CZ20001968A3 - Trakční motor a budící systém - Google Patents

Abstract

Třífázový trakční motor nebo transformátor nebo rotační měnič v budícím systému pro trakční motor, zahrnuje vinutí s izolací složené alespoň ze dvou polovodičových vrstev (32, 34), z nichž každá poskytuje ekvipotenciální povrch. .Mezi polovodičovými vrstvami (32,34)je uspořádána pevná izolace (33).

Description

Trakční motor a budící systém

Oblast techniky

Vynález se týká trakčního motoru a budícího systému, např. pro Železniční lokomotivy a motorové vozy, ve kterých trakční motor a/nebo jiné elektrické stroje obsažené v budícím systému jsou opatřeny magnetických obvodem zahrnujícím magnetické jádro a alespoň jedno vinutí.

Dosavadní stav techniky

Magnetický obvod v elektrických strojích obvyklé zahrnuje skládané jádro, např. z ocelových desek obklopených a upevněných svařovanou konstrukcí. Za účelem poskytnutí ventilace a chlazení je jádro často rozděleno do svazků s radiálními a/nebo axiálními ventilačními kanálky, U velkých strojů jsou lamely jádra proráženy do segmentů, které jsou připevněny k rámu stroje, přičemž skládané jádro je drženo pohromadě přídržnými kolíky a přídržnými prstenci. Vinutí magnetického obvodu je uloženo ve drážkách v jádře, přičemž tyto drážky obvykle mají průřez ve tvaru pravoúhlého čtyřúhelníku nebo lichoběžníku.

Ve , více fázových elektrických strojích jsou vinutí provedena ve formě buď jednovrstvových vinutí nebo dvouvrstvových vinutí. Jednovrstvová vinutí mají pouze jednu stranu cívky na jednu drážku, zatímco dvouvrstvová vinutí mají dvě strany cívky na jednu drážku. Stranou cívky se rozumí jeden nebo více vodičů spojené ve vertikálním směru • · • ··· « · ·♦· «»···· · • · · φ 4 · ··· ·· ·· ··» nebo hořizonálním směru a opatřené společnou cívkovou izolