually. the part is connectable directly to zero potential. In this way, better uniformity is achieved along the length of the cable winding.

Jak bylo shora uvedeno, může se dosáhnout pevné izolace a vnitřní a vnější vrstvy, například vytlačováním. Také jsou však dobře možné jiné techniky, například vytvoření této vnitřní a vnější vrstvy a respektive izolace, nastříkáním příslušného materiálu na vodič nebo vinutí.As mentioned above, a solid insulation and inner and outer layers can be achieved, for example by extrusion. However, other techniques, such as forming the inner and outer layers and the insulation, respectively, by spraying the respective material onto the conductor or the winding are also well possible.

Je výhodné, aby kabelové vinutí bylo provedeno s kruhovým průřezem. Mohou se však také použít jiné průřezy, v případě, když se požaduje.dosažení lepší hustoty montáže.It is preferred that the cable winding be of circular cross-section. However, other cross-sections may also be used if desired to achieve better assembly density.

Pro náběh napětí v rotačním elektrickém stroji je kabel uspořádán v drážkách magnetického jádra v několika postupných závitech. Vinutí může být provedeno jako mnohovrstvé koncentrické kabelové vinutí, ke snížení počtu křížení na čele cívky. Kabel může výt vyroben se zkosenou izolací pro lepší využití magnetického jádra, kde v tomto případě může být tvar drážek upraven podle zkosené izolace vinutí.In order to start the voltage in the rotary electric machine, the cable is arranged in the grooves of the magnetic core in several successive turns. The winding may be in the form of a multi-layer concentric cable winding to reduce the number of crosses on the coil face. The cable may be made with beveled insulation to better utilize the magnetic core, in which case the shape of the grooves may be adapted to the beveled winding insulation.

Významnou výhodou u rotačních elektrických strojů podle vynálezu je, že elektrické pole se blíži nule v oblasti čelaA significant advantage of the rotary electric machines according to the invention is that the electric field approaches zero in the region of the face

·· *♦«· ·· ···· • · · · · • · · · • · · • · ··· • · · · ·· ♦ · · · · · · · · · · · · · · · · ·

cívky, vně od vnější polovodičové vrstvy, a že s vnějším pláštěm s nulovým potenciálem se elektrické pole nemusí řídit. To znamená, že nemůže vzniknout žádná koncentrace elektrického pole, ani uvnitř vrstev, v oblastech čela cívky, ani v přechodu mezi nimi.coil, outside of the outer semiconductor layer, and that with a zero-potential outer sheath, the electric field need not be controlled. This means that no concentration of electric field can occur, either within the layers, in the regions of the coil face or in the transition between them.

Ve způsobu výroby zařízení podle vynálezu se jako vinutí použije ohebný kabel, který se navine do otevřených drážek v magnetickém jádru rotačního elektrického stroje. Jelikož je kabel ohebný, může se ohýbat a to umožňuje uložení délky kabelu v několika závitech na cívku. Čela eívky budou potom sestávat z oblastí ohybu kabelů. Kabel může být také připojen takovým způsobem, aby jeho vlastnosti zůstaly stálé po jeho celé délce. Tento způsob vyžaduje značné zjednodušeni, ve srovnání se stavem techniky. Tak zvané Roebelovy tyče nejsou ohebné, ale musí být předtvarovány do požadovaného tvaru. Vinutí izolace a impregnování cívek představuje také mimořádně složitý a nákladný způsob při dnešní výrobě rotačních elektrických .strojů.In the method of manufacturing the device according to the invention, a flexible cable is used as the winding, which is wound into open grooves in the magnetic core of a rotating electric machine. Since the cable is flexible, it can bend and this allows the cable length to be laid in several turns on the coil. The ends of the spool will then consist of cable bend areas. The cable can also be connected in such a way that its properties remain constant over its entire length. This method requires considerable simplification compared to the prior art. The so-called Roebel bars are not flexible, but must be preformed to the desired shape. Winding insulation and coil impregnation is also an extremely complicated and costly method for producing rotary electrical machines today.

Tedy pro shrnutí lze říci, že elektromagnetické zařízení, jako rotační elektrický stroj podle vynálezu, přináší velmi mnoho důležitých výhod, vzhledem ke strojům podle odpovídacího stavu techniky. Především, stroj podle vynálezu může být přímo připojen k energetické síti všech typů vysokého napětí. Další důležitou výhodou je, že nulový potenciál je důsledně veden alespoň podél části vinutí, a ve výhodném provedení podél celého vinutí, což znamená, že oblast čela cívky může být vyrobena kompaktní, a že rozpěrné prostředky v oblasti čela cívky mohou být použity prakticky s nulovým potenciálem. Ještě další důležitou výhodou je, že také u rotačních elektrických strojů zmizí olejová izolační a chladící soustava, jak již bylo shora zdůrazněno, pokud se týká výkonových transformátorůThus, to summarize, an electromagnetic device, such as a rotary electric machine according to the invention, provides very many important advantages over the prior art machines. In particular, the machine according to the invention can be directly connected to the power grid of all types of high voltage. Another important advantage is that the zero potential is consistently guided along at least part of the winding, and preferably along the entire winding, which means that the coil end region can be made compact, and that the spacing means in the coil end region can be used practically at zero. potential. Yet another important advantage is that the oil insulation and cooling system also disappears in rotary electrical machines, as already pointed out above in terms of power transformers.

9 99 9

9 99 9

9 ·· »··· • · ♦ * ·«·* • ♦ · • · ···9 · · • · · · · • • • • • •

99

9999 ♦ · • 9 9 9 9 9 nebo reaktorů. To znamená, že nemohou vzniknout žádné problémy s těsněním, a že není potřeba již uvedený dielektrický prstenec. Důležité je také to, že veškeré umělé chlazení může být provedeno s nulovým potenciálem.9999 ♦ · • 9 9 9 9 9 or reactors. This means that no sealing problems can arise and that the aforementioned dielectric ring is not required. It is also important that all artificial cooling can be performed with zero potential.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Vynález bude blíže osvětlen podle přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu, jako transformátor, na obr. 2 je schematicky znázorněna varianta transformátoru, na obr. 3 je schematicky znázorněna další varianta transformátoru, na obr. 4 je znázorněno podobné provedení jako na obr. 3, ale týkající se reaktoru, na obr. 5 je schematicky znázorněno jedno provedení generátoru, na obr. 6 jsou v částečném řezu znázorněny části obsažené v běžném upraveném standardním kabelu, na obr. 7 jev axiálním čelním pohledu znázorněna sektorová nebo pólová rozteč magnetického obvodu, podle vynálezu, na obr. 8 je znázorněno rozložení elektrického pole kolem vinutí běžného výkonového transformátoru nebo reaktoru, na obr. 9 je v perspektivním pohledu znázorněno jedno provedení výkonového transformátoru, podle vynálezu, na obr. 10 je v příčném řezu znázorněna konstrukce kabelu upraveného vzhledem k obr. 1 a obsahujícího několik elektrických vodičů a na obr. 11 v příčném řezu znázorněna další konstrukce kabelu, obsahujícího několik elektrických vodičů, ale v jiném uspořádání než na obr. 10.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 schematically shows a device according to the invention, as a transformer, Fig. 2 schematically shows a variant of a transformer, Fig. 3 schematically shows another variant of a transformer, Fig. 4 similar to FIG. 3 but with respect to the reactor, FIG. 5 is a schematic representation of one embodiment of the generator; FIG. 6 is a partial cross-sectional view of parts contained in a conventional modified standard cable; FIG. 8 shows the distribution of the electric field around the windings of a conventional power transformer or reactor; FIG. 9 shows a perspective view of one embodiment of a power transformer according to the invention; FIG. the cross section of the upra cable is shown 1 and containing several electrical conductors, and FIG. 11 is a cross-sectional view of another cable structure comprising several electrical conductors, but in a different configuration from FIG. 10.

- 15 99 9999- 15 99 9999

9 • 9 ,9 • 9,

99

9 99 9

999 9 9 · ·· 9999 • · 9999 9 9 · ·· 9999 • · 9

9 9 999

9 99 9

9 99 9

999999

9999

9 9 · • 9 · ·9 9 ·

9 . 9 9 99. 9 9 9

9 9 99 9 9

9999

Příklady provedeni vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Elektromagnetickým zařízením, zobrazeným na obr. 1, je transformátor. Sestává z magnetického obvodu £ a ze dvou elektrických obvodů 2 a 3, z nichž každý je tvořen alespoň jedním cívkovým tvarovým vinutím 4., resp. 5.The electromagnetic device shown in Fig. 1 is a transformer. It consists of a magnetic circuit 6 and two electrical circuits 2 and 3, each of which is formed by at least one coil-shaped winding 4 and 3 respectively. 5.

V tomto příkladu provedení je znázorněno, že transformátor obsahuje jádro _6 z magnetického materiálu. Jádro 6 vhodně sestává ze sady magnetických vrstev, pro snížení ztrát vířivými proudy. Je však třeba zdůraznit, že pro uplatnění vynálezu není přítomnost jádra bezpodmínečně nutná. V rámci rozsahu tohoto vynálezu jsou také dobře možná volně vinutá provedení. Vyplývá to z toho, že výraz magnetický obvod se musí interpretovat v širokém smyslu. ' Tento výraz proto pouze znamená, že magnetické pole generované vinutím 4., 5 by mohlo generovat magnetický tok.In this embodiment, it is shown that the transformer comprises a core 6 of magnetic material. Suitably, the core 6 consists of a set of magnetic layers to reduce eddy current losses. It should be emphasized, however, that the presence of a core is not absolutely necessary to practice the invention. Freely wound embodiments are also well within the scope of the invention. It follows that the term magnetic circuit must be interpreted in a broad sense. Therefore, this expression only means that the magnetic field generated by the winding 4, 5 could generate a magnetic flux.

Zařízení podle vynálezu obsahuje řídící uspořádání, obecně označené vztahovou značkou 1_, pro řízení provozu transformátoru. Toto řídící uspořádání Ί_ je upraveno k řízení kmitočtu, amplitudy a nebo fáze týkající se elektrického výkonu vystupujícího z transformátoru. V tomto příkladu provedení vytváří elektrický obvod 2 primární stranu transformátoru, zatímco elektrický obvod 3 vytváří sekundární stranu transformátoru. Výkon z tohoto zařízení proto vystupuje prostřednictvím sekundárního obvodu 3, k němuž je připojeno zatížení, schematicky znázorněné vztahovou značkou <8. Toto zatížení může být libovolné povahy, tvořené například spotřebitelem, ale také to mohou být distribuční a přenosové sítě.The apparatus according to the invention comprises a control arrangement, generally indicated with reference numeral 7, for controlling the operation of the transformer. This control arrangement is adapted to control the frequency, amplitude and / or phase related to the electrical power output from the transformer. In this embodiment, the electrical circuit 2 forms the primary side of the transformer, while the electrical circuit 3 forms the secondary side of the transformer. The power from this device is therefore output by means of a secondary circuit 3 to which a load is connected, schematically represented by the reference numeral <8. This load may be of any nature, such as the consumer, but may also be distribution and transmission networks.

Řídící uspořádání 7 obsahuje řídící prostředek 9 pro řízení magnetického toku v magnetickém obvodu 1. Řídící • · · · » · ··· ·· · ···· ···· ·· ·· ··· »« ··The control arrangement 7 comprises control means 9 for controlling the magnetic flux in the magnetic circuit 1. The control arrangement 7 comprises: a.

- 16 prostředek 9 zahrnuje například alespoň jedno řídící vinutí indukčně připojené k magnetickému obvodu 2- V tomto příkladu provedení je řídící vinutí navinuto kolem části jádra 6. V provedení transformátoru bez jádra musí být řídící vinutí 9 tak koordinováno s primárním a sekundárním vinutím 4, resp. 5, aby magnetický tok indukovaný v magnetickém obvodu bez jádra byl indukčně připojen k řídícímu vinutí 2·The means 9 comprises, for example, at least one control winding inductively connected to the magnetic circuit 2- In this embodiment, the control winding is wound around a portion of the core 6. In a transformer-free core design, the control winding 9 must be coordinated with the primary and secondary windings . 5, so that the magnetic flux induced in the core-free magnetic circuit is inductively connected to the control winding 2 ·

Řídící uspořádání 7 je podle výhodného provedení vynálezu koncipováno jako aktivní typ, t.j. že řídící uspořádání 7 by mělo být upraveno k aktivnímu řízení, prostřednictvím řídícího vinutí 9_, aby magnetický tok v magnetickém obvodu 1 získal požadované vlastnosti. Je potom výhodné, aby řídící uspořádání 2 obsahovalo vnější zdroj energie, tak aby řídící uspořádání 7 mohlo řídit magnetický tok procházející magnetickým obvodem 1, což způsobí, že proud bude procházet řídícím vinutím 9.· Vynález je obzvláště výhodný ve spojení s použitím vysokého napětí. To proto znamená, že srovnatelně vysoké napětí je normálně určeno k připojení k elektrickým obvodům a 3. V takovém případě je však postačující pro účely řízeni, aby řídící uspořádání 7 vyvolalo průchod poměrně velkého proudu do řídícího vinutí 9 s poměrně vysokým napětím. Řídící uspořádání 7 může být upraveno, pro účely řízení, k přidání dodatečného magnetického toku k magnetickému toku v magnetickému obvodu 2· Tento dodatečný magnetický tok bude tak přidáván ke stávajícímu magnetickému toku, a vhodným řízením přidávání tohoto toku se může dosáhnout požadovaných parametrů, pokud se týká výkonu vystupujícího sekundárním obvodem 3. Řídící uspořádání 7 může být upraveno k získání, jako základ pro svou řídící činnost, informaci o napětí z měřícího zařízení 10 napětí, vzhledem k napětí v sekundárním obvodu 3 a/nebo v zatížení 8í Měřící člen 11 proudu slouží k měření prouduThe control arrangement 7 is according to a preferred embodiment of the invention conceived as an active type, i.e. the control arrangement 7 should be adapted to be actively controlled by the control winding 9 in order to obtain the desired magnetic flux in the magnetic circuit 1. It is then preferred that the control arrangement 2 comprises an external power source so that the control arrangement 7 can control the magnetic flux passing through the magnetic circuit 1, causing the current to pass through the control winding 9. The invention is particularly advantageous in connection with the use of high voltage. This means that a comparatively high voltage is normally intended to be connected to electrical circuits and 3. In such a case, however, it is sufficient for control purposes that the control arrangement 7 cause a relatively large current to pass to the control winding 9 with a relatively high voltage. The control arrangement 7 may be adapted, for control purposes, to add an additional magnetic flux to the magnetic flux in the magnetic circuit 2. This additional magnetic flux will thus be added to the existing magnetic flux, and by appropriate control of the addition of this flux the desired parameters can be achieved. The control arrangement 7 may be adapted to obtain, as a basis for its control operation, information on the voltage from the voltage measuring device 10 relative to the voltage in the secondary circuit 3 and / or in the load 8i. to measure current

φφ φφφ φ« ΦΦ· • φ φ • · φφφ φ φφ φ • • • • • • · ·

v sekundárním obvodu 3. Přidávání toku generované prostřednictvím řídícího uspořádání 7, jak bylo dříve uvedeno, může být použito k řízení kmitočtu, amplitudy a/nebo fáze týkající se elektrického výkonu vystupujícího prostřednictvím sekundárního obvodu 3.The addition of the flow generated by the control arrangement 7, as previously mentioned, can be used to control the frequency, amplitude and / or phase related to the electrical power output through the secondary circuit 3.

Je třeba zdůraznit, že řídící uspořádání 7 může být upraveno k získání vnějších řídících instrukcí pomocí vstupuIt should be emphasized that the control arrangement 7 can be adapted to obtain external control instructions by input

Dále je třeba zdůraznit, že řídící uspořádání 7 může být upraveno k uskutečňování pasivního řízení prostřednictvím řídícího vinutí 9. Pasivní řízení znamená v tomto ohledu, že še energie z některého vnějšího zdroje nepoužívá k řízení. V této souvislosti je třeba zdůraznit, že řídící uspořádání Ί_ může být schopno spojit jeden nebo několik pasivních prvků, jako jsou odpory, kondenzátory nebo indukční cívky, zapojené do série nebo paralelně, přes řídící vinutí _9. Takové pasivní prvky připojené k řídícímu vinutí 9 způsobem upraveným k tomuto,účelu proto umožňují vykonávat různé vlivy na magnetický tok, a tyto vlivy se potom projevují ve svém důsledku v kmitočtu, amplitudě a/nebo fázi týkající se elektrického výkonu vystupujícího ze zařízení.It should further be pointed out that the control arrangement 7 can be adapted to effect passive control by the control winding 9. Passive control means in this respect that it does not use energy from an external source for control. In this context, it should be pointed out that the control arrangement 7 may be able to connect one or more passive elements, such as resistors, capacitors or inductors, connected in series or in parallel, via the control winding 9. Such passive elements connected to the control winding 9 in a manner adapted for this purpose therefore make it possible to exert various effects on the magnetic flux, and these effects then manifest themselves in frequency, amplitude and / or phase related to the electrical power output from the device.

Z obr. 1 je také patrno, že toto zařízení na své primární straně obsahuje měřící zařízení 13 na měření napětí a měřící zařízení 14 na měření proudu, podobné jako zařízení, která se vyskytují na sekundární straně.It can also be seen from FIG. 1 that the device on its primary side comprises a voltage measuring device 13 and a current measuring device 14, similar to those on the secondary side.

Na obr. 2 je znázorněno provedení transformátoru, které se liší od provedení právě popsaného na obr. 1, jenom v tom, že magnetický obvod 1 zde obsahuje jádro 6, obsahující další rameno 16, kromě ramena 15 vyskytujícího se na sekundární straně provedení podle obr. 1, a dále obsahuje rameno 17 na primární straně. To tedy znamená, že jádro 6 podle obr. 2 bude »· ···* * · · • · • · · • · · ···· 99 ♦ « «··· • » · • · ··* • 9 9 9Fig. 2 shows an embodiment of a transformer that differs from the embodiment just described in Fig. 1 only in that the magnetic circuit 1 here comprises a core 6 comprising an additional arm 16, in addition to the arm 15 occurring on the secondary side of the embodiment of Figs. 1, and further comprises an arm 17 on the primary side. That is, the core 6 of FIG. 2 will be 99. 9 9

9 99 9

999999

9999

9 9 99 9 9

9 9 99 9 9

9 9 99 9 9

9 9 · ·· 99 vytvářet dvě různé dráhy magnetického toku, schematicky znázorněné přerušovanou čarou 18, resp. 19. Řídící vinutí 9a je uspořádáno v tomto případě kolem středního ramene 16, t.j. v první dráze 18 magnetického toku, procházející primárním vinutím 4 transformátoru. Druhá dráha 19 magnetického toku, prochází naopak kolem řídícího vinutí 9a prostřednictvím sekundárního vinuti 5. Prostřednictvím řídícího uspořádání 1_ je nyní možné, ovlivňovat magnetický tok ve středním rameni 16 pomocí řídícího vinutí 9a, které zase ovlivní magnetický tok v rameni 15 sekundárním vinutím 5 sekundární strany. Vyjádřeno jinými slovy, řídící vinutí 9a je zde pouze spojeno s jednou nebo se dvěma drahami magnetického toku.9 9 · ·· 99 create two different magnetic flux paths, schematically represented by broken line 18 and 9, respectively. 19. The control winding 9a is arranged in this case around the central arm 16, i.e. in the first magnetic flux path 18 passing through the primary winding 4 of the transformer. The second magnetic flux path 19, in turn, passes the control winding 9a through the secondary winding 5. By means of the control arrangement 7, it is now possible to influence the magnetic flux in the center arm 16 by the control winding 9a which in turn affects the magnetic flux in the arm 15 by the secondary winding 5 . In other words, the control winding 9a is here only connected to one or two magnetic flux paths.

Varianta na obr. 3 uvádí přidání dalšího řídícího vinutí 9b2 k jednomu již stávajícímu vinutí 9bl. Tato dvě řídící vinutí jsou uspořádána kolem svých vlastních ramen 16b a 15b, t.j. tato řídící vinutí 9bl a 9b2 budou náležet ke svým vlastním drahám 18 a 19 magnetického toku. Řídící uspořádání 7b obsahuje řídící jednotku 20, která dále řídí řídící prvky 21, resp. 22, koordinované S řídícími vinutími 9bl, resp. 9b2. Aktivním nebo pasivním řízením řídících prvků 21 a 22, prostřednictvím řídící jednotky 20, může být provedeno seřízení tak, aby magnetický tok procházel buď jenom jednou z drah 18 a 19 magnetického toku, anebo, byl do nich rozdělen.The variant in Fig. 3 shows the addition of another control winding 9b2 to an existing winding 9b1. The two control windings are arranged around their own arms 16b and 15b, i.e. the control windings 9b1 and 9b2 will belong to their own magnetic flux paths 18 and 19. The control arrangement 7b comprises a control unit 20, which further controls the control elements 21 and 22, respectively. 22, coordinated with the control windings 9b1 and 22b, respectively. 9b2. By actively or passively controlling the control elements 21 and 22, via the control unit 20, an adjustment can be made so that the magnetic flux passes through either or is divided into only one of the magnetic flux paths 18 and 19.

V souvislosti s obr. 3 by mělo být také uvedeno, že sekundární vinutí 4b transformátoru obsahuje alespoň dvě části 23, resp. 24 vinutí spojené do série. Magnetický tok v obou drahách 18 a 19 magnetického toku prochází hlavní částí 23 vinutí, zatímco jenom magnetický tok v dráze 19 prochází částí 24 vinutí. To tedy znamená, že když magnetický tok prochází jenom ramenem 16b pomocí řídícího vinuti 9bl a 9b2, neprochází žádný magnetický tok částí 24 vinutí. To tedy znamená nižší • · ·Referring to FIG. 3, it should also be noted that the transformer secondary winding 4b comprises at least two portions 23 and 22, respectively. 24 windings connected in series. The magnetic flux in both the magnetic flux paths 18 and 19 passes through the main winding portion 23, while only the magnetic flux in the path 19 passes through the winding portion 24. That is, when the magnetic flux passes only through the arm 16b via the control winding 9b1 and 9b2, no magnetic flux passes through the winding portions 24. This means lower • · ·

- 19 ·· výstupní napětí než napětí, které je příslušné pro případ provozu, kdy magnetický tok prochází úplně drahou 19 magnetického toku, než když celkový magnetický tok prochází jak částí 23, tak částí 24 sekundárního vinutí. Tedy řídící vinutí 9b 1 je v takovém provozním případě určeno k\ úplnému nebo alespoň částečnému přerušení magnetického toku v rameni 16b.Output voltage than the voltage applicable to the case in which the magnetic flux passes entirely through the magnetic flux path 19 than when the total magnetic flux passes through both the part 23 and the part 24 of the secondary winding. Thus, the control winding 9b 1 in this operating case is intended to completely or at least partially interrupt the magnetic flux in the arm 16b.

Na obr. 4 je zobrazeno provedení reaktoru, které poněkud připomíná transformátor podle obr. 3. Rozdíl spočívá v tom, že reaktor nemá žádnou sekundární část, takže místo toho je jeho silové vinutí rozděleno do dvou částí 25, 26 vinutí. Tak jako v předchozím provedení jsou zde dvě řídící vinutí 9cl a 9c2, pomocí nichž může být řízen magnetický tok tak, aby procházel v požadovaném stupni částí 26 vinutí. Celkový magnetický tok prochází vždycky částí 25 vinutí. 'FIG. 4 shows an embodiment of the reactor somewhat resembling the transformer of FIG. 3. The difference is that the reactor has no secondary part, so that instead its power winding is divided into two winding parts 25, 26. As in the previous embodiment, there are two control windings 9c1 and 9c2, by means of which the magnetic flux can be controlled to pass to the desired degree in the winding portions 26. The total magnetic flux always passes through the winding portion 25. '

Na obr. 5 je zobrazeno velice zjednodušené provedení generátoru, jehož rotor je označen vztahovou značkou 26. Tento rotor 26 je v příkladu provedení, koncipované jako rotor s permanentními magnety. Také by však bylo možné, zkonstruovat rotor s budícím vinutím. Magnetický obvod ld zde obsahuje elektrické výstupní vinutí 5d indukčně spojené s magnetickým tokem v jádru 6d. Jádro 6d má části umístěné těsně u rotoru 26 tak, aby permanentní magnety generovaly magnetický tok v jádru při otáčení rotoru 26. Magnetický tok prochází výstupním vinutím 5d a generuje v něm výstupní efekt. Řídící uspořádání 7d obsahuje, tak jako předtím, řídící vinutí 9d indukčně spojené s magnetickým obvodem ld. Také je zde měřící zařízení lOd, resp. lid na měření napětí, resp. proudu, ke kontrole výstupního výkonu. Pomocí řídícího uspořádání 7d se může nyní uvést řídící vinutí 9d do funkčního stavu, požadovaného k pasivnímu nebo aktivnímu řídícímu účelu, pro předávání požadovaných vlastností výstupního výkonu z generátoru, pokud • 9FIG. 5 shows a very simplified embodiment of a generator whose rotor is designated 26. This rotor 26 is designed as a permanent magnet rotor in an exemplary embodiment. However, it would also be possible to design a rotor with an excitation coil. The magnetic circuit 1d here comprises an electrical output winding 5d inductively coupled to the magnetic flux in the core 6d. The core 6d has portions positioned close to the rotor 26 so that the permanent magnets generate a magnetic flux in the core as the rotor 26 rotates. The magnetic flux passes through the output winding 5d and generates an output effect therein. The control arrangement 7d comprises, as before, the control winding 9d inductively coupled to the magnetic circuit 1d. There is also a measuring device 10d, resp. people to measure voltage, respectively. to control the output power. By means of the control arrangement 7d, the control winding 9d can now be brought into the functional state required for a passive or active control purpose to transmit the desired output power characteristics from the generator if: 9

99 9999 9999 9900 99

9 · 9 99 · 9 9

999· 9999 · 9

9 9 9 9 9 99 9 9 9 9

999 99 99999 99 99

-- 20 se týká kmitočtu, amplitudy a/nebo fáze.- 20 refers to frequency, amplitude and / or phase.

Je třeba zdůraznit, že na obrázcích jsou znázorněna velmi zjednodušená provedení, a navíc zejména jenom s jednou fází. Ve skutečnosti mohou být tato provedení mnohem složitější, zejména jako vícefázová provedení. Počet vinutí a částí vinutí může být mnohem vyšší, než jak bylo popsáno, ne jenom co se týká primárního a sekundárního vinutí, ale také co se týká počtu řídících vinutí. Také magnetické obvody mohou mít proměnlivé uspořádání, v závislosti' na funkčních požadavcích.It should be pointed out that the figures show very simplified embodiments, in particular with only one phase. In fact, these embodiments can be much more complex, especially as multiphase embodiments. The number of windings and winding parts can be much higher than described, not only in terms of primary and secondary windings, but also in terms of the number of control windings. Also, the magnetic circuits may have a variable configuration, depending on the functional requirements.

Je třeba zejména zdůraznit, že okolnost, že podle vynálezu alespoň jedno ze stávajícím vinutí obsahuje elektrický vodič, obklopený dvěma vzájemně oddělenými .ekvipotenciálními vrstvami a pevnou izolací umístěnou mezi těmito vrstvami, znamená, že elektrické pole kolem vodiče bude v podstatě uzavřeno v kabelu tak,. aby primární a sekundární vinutí mohlo, být umístěno kdekoliv v-magnetickém obvodu s velice velkou volností. Dokonce je možné vložení vinutí. V této souvislosti je třeba zdůraznit, že řídící uspořádání je vhodné pro transformátory obou typů, jak pro jádrové, tak pro plášťové transformátory.In particular, it should be pointed out that the fact that according to the invention at least one of the existing windings comprises an electrical conductor surrounded by two mutually separated equipotential layers and a solid insulation located between these layers means that the electric field around the conductor will be substantially enclosed in the cable. . so that the primary and secondary windings can be located anywhere in the magnetic circuit with very great freedom. Even winding insertion is possible. In this context, it should be emphasized that the control arrangement is suitable for transformers of both types, both core and shell transformers.

Právě popsaná konstrukce je obzvláště vhodná pro použití s velkým napětím. Je třeba zdůraznit, že řídící vinutí, resp. řídící vinutí 9 bude mít nižší napětí než silové vinutí, z toho důvodu, že řídící vinutí nemusí být nutně opatřeno takovou izolační soustavou jako alespoň jedno ze silových vinutí.The construction just described is particularly suitable for high voltage applications. It should be pointed out that the control winding resp. the control winding 9 will have a lower voltage than the power winding, because the control winding need not necessarily be provided with such an insulation system as at least one of the power windings.

Důležitý aspekt pro možnost vytvoření elektromagnetického zařízení podle vynálezu představuje alespoň pro jedno vinutí použiti kabelového vodiče s pevnou elektrickou izolací, s vnitřní polovodičovou vrstvou nebo pláštěm mezi izolací a jedním nebo několika elektrickými vodiči umístěnými uvnitř izolace, a s vnější polovodičovou vrstvou nebo pláštěm umístěnými vně této izolace. Takové kabely jsou dostupné jakoAn important aspect for the possibility of forming an electromagnetic device according to the invention is to use for at least one winding the use of a solid conductor insulated cable conductor with an inner semiconductor layer or sheath between the insulation and one or more electrical conductors disposed inside the insulation. . Such cables are available as

- 21 ·· ···· *· ·♦·» ·· ··- 21 ······························

9 9 9 · 9 · · · · • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 · • 9 9 9 · 9 9 9 9 9 99 9 9 · 9 · 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 ·· 9 · · · · ·«·· 99 99 999 ·9 99 standardní kabely pro použiti v ostatních oblastech energetiky, a to v přenosu energie. Aby bylo možno popsat nějaké provedení, bude nejdříve stručně popsán standardní kabel. Vnitřní vodič, kterým protéká proud, obsahuje řadu pramenů. Kolem těchto pramenů je uspořádána polovodičová vnitřní vrstva nebo plášť. Kolem této polovodičové vnitřní vrstvy je uspořádána izolační vrstva z pevné izolace. Pevná izolace je vytvořena z polymerního materiálu, s nízkými elektrickými ztrátami a s vysokou průraznou pevností. Jako konkrétní příklady mohou být uvedeny polyethylen (PE), a potom zejména zesítěný polyethylen (XLPE) a ethylen-propylen (EP). Kolem vnější polovodičové vrstvy může být uspořádán kovový kryt a vnější izolační plášť. Polovodičové vrstvy sestávají z polymerního materiálu, například ethylen-kopolymeru, s elektricky vodivou složkou, například z vodivých sazí nebo sazové černi. Takový kabel zde bude označen jako silový kabel.9 9 Standard cables for use in other areas of power engineering, namely in power transmission. In order to describe an embodiment, a standard cable will first be briefly described. The internal conductor through which the current flows contains a number of strands. Around these strands is a semiconductor inner layer or sheath. Around this semiconductor inner layer is an insulating layer of solid insulation. The rigid insulation is made of a polymeric material with low electrical losses and high breakdown strength. Specific examples are polyethylene (PE), and in particular cross-linked polyethylene (XLPE) and ethylene-propylene (EP). A metal housing and an outer insulating sheath may be provided around the outer semiconductor layer. The semiconductor layers consist of a polymeric material, such as an ethylene copolymer, with an electrically conductive component, such as conductive carbon black or carbon black. Such a cable will be referred to herein as a power cable.

Přednostní provedení kabelu, určeného pro vinutí v rotačních elektrických strojích je patrné z obr. 6. Kabel 41, znázorněný na tomto obr. 6, obsahuje vodič 42, kterým protéká proud, a který obsahuje překřížené (transponované), jak neizolované, tak izolované prameny. Také jsou možné elektromechanicky transponované, pevně izolované prameny. Tyto prameny mohou být spleteny nebo transponovány v řadě vrstev. Kolem tohoto vodiče 42 je uspořádána vnitřní polovodičová vrstva 43, která je zase obklopena homogenní izolační vrstvou 44 z pevného izolačního materiálu. Tato izolační vrstva 44 je provedena zcela bez izolačního materiálu kapalného nebo plynného typu. Tato izolační vrstva 44 je obklopena vnější polovodičovou vrstvou 45. Kabel použitý jako vinutí ve výhodném provedení vynálezu může být opatřen kovovým krytem a vnějším krytem, ale nemusí být opatřen takovým krytem. Pro zabráněníA preferred embodiment of a winding cable in rotary electrical machines is shown in FIG. 6. The cable 41 shown in FIG. 6 comprises a current conductor 42 that includes both transposed, non-insulated and insulated strands. . Electromechanically transposed, rigidly insulated strands are also possible. These strands can be entangled or transposed in a number of layers. Around this conductor 42 is an inner semiconductor layer 43, which in turn is surrounded by a homogeneous insulating layer 44 of rigid insulating material. This insulating layer 44 is completely free of liquid or gaseous insulating material. This insulating layer 44 is surrounded by an outer semiconductor layer 45. The cable used as winding in a preferred embodiment of the invention may be provided with a metal cover and an outer cover, but need not be provided with such a cover. For prevention

- 22 ► ···· ·· ·* « « · ♦ ♦ « • · · · · · · ( • « · · · · « indukovaným proudům a ztrátám ,s nimi spojeným, ve vnější polovodičové vrstvě 45, je tato vrstva odříznuta, zejména na čele cívky, to je v přechodech ze svazku vrstev k čelu cívky. Toto odříznutí se provede tak, aby vnější polovodičová vrstva 45 byla rozdělena na několik částí, rozložených kolem kabelu, které jsou elektricky úplně nebo částečně vzájemně odděleny. Každá odříznutá část se potom připojí k uzemnění, čímž se vnější polovodičová vrstva 45 udržuje u a nebo blízko nulového potenciálu v celé délce kabelu. To znamená, že kolem pevně izolovaného vinutí na čelech cívky, mají plochy, které mohou přijít do vzájemného kontaktu a plochy, které jsou znečistěné po nějaké době používání, jenom zanedbatelný potenciál, a mohou také vyvolat zanedbatelná elektrická pole.- 22 Induced currents and losses associated with them, in the outer semiconductor layer 45, is this layer This cut is done so that the outer semiconductor layer 45 is divided into several parts distributed around the cable, which are electrically completely or partially separated from each other. the portion is then connected to ground, whereby the outer semiconductor layer 45 is maintained at or near zero potential along the entire length of the cable.This means that around the tightly insulated winding on the coil ends, they have surfaces that can come into contact with each other and polluted after some time of use, only negligible potential, and can also cause negligible electric fields.

Pro optimalizování rotačních elektrických strojů má rozhodující důležitost provedení magnetického obvodu, čo se týká drážek, resp. zubů. Jak bylo shora uvedeno, drážky by měly být připojeny co nejtěsněji k pouzdru boků cívky. Také je žádoucí, aby zuby v každé radiální rovině byly co nejširší. To je důležité k minimalizování ztrát, magnetizační požadavky, atd. stroje.In order to optimize rotating electrical machines, the design of the magnetic circuit in terms of grooves and / or grooves is crucial. of teeth. As mentioned above, the grooves should be connected as tightly as possible to the coil side housing. It is also desirable that the teeth in each radial plane be as wide as possible. This is important to minimize losses, magnetization requirements, etc. machines.

S přístupem k vodiči pro vinutí, jako je například shora popsaný kabel, existují velké možnosti optimalizace magnetického jádra z různých hledisek. V následující části popisu je uveden magnetický obvod statoru rotačního elektrického stroje. Na obr. 7 je v axiálním čelním pohledu znázorněno jedno provedení sektorové nebo pólové rozteče 46 stroje, podle vynálezu. Rotor s rotorovým pólem je označen vztahovou značkou 47. Stator se obvykle skládá z vrstveného jádra elektrických vrstev, posťupně složených ze sektorově tvarovaných vrstev. Od zadní části 48 jádra, umístěné radiálně na jeho nej kraj nějším vnějším konci, prochází řada zubů 49 • · · 9 · ·With access to a winding conductor, such as the cable described above, there are great possibilities to optimize the magnetic core from various points of view. The following is a description of the magnetic circuit of the stator of a rotating electric machine. FIG. 7 shows an axial front view of one embodiment of a sector or pole pitch 46 of a machine according to the invention. The rotor pole rotor is designated 47. The stator usually consists of a laminated core of electrical layers, successively composed of sector-shaped layers. A row of teeth 49 extends from the rear portion 48 of the core, located radially at its extreme outer end.

- 23 9 9 9- 22 9 9 9

9 ·9 ·

9 · ··«· ·« ♦ · « · • 9 9 • · ♦ « · « » · ·9 · ·· • · • 9 9 9 9 ♦ ·

9 9 9 radiálně dovnitř směrem k rotoru 47. Mezi těmito zuby 49 je odpovídající počet drážek 50. Použití kabelů 51 podle shora popsaného provedení umožňuje, mezi jiným, aby hloubka drážek pro stroje s vysokým napětím byla větší, než jak je možné podle stavu techniky. Drážky 50 mají průřez zkosený směrem k rotoru 47, protože potřeba kabelové izolace se stává menší pro každou vrstvu vinutí směrem k rotoru. Jak je zřejmé z tohoto obrázku, drážka 50 sestává z kruhového průřezu 52, kolem každé vrstvy vinuti, s užšími pásovými částmi 53 mezi vrstvami. S určitým oprávněním může být takový průřez drážky označen jako „cyklický řetězec drážek. Jelikož u takových strojů s vysokým napětím bude vyžadován poměrně velký počet vrstev, přičemž dostupnost kabelů s příslušnými rozměry a s příslušnou izolací, a vnějších polovodičových vrstev je omezena, může být v praxi obtížné, dosáhnout požadovaného průběžného zkosení kabelové izolace, respektive statorových drážek. V provedení znázorněném na obr. 7 se používají kabely se třemi různými rozměry kabelové izolace, uspořádané ve třech příslušně dimenzovaných úsecích 54, 55 a 56, to v praxi znamená, že se dosáhne upraveného cyklického řetězce drážek. Na tomto obrázku je také, znázorněno, že zub 49 statoru může být tvarován prakticky s konátatní radiální šířkou podél· hloubky celé drážky.9 9 9 radially inwardly toward the rotor 47. Among these teeth 49 there is a corresponding number of grooves 50. The use of the cables 51 according to the above-described embodiment allows, inter alia, that the depth of the grooves for high voltage machines is greater than possible . The grooves 50 have a cross-section beveled toward the rotor 47, since the need for cable insulation becomes less for each winding layer towards the rotor. As can be seen from this figure, the groove 50 consists of a circular cross section 52, around each winding layer, with narrower strip portions 53 between the layers. With some authority, such a groove cross-section may be referred to as a "cyclic groove chain." Since such high voltage machines will require a relatively large number of layers, and the availability of cables with appropriate dimensions and insulation, and outer semiconductor layers is limited, it may be difficult in practice to achieve the desired continuous bevel of cable insulation or stator grooves. In the embodiment shown in FIG. 7, cables with three different dimensions of cable insulation are used, arranged in three respectively sized sections 54, 55 and 56, i.e. in practice a modified cyclic groove chain is obtained. Also shown in this figure is that the stator tooth 49 can be formed with practically constant radial width along the depth of the entire groove.

Opět je třeba zdůraznit, že úseky vinutí, označené na obr.7 vztahovými značkami 54, 55 a 56, odpovídají vinutí 5d na obr. 5. Naopak jedno nebo více vinutí, odpovídajících řídícímu vinutí 9 na obr. 5, je na obr. 7 označeno vztahovou značkou 40. Tato řídící vinutí 40 jsou v tomto provedení umístěna radiálně co nej krajněji vně od rotoru 47. Je třeba zdůraznit, že není nutné umisťovat řídící vinutí 2 na místech označených vztahovou značkou 40 na obr. 7.Again, it should be noted that the winding sections indicated by the reference numerals 54, 55 and 56 in FIG. 7 correspond to the winding 5d in FIG. 5. On the other hand, one or more windings corresponding to the control winding 9 in FIG. These control windings 40 are in this embodiment positioned radially as far as possible outside the rotor 47. It should be pointed out that it is not necessary to position the control winding 2 at the locations indicated by the reference numeral 40 in Fig. 7.

- 24 • 9 · 9 · 9 9 9 9999 99 99- 24 • 9 · 9 · 9 9 9 9999 99 99

9' 9 9 · 9 9*999 '9 9 · 9 9 * 99

9 · 9999 9 99 99 9999 9 99 9

999 9 999 9 9 9999 9,999 9 9 9

9 9 99 9 99999 9 99

9999 9 9 9· 999 99 «99999 9 9 9 · 999 99

V alternativním provedení může být kabelem, použitým jako vinutí, shora popsaný, běžný silový kabel. Uzemnění vnější polovodičové vrstvy 45 se potom provede sloupnutím kovového krytu a ochranného pláště kabelu na vhodných místech.In an alternative embodiment, the cable used as the winding may be a conventional power cable as described above. The outer semiconductor layer 45 is then grounded by peeling off the metal cover and the cable sheath at suitable locations.

Rozsah vynálezu je přizpůsoben velkému počtu alternativních provedení, v závislosti na dostupných rozměrech kabelů, pokud jde o izolační a vnější polovodičovou vrstvu, atd. Také mohou být upravována provedení s tak zvaným cyklickým řetězcem drážek, mimo to, co zde bylo popsáno.The scope of the invention is adapted to a large number of alternative embodiments, depending on the available cable dimensions with respect to the insulating and outer semiconductor layers, etc. Also, embodiments with a so-called cyclic groove chain may be modified, beyond what has been described herein.

Jak bylo shora uvedeno, může být magnetický obvod umístěn ve statoru a/nebo rotoru rotačního elektrického stroje. Avšak provedení magnetického obvodu bude široce odpovídat shora popsanému provedení, nezávisle na tom, jestli je magnetický obvod umístěn ve statoru a/nebo rotoru.As mentioned above, the magnetic circuit may be located in a stator and / or rotor of a rotating electric machine. However, the embodiment of the magnetic circuit will broadly correspond to the embodiment described above, regardless of whether the magnetic circuit is located in the stator and / or rotor.

Jako vinutí se zejména používá vinutí, které může být označeno jako mnohovrstvé koncentrické kabelové vinutí. To znamená, že u takového vinutí byl minimalizován počet křížení na čelech cívky, vzájemným umístěním všech cívek v rámci téže skupiny radiálně směrem ven. To také dovoluje jednodušší způsob výroby a navíjení statorového vinutí do různých drážek. Jelikož kabel použitý podle vynálezu je poměrně snadno ohebný, může se tohoto vinutí dosáhnout poměrně jednoduchou navíjecí operací, v níž se ohebný kabel navíjí do otevřeného kruhového průřezu 52 v drážkách 50.In particular, windings are used as windings, which may be referred to as multi-layer concentric cable windings. That is, in such a winding, the number of crossings on the ends of the coil has been minimized by placing all coils radially outwardly within the same group. This also allows a simpler method of manufacturing and winding the stator windings into different grooves. Since the cable used according to the invention is relatively easily flexible, this winding can be achieved by a relatively simple winding operation in which the flexible cable is wound into an open circular cross-section 52 in the grooves 50.

Na obr. 8 je zjednodušeným a základním způsobem znázorněno rozložení elektrického pole kolem vinutí běžného výkonového transformátoru nebo reaktoru, se zobrazením vinutí 57, jádra 58 a ekvipotenciálních čar 59, to znamená čar, kde má elektrické pole stejnou velikost. Spodní část vinutí je uvažována, že má nulový potenciál.Fig. 8 shows in a simplified and basic manner the distribution of the electric field around the windings of a conventional power transformer or reactor, with the representation of the windings 57, core 58 and equipotential lines 59, i.e. lines where the electric field is the same size. The lower part of the winding is considered to have zero potential.

Rozložení potenciálu (napětí) určuje složení izolačníThe potential distribution (voltage) determines the insulation composition

- 25 ·· ···· φφ ·· • · φ · · · * ♦ φ · • · φ φφφφ φ φφ φ φ φφφφ φφφφφφ φ φφ φφ · φφφφ φφφφ φφ φφ φφφ Φ· φφ soustavy, jelikož je nutné, aby byla dostatečná izolace, jak mezi jednotlivými závity vinutí, tak mezi každým závitem a uzemněním. Tento obrázek tedy znázorňuje, že horní část vinutí je vystavena nej vyššímu zatížení izolace. Provedeni a umístěni vinutí vzhledem k jádru je tímto způsobem určeno v podstatě rozložením elektrického pole v okénku jádra.- 25 ·· ···· · · · · ♦ · * · · · · · φ · φ · φ φφφφφφφφφφφ ·φφφφφφφφφφφφφφφφφφφ soustavy aby aby aby aby aby aby there was sufficient insulation, both between the windings and between each winding and ground. Thus, this figure shows that the upper part of the winding is exposed to the highest insulation load. The design and positioning of the windings relative to the core is thus determined essentially by the distribution of the electric field in the core window.

Kabel, který se může použít pro vinutí u suchých výkonových transformátorů nebo reaktorů podle vynálezu, byl popsán pomocí obr. 1. Kabel může být, jak již bylo stanoveno, opatřen dalšími, přídavnými vnějšími vrstvami ke speciálním účelům, například k zabránění nadměrnému elektrickému namáhání v jiných místech transformátoru nebo reaktoru. Z hlediska geometrických rozměrů budou mít příslušné kabely průřez vodiče 2 až 3000 mm2 vnější průměr kabelu 20 až 250 mm.The cable which can be used for winding in dry power transformers or reactors according to the invention has been described with reference to FIG. other locations of the transformer or reactor. In terms of geometrical dimensions, the respective cables will have a conductor cross-section of 2 to 3000 mm 2 and an outer cable diameter of 20 to 250 mm.

Vinutí výkonového transformátoru nebo reaktoru, vyrobené z kabelu popsaného v podstatě vynálezu může být použito jak pro, jednofázové, třífázové, tak pro vícefázové transformátory nebo reaktory, nezávisle na tom, jak je tvarováno jádro. Jedno provedení je znázorněno na obr. 9, kde je zobrazen třífázový transformátor s vrstveným jádrem. Jádro obsahuje, podle běžného provedení , tři sloupce 60, 61 a 62 a přídržné třmeny 63 a 64. Ve znázorněném provedení mají jak sloupce jádra, tak třmeny zkosený průřez.The power transformer or reactor windings made from the cable described in essence of the invention can be used for both single-phase, three-phase, and multiphase transformers or reactors, regardless of how the core is shaped. One embodiment is shown in Figure 9 where a three-phase laminated core transformer is shown. The core comprises, according to a conventional embodiment, three columns 60, 61 and 62 and retaining brackets 63 and 64. In the illustrated embodiment, both the core columns and the brackets have a tapered cross-section.

Koncentricky kolem sloupců jádra jsou uspořádána vinutí vytvořená z kabelu. Jak je patrné, má provedení znázorněné na obr. 9 tři koncentrická vinutí 65, 66 a 67. Nejvnitřnější vinutí 65 může představovat primární vinutí a ostatní dvě vinutí mohou představovat sekundární vinutí. Aby nebyl obrázek přeplněn příliš velkým množstvím detailů, nejsou znázorněna spojení jednotlivých vinutí. Jinak tento obrázek znázorňuje, že v tomto provedení jsou kolem těchto vinutí v určitých místechWires made of cable are arranged concentrically around the core columns. As can be seen, the embodiment shown in FIG. 9 has three concentric windings 65, 66 and 67. The innermost winding 65 may be a primary winding and the other two windings may be a secondary winding. In order not to overfill the image with too much detail, the connections of the individual windings are not shown. Otherwise, this figure shows that in this embodiment there are certain locations around these windings

ΦΦ ··«· ·» ···· ·· ·· · « · · φ · φ · · · • · · · · · · 4 · · « • Φ · · · ♦ ····· • φ · ΦΦ · · · Φ · • ΦΦΦ ·Φ ΦΦ ΦΦΦ Φ· Φ· uspořádány rozpěrné tyče 68 a 69 s několika různými funkcemi. Rozpěrné tyče 68 a 69 mohou být vyrobeny z izolačního materiálu pro vytvoření určitého prostoru mezi koncentrickým vinutím pro chlazení, rozepření, atd. Mohou být také vyrobeny z elektricky vodivého materiálu, pro vytvoření části zemnící soustavy těchto vinutí. Na obr. 9 nejsou zakreslena žádná řídící vinutí 9_.Φ · «·» · φ · 4 · • · · · · · • · · · · · 4 · 4 · φ · φ · Spacer bars 68 and 69 with several different functions are arranged. The spacer bars 68 and 69 may be made of an insulating material to provide some space between the concentric windings for cooling, expansion, etc. They may also be made of an electrically conductive material to form part of the grounding assembly of these windings. 9, no control windings 9 are shown.

Alternativní konstrukce kabeluAlternative cable design

U varianty kabelu, zobrazené na obr. 10, jsou použity stejné vztahové značky jako dosud, pouze s přidáním vztahových značek pro toto provedení. V tomto provedení obsahuje kabel 41a několik elektrických vodičů 42a, které jsou vzájemně odděleny pomocí izolace 44a. Vyjádřeno jinými slovy, izolace 44a slouží jak k izolaci mezi jednotlivými sousedními elektrickými vodiči 42a, tak mezi vodiči 42a a okolním prostředím. Různé elektrické vodiče 42a mohou být uspořádány různými způsoby, které mohou být použity pro měnící se tvary průřezu kabelu, jako celku. V provedení podle obr. 10 je zobrazeno, že vodiče 42a jsou umístěny v přímce, což znamená poměrně plochý tvar průřezu tohoto kabelu. Z toho .může být odvozeno, že tvar průřezu kabelu se může měnit v širokém rozsahu.In the cable variant shown in FIG. 10, the same reference numerals are used as before, only with the addition of reference numerals for this embodiment. In this embodiment, the cable 41a comprises a plurality of electrical conductors 42a that are separated from each other by insulation 44a. In other words, the insulation 44a serves both for insulation between adjacent electrical conductors 42a and between conductors 42a and the surrounding environment. The various electrical conductors 42a may be arranged in various ways that may be used to vary the cross-sectional shapes of the cable as a whole. In the embodiment of Fig. 10 it is shown that the conductors 42a are located in a straight line, which means a relatively flat cross-sectional shape of the cable. From this, it can be deduced that the cross-sectional shape of the cable can vary widely.

Podle obr. 10 se předpokládá, že mezi sousedními elektrickými vodiči 42a existuje menší napětí, než je fázové napětí. Přesněji řečeno, předpokládá se, že elektrické vodiče 42a podle obr, 10 jsou vyrobeny s různým provedením závitů ve vinutí, což znamená, že napětí mezi těmito sousedními vodiči je poměrně nízké.Referring to FIG. 10, it is assumed that there is less voltage than the phase voltage between adjacent electrical conductors 42a. More specifically, it is assumed that the electrical conductors 42a of Fig. 10 are made with different windings in the winding, which means that the voltage between these adjacent conductors is relatively low.

}}

Jako předtím, je zde vnější polovodičová vrstva 45a, uspořádaná vně od izolace 44a, provedené z pevného elektricky izolačního materiálu. Kolem každého uvedeného elektrického «· ···· ·♦ ···* «· ·* • * · »♦· ·♦♦·As before, there is an outer semiconductor layer 45a disposed outside of the insulation 44a made of a solid electrically insulating material. Around each of the above electric «· ♦ · · · · · · · · ·

6 9 9 9 99 9 9 9 9 • ·»·· ·*···* • 9 9 9 9 9 9 9 9 96 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9999 99 9 9 9 99 9 9 9 99999 99 9 9 9 99 9 9 9

- 27 vodiče 42a je uspořádána vnitřní vrstva 43a z polovodičového materiálu, t.j. každý z těchto elektrických vodičů 42a je obklopen svou vlastní vnitřní vrstvou 4 3a z polovodičového materiálu. Tato vnitřní vrstva 43a bude proto sloužit k vyrovnávání napětí, pokud jde o jednotlivé vodiče.27, an inner layer 43a of semiconductor material is provided, i.e. each of these electrical conductors 42a is surrounded by its own inner layer 43a of semiconductor material. This inner layer 43a will therefore serve to equalize the voltage with respect to the individual conductors.

U varianty kabelu 41b, zobrazené na obr. 11, jsou použity stejné vztahové značky jako dosud, pouze s přidáním písmene b, které je specifické pro toto provedení. Také v tomto případě je zde několik vodičů, přesněji řečeno, jsou zde tři elektrické vodiče 42b. Předpokládá se, že mezi těmito vodiči 42b existuje fázové napětí, t.j. podstatně vyšší napětí než mezi vodiči 42a v provedení podle obr. 10. Podle obr. 11 je zde vnitřní polovodičová vrstva 43b, přičemž směrem dovnitř od této vrstvy 43b jsou uspořádány vodiče 42b. Každý z těchto elektrických vodičů 42b je však obklopen další vlastní vrstvou 70, s vlastnostmi, odpovídajícími shora popsaným vlastnostem, co se týká vnitřní vrstvy 43b. Mezi každou další vrstvou 70 a vnitřní vrstvou 43b, uspořádanou kolem ní, je izolační materiál. Proto se bude vnitřní vrstva 43b vyskytovat jako vrstva pro vyrovnávání napětí, vně od další' vrstvy 70 z polovodičového materiálu, náležející .elektrickým vodičům 42b, kde tato další vrstva 70 je připojena k příslušnému elektrickému vodiči 42b pro uspořádání na stejném napětí jako tento vodič.In the cable variant 41b shown in FIG. 11, the same reference numerals are used as before, only with the addition of the letter b, which is specific to this embodiment. Also in this case there are several conductors, more specifically, there are three electrical conductors 42b. It is assumed that there is a phase voltage between the conductors 42b, i.e. a substantially higher voltage than between the conductors 42a of the embodiment of Fig. 10. According to Fig. 11, there is an inner semiconductor layer 43b, with the conductors 42b disposed inwardly. Each of these electrical conductors 42b, however, is surrounded by a further own layer 70, with properties corresponding to those described above with respect to the inner layer 43b. Between each additional layer 70 and the inner layer 43b disposed around it is an insulating material. Therefore, the inner layer 43b will be present as a voltage equalization layer, outside of the further layer 70 of semiconductor material belonging to the electric conductors 42b, which additional layer 70 is connected to the respective electrical conductor 42b for arrangement at the same voltage as this conductor.

Možné úpravyPossible adjustments

Je zřejmé, že tento vynález není omezen pouze na shora popsaná provedení. Proto odborník v oboru může dokázat, že je možné provést řadu podrobných úprav po předložení koncepce vynálezu, aniž by došlo k vybočení z této koncepce tak, jak je definována v přiložených' nárocích. Jako příklad je třebaIt is to be understood that this invention is not limited to the embodiments described above. Therefore, one skilled in the art can demonstrate that a number of detailed modifications can be made after the concept of the invention has been presented without departing from the concept as defined in the appended claims. As an example it is necessary

- 28 ·· ·*· · • · ΜΙ· «· ««- 28 ·· · * · · · · · ·

9 9 ·* » · ♦9 9 *

9 9 99 9 8 9 ·9 9 99 9 8 9 ·

8 8 9 8 9 9 98 8 9 8 9 9

9 8 8 8 8 89 8 8 8 8

88 9 9 8 99 .88 9 9 8 99

zdůraznit, že tento vynález není omezen pouze na shora uvedené příklady výběrů materiálů. Místo nich mohou být proto použity funkčně shodné materiály. Pokud jde o výrobu izolační soustavy podle vynálezu, je třeba zdůraznit, že je možné použití také jiných výrobních technik než vytlačování a nastříkávání, aby bylodosaženo dokonalého kontaktu mezi různými vrstvami. Dále je třeba zdůraznit, že by mohly být uspořádány přídavné ekvipotenciální vrstvy. Například jedna nebo několik ekvipotenciálních vrstev z polovodičového materiálu by mohlo být umístěno jako izolace mezi těmi vrstvami, které jsou shora označené jako, „vnitřní a „vnější. Opět je třeba zdůraznit, že podle vynálezu se normálně nepředpokládá, že je nezbytné vytvořit řídící vinutí _9 pomocí takového ohebného kabelu, jak bylo shora uvedeno, jako důsledek skutečnosti, že jedno nebo několik řídících vinutí má normálně nižší napětí než zbývající část vinutí příslušného elektromagnetického zařízení. Přesněji řečeno, zbývající část vinutí může být skutečně vysokonapěťové vinutí. Pro tuto zbývající část je třeba zdůraznit, že přesný řídící princip provádění způsobu podle vynálezu se může měnit nejrůznějšími způsoby, v rámci rozsahu zamýšlené řídící činnosti.to emphasize that the present invention is not limited to the aforementioned examples of material selection. Functionally identical materials can therefore be used instead. With regard to the production of the insulation system according to the invention, it should be emphasized that it is also possible to use production techniques other than extrusion and spraying in order to achieve perfect contact between the different layers. It should further be emphasized that additional equipotential layers could be provided. For example, one or more equipotential layers of semiconductor material could be placed as insulation between those layers which are referred to above as "inner and" outer. Again, according to the invention, it is not normally assumed that it is necessary to form the control winding 9 using such a flexible cable as mentioned above as a result of the fact that one or more control windings normally have a lower voltage than the rest of the windings of the respective electromagnetic device. . More specifically, the remaining part of the winding may indeed be a high voltage winding. For the remainder, it should be emphasized that the precise control principle of carrying out the method of the invention can vary in a variety of ways within the scope of the intended control activity.

Claims (36)

1. Elektromagnetické zařízení sestávající alespoň z jednoho magnetického obvodu (1) a alespoň z jednoho elektrického obvodu (2, 3), tvořeného alespoň jedním vinutím (4, 5), kde magnetické a elektrické obvody jsou vzájemně indukčně spojeny, přičemž zařízení, dále sestává z řídícího uspořádání (7) k řízení provozu zařízení, vyznačující se tím, že řídící uspořádání (7) je upraveno k řízení kmitočtu, amplitudy a/nebo fáze, týkající se elektrického výkonu k tomuto zařízení nebo od tohoto zařízení tímto řídícím uspořádáním (7), obsahujícím řídící prostředek pro řízení magnetického toku v magnetickém obvodu (1), přičemž uvedené alespoň jedno vinutí (4, 5), nebo alespoň jeho část obsahuje alespoň jeden elektrický, vodič (42) opatřený izolační soustavou sestávající z elektrické izolace (44) tvořené pevným izolačním materiálem a vnitřní vrstvou (43) uspořádanou uvnitř tohoto materiálu, kde uvedený alespoň jeden elektrický vodič (42) je uspořádán uvnitř vnitřní vrstvy (43), přičemž elektrická vodivost vnitřní vrstvy (43) je nižší než elektrická vodivost elektrického vodiče (42), ale postačující pro vnitřní vrstvu (43) k řízení vyrovnávání elektrického pole vně od vnitřní vrstvy (43).An electromagnetic device comprising at least one magnetic circuit (1) and at least one electrical circuit (2, 3) comprising at least one winding (4, 5), wherein the magnetic and electrical circuits are inductively coupled to each other, the device further comprising a control arrangement (7) for controlling the operation of the apparatus, characterized in that the control arrangement (7) is adapted to control the frequency, amplitude and / or phase related to the electrical power to or from the apparatus by said control arrangement (7) comprising control means for controlling the magnetic flux in the magnetic circuit (1), said at least one winding (4, 5), or at least a portion thereof comprising at least one electrical conductor (42) provided with an insulating system consisting of an electrical insulation (44) formed a solid insulating material and an inner layer (43) disposed within this material, wherein said at least one electrical conductor (42) is disposed within the inner layer (43), wherein the electrical conductivity of the inner layer (43) is lower than the electrical conductivity of the electrical conductor (42) but sufficient for the inner layer (43) to control equalizing the electric field outside of the inner layer (43). 2. Elektromagnetické zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že řídící prostředek je ,tvořen alespoň jedním řídícím vinutím (9) indukčně spojeným s magnetickým obvodem (1).Electromagnetic device according to claim 1, characterized in that the control means is formed by at least one control winding (9) inductively connected to the magnetic circuit (1). . 99 9999 o • ' ·· ··. 99,999 o • '·· ·· 8 9 9 9 · 9 8 9 9 98 9 9 9 9 9 9 9 999 9 9 9 9 • * * · ,· 9 9 9 9 9 99 9 9 9 999 9 9 9 9 • * * ·, · 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99 99 9 9 9 9 9 9 9999 99 9.9 9 99 9 9 9 9 ~ 30 9999 99 9.9 9 99 9 9 9 ~ 30 3. Elektromagnetické zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující setím, že řídící uspořádání (7) je upraveno k řízení magnetického odporu v magnetickém obvodu (1) ·Electromagnetic device according to claim 1 or 2, characterized in that the control arrangement (7) is adapted to control the magnetic resistance in the magnetic circuit (1). 4. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že řídící uspořádání (7) je upraveno k přidávání dodatečného magnetického toku k magnetickému toku v magnetickému obvodu (1).Electromagnetic device according to claims 1 to 3, characterized in that the control arrangement (7) is adapted to add an additional magnetic flux to the magnetic flux in the magnetic circuit (1). 5. Elektromagnetické zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že v magnetickém obvodu (1) je obsažen materiál mající permeabilitu vyšší než 1, přičemž řídící uspořádání (7) je upraveno k řízeni magnetického odporu v magnetickém obvodu (1) změnou permeability jedné nebo několika takových oblastí magnetického obvodu (1), majících proměnlivou permeabilitu.An electromagnetic device according to claim 3, characterized in that the magnetic circuit (1) comprises a material having a permeability greater than 1, wherein the control arrangement (7) is adapted to control the magnetic resistance in the magnetic circuit (1) by changing the permeability of one or more. several such magnetic circuit regions (1) having variable permeability. 6. Elektromagnetické zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že oblast nebo oblasti mající proměnlivou permeabilitu, mají jednu nebo několik mezer v magnetickém obvodu (1) .An electromagnetic device according to claim 5, characterized in that the region or regions having variable permeability have one or more gaps in the magnetic circuit (1). 7. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že magnetický obvod (1) je bez magnetického jádra.Electromagnetic device according to claims 1 to 6, characterized in that the magnetic circuit (1) is free of a magnetic core. 8. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že vinutí je navinuto kolem magnetického jádra (6) .Electromagnetic device according to claims 1 to 6, characterized in that the winding is wound around the magnetic core (6). 99 999999 9999 9 99 9 9 9 999 9. Elektromagnetické zařízení podle nároku 2 nebo jednoho nebo více dalších nároků, vyznačující se tím, že řídící vinutí (9) a vinutí (4, 5) elektrického obvodu jsou uspořádána k průchodu v podstatě stejného magnetického toku.An electromagnetic device according to claim 2 or one or more of the other claims, characterized in that the control windings (9) and the windings (4, 5) of the electrical circuit are arranged to pass substantially the same magnetic flux. 10. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že zařízení tvoří reaktor, upravený k řízení, pomocí alespoň jednoho uvedeného řídícího vinutí (9), kmitočtu, amplitudy a/nebo fáze, týkající se elektrického výkonu procházejícího vinutím (4, 5) elektrického obvodu.Electromagnetic device according to claims 1 to 9, characterized in that the device comprises a reactor adapted to be controlled by means of at least one of said control windings (9), frequency, amplitude and / or phase, relating to the electrical power passing through the winding (4). 5) electric circuit. 11. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 8 nebo 10, vyznačující se t í m, že elektrický obvod (2) sestává alespoň · ze dvou vinutí (23, 24) spojených do série, přičemž magnetický obvod (lj sestává alespoň ze dvou alternativních drah (18, 19) magnetického toku, kde uvedené alespoň jedno řídící vinutí (9) je upraveno k řízení průchodu magnetického toku do jedné nebo do obou s těchto drah magnetického toku, přičemž tato dvě vinutí (23, 24) elektrického obvodu (2) jsou umístěna tak, že jedno z nich je schopno odpojení od magnetického toku pomocí uvedeného alespoň jednoho řídícího vinutí (9).Electromagnetic device according to claims 1 to 8 or 10, characterized in that the electric circuit (2) consists of at least two windings (23, 24) connected in series, the magnetic circuit (1j) consisting of at least two alternative paths. (18, 19) a magnetic flux, wherein the at least one control winding (9) is adapted to control the passage of the magnetic flux into one or both of these magnetic flux paths, the two windings (23, 24) of the electrical circuit (2) being positioned so that one of them is capable of being disconnected from the magnetic flux by said at least one control winding (9). 12. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 9 nebo 11, vyznačující se tím, že magnetický obvod (1) je uspořádán ve statoru nebo rotoru rotačního elektrického stroje.Electromagnetic device according to claims 1 to 9 or 11, characterized in that the magnetic circuit (1) is arranged in a stator or rotor of a rotating electric machine. \°]Ο Υ ·· ··»♦\ °] Ο · ·· ·· »♦ - 32 • · · • * • φ ♦ * · ·«·· 99- 32 · 99 99 · · · 99 99 9 ! * 9 999! * 9 99 9 9 99 9 9„ · • 9 9 9 9 99 9 99 9 9 “· • 9 9 9 9 9 9 9 ft · ·9 9 ft · · 999 99 99999 99 99 13. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že magnetický obvod (1) patří k transformátoru, majícímu primární a sekundární vinutí (4, 5), kde toto primární a sekundární vinutí (4, 5) a řídící vinutí (9) jsou uspořádána k průchodu stejného magnetického toku. ,Electromagnetic device according to claims 1 to 9, characterized in that the magnetic circuit (1) belongs to a transformer having primary and secondary windings (4, 5), the primary and secondary windings (4, 5) and the control windings (4). 9) are arranged to pass the same magnetic flux. , 14. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 8 v transformátoru, vyznačující se tím, že sekundární vinutí, transformátoru sestává alespoň ze dvou částí vinutí, spojených do série, přičemž magnetický obvod (1) sestává alespoň ze dvou alternativních drah (18, 19) magnetického toku, přičemž alespoň dvě řídící vinutí (9bl, 9b2, 9cl, 9c2) jsou upravena k řízení průchodu magnetického toku do jedné nebo obou těchto drah, přičemž uvedené dvě části vinutí sekundárního vinutí jsou umístěny tak, že jedna z nich je schopna odpojení od magnetického toku pomocí uvedených řídících vinutí.Electromagnetic device according to claims 1 to 8 in a transformer, characterized in that the secondary winding of the transformer consists of at least two winding parts connected in series, the magnetic circuit (1) consisting of at least two alternative magnetic paths (18, 19). at least two control windings (9b1, 9b2, 9c1, 9c2) are arranged to control the passage of the magnetic flux into one or both of these paths, the two winding portions of the secondary winding being positioned such that one of them is capable of being disconnected from the magnetic flux flow by said control windings. 15. Elektromagnetické zařízení podle nároků 11 a 14, vyznačující. se tím, že obsahuje magnetické jádro mající alespoň tři ramena spojená paralelně, přičemž dvě z těchto ramen patří k různých drahám magnetického toku, zatímco třetí rameno je společné pro uvedené dvě dráhy magnetického toku.Electromagnetic device according to claims 11 and 14, characterized by: characterized in that it comprises a magnetic core having at least three arms connected in parallel, two of which arms belong to different magnetic flux paths, while the third arm is common to the two magnetic flux paths. 16. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že izolační soustava vně od uvedené izolace obsahuje vnější vrstvu (45), jejíž elektrická vodivost je vyšší než elektrická vodivost této izolace, umožňující aby tato vnější vrstva (45), ve spojeníAn electromagnetic device according to claims 1 to 15, characterized in that the insulation assembly outside of said insulation comprises an outer layer (45) whose electrical conductivity is higher than the electrical conductivity of said insulation, allowing said outer layer (45), in connection 99 9999 99 9 9 9 9 '9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 99 99 99 • · · • « • 9 • · 999 99 • 9 • 9 9999 99 ·*·* • ·9999 98 · * · * • · 9 9 9 999 9 9 9' 99 9 9 '9 9 9 99 9 9 99 99999 999 - 33 s uzemněním nebo jinak, měla poměrně nízké napětí, pro řízení vyrovnávání napětí.- 33 with ground or otherwise, had a relatively low voltage, to control voltage equalization. 17. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 16, vyznačující se tím, že vnější vrstva (45) je uspořádána v podstatě k uzavření elektrického pole, vznikajícího jako důsledek uvedeného elektrického vodiče (42) uvnitř vnější vrstvy (45).An electromagnetic device according to claims 1 to 16, characterized in that the outer layer (45) is arranged substantially to close the electric field resulting from said electrical conductor (42) within the outer layer (45). 18. Elektromagnetické zařízeni podle nároků 1 až 17, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (43) a pevná izolace mají v podstatě stejné tepelné vlastnosti.An electromagnetic device according to claims 1 to 17, characterized in that the inner layer (43) and the rigid insulation have substantially the same thermal properties. 19. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 18, vyznačující se tím, že vnější vrstva (45) a pevná izolace mají v podstatě stejné tepelné vlastnosti.An electromagnetic device according to claims 1 to 18, characterized in that the outer layer (45) and the rigid insulation have substantially the same thermal properties. 20. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 19, vyznačující se tím, že alespoň jeden vodič (42) vytváří alespoň jeden indukční závit.Electromagnetic device according to claims 1 to 19, characterized in that the at least one conductor (42) forms at least one induction thread. 21. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 20, vyznačující se t í m, že vnitřní vrstva (43) a/nebo vnější vrstva (45) sestávají z polovodičového materiálu.An electromagnetic device according to claims 1 to 20, characterized in that the inner layer (43) and / or the outer layer (45) consist of a semiconductor material. 22. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 21, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (43) a/nebo vnější vrstva (45) mají měrný odpor v rozsahu 106 Qcm až 100 kQcm, výhodně 10'3 až 1000 Qcm, zejména 1 až 500 Qcm.Electromagnetic device according to Claims 1 to 21, characterized in that the inner layer (43) and / or the outer layer (45) have a resistivity in the range of 10 6 Qcm to 100 kQcm, preferably 10 3 to 1000 Qcm, in particular 1. up to 500 Qcm. φ\ι trh?φ \ ι market? • 9 ·9«9 ·« ·· • « 9 · · 9 · • · ·♦· · · 9 · • 9 9 9 9 9 9 9 · · · • 9 · » · · ····9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 4444 44 99 ··· 94 4·4444 44 99 ··· 94 4 · - 34- 34 23. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 22, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (43) a/nebo vnější vrstva (45) mají měrný odpor, který na délkový metr vodiče nebo izolační soustavy jev rozsahu 50 μΩ až 5 ΜΩ.Electromagnetic device according to claims 1 to 22, characterized in that the inner layer (43) and / or the outer layer (45) have a resistivity which is in the range of 50 μΩ to 5 na per meter of conductor or insulation system. 24. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 23, vyznačující se tím, že pevná izolace (44) a vnitřní vrstva (43) a/nebo vnější vrstva (45) jsou vytvořeny z polymerního materiálu. .Electromagnetic device according to claims 1 to 23, characterized in that the solid insulation (44) and the inner layer (43) and / or the outer layer (45) are formed of a polymeric material. . 25. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 24, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (43) a/nebo vnější vrstva (45) a pevná izolace (44) jsou vzájemně pevně spojeny v podstatě přes celé rozhraní, pro. zajištění soudržnosti, také při změnách ohybu a teploty.Electromagnetic device according to claims 1 to 24, characterized in that the inner layer (43) and / or the outer layer (45) and the rigid insulation (44) are rigidly connected to each other substantially over the entire interface. ensuring consistency, also when bending and temperature changes. 26. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 25, vyznačující se tím, že pevná izolace (44) a vnitřní vrstva (43) a/nebo vnější vrstva (45) jsou vytvořeny z materiálu, majícího vysokou pružnost pro udržení vzájemné soudržnosti při napětí během provozu.Electromagnetic device according to claims 1 to 25, characterized in that the rigid insulation (44) and the inner layer (43) and / or the outer layer (45) are made of a material having a high flexibility to maintain mutual cohesion under tension during operation. . 27. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 26, vyznačující se t í m, že pevná izolace (44) a vnitřní vrstva (43) a/nebo vnější vrstva (45) jsou vytvořeny z materiálu, majícího v podstatě stejný modul pružnosti.An electromagnetic device according to claims 1 to 26, characterized in that the rigid insulation (44) and the inner layer (43) and / or the outer layer (45) are formed of a material having substantially the same modulus of elasticity. 28. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 27, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (43) a/nebo vnější vrstva (45) a pevná izolace (44) jsou vytvořeny z materiálu majícího v podstatě stejný koeficient tepelné roztažnosti. ' ·· 9999 *9 9999Electromagnetic device according to claims 1 to 27, characterized in that the inner layer (43) and / or the outer layer (45) and the rigid insulation (44) are formed of a material having substantially the same coefficient of thermal expansion. 9999 * 9999 9 « 9 · · ·9 9 9 · · · 9 9 999999 9 99999 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9999 99 99 999 — 359900 99 99 999 - 35 29. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 28, vyznačující se tím, že vodič (42) a jeho izolační soustava tvoří vinutí vytvořené pomocí ohebného kabelu (41) .Electromagnetic device according to Claims 1 to 28, characterized in that the conductor (42) and its insulating assembly form a winding formed by a flexible cable (41). 30. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 29, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (43) je v elektrickém kontaktu alespoň s jedním elektrickým vodičem (42) .Electromagnetic device according to claims 1 to 29, characterized in that the inner layer (43) is in electrical contact with at least one electrical conductor (42). 31. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 30, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden elektrický vodič (42) sestává z řady pramenů, přičemž alespoň jeden pramen elektrického vodiče (42) je alespoň částečně odizolován a uspořádán v elektrickém kontaktu s vnitřní vrstvou (43) .Electromagnetic device according to claims 1 to 30, characterized in that said at least one electric conductor (42) consists of a plurality of strands, wherein at least one strand of electric conductor (42) is at least partially insulated and arranged in electrical contact with the inner layer (42). 43). 32. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 31, vyznačující se tím, že elektrický vodič (42) a jeho izolační soustava jsou konstruovány pro vysoké napětí, zejména přesahující 10 kV, ve výhodném provedení přesahující 36 kV a ve výhodnějším provedení přesahující 72,5 kV.Electromagnetic device according to claims 1 to 31, characterized in that the electric conductor (42) and its insulating assembly are designed for high voltage, in particular exceeding 10 kV, preferably exceeding 36 kV and more preferably exceeding 72.5 kV . 33. Stroj podle nároku 12, vyznačující se t í m, že magnetický obvod (1) obsahuje jedno nebo několik magnetických jader (48), majících drážky (50) pro vinutí (41).Machine according to claim 12, characterized in that the magnetic circuit (1) comprises one or more magnetic cores (48) having grooves (50) for the windings (41). 34. Elektromagnetické zařízení podle nároků 12 a 32 až 33, vyznačující se tím, že je tvořeno generátorem, motorem nebo synchronním kompenzátorem.Electromagnetic device according to claims 12 and 32 to 33, characterized in that it comprises a generator, a motor or a synchronous compensator. '99 9999 99 999 9'99 9999 99,999 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9 · · · 9999 · · · 999 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 '99 9 9 9 9 9999 99 99 9999999 99 99 999 99 9999 99 9 9 99 9 9 9 9 99 9 9 9 9 99 9 9 9 9 ·9 9 · - 36- 36 35. Elektromagnetické zařízení podle nároků 12 a 33 až 34, vyznačující se tím, že je přímo připojeno k energetické síti vysokého napětí, zejména 36 kV a více, bez vřazeného transformátoru.Electromagnetic device according to claims 12 and 33 to 34, characterized in that it is directly connected to the high voltage power network, in particular 36 kV or more, without an intermediate transformer. 36. Elektromagnetické zařízení podle nároků 1 až 11 a 13 až 32, vyznačující se tím, že je tvořeno výkonovým transformátorem nebo reaktorem.An electromagnetic device according to claims 1 to 11 and 13 to 32, characterized in that it comprises a power transformer or a reactor.
CZ20001906A 1998-09-29 1998-09-29 Electromagnetic device CZ20001906A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20001906A CZ20001906A3 (en) 1998-09-29 1998-09-29 Electromagnetic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20001906A CZ20001906A3 (en) 1998-09-29 1998-09-29 Electromagnetic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20001906A3 true CZ20001906A3 (en) 2000-10-11

Family

ID=5470749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20001906A CZ20001906A3 (en) 1998-09-29 1998-09-29 Electromagnetic device

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ20001906A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6798107B2 (en) Rotating electric machines with magnetic circuit for high voltage and method for manufacturing the same
AU729780B2 (en) Electromagnetic device
CA1101033A (en) Winding and insulating system for extra high voltage electrical machine
US6417456B1 (en) Insulated conductor for high-voltage windings and a method of manufacturing the same
TW463187B (en) Electromagnetic device
US6801421B1 (en) Switchable flux control for high power static electromagnetic devices
CZ20001906A3 (en) Electromagnetic device
EP1034607B1 (en) Insulated conductor for high-voltage machine windings
JP2001518698A (en) How to fit power transformers / reactors with high voltage cables
CZ20001950A3 (en) Static electromagnetic device with high output
AU1580299A (en) Switch gear station
CZ20001970A3 (en) Transformer

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic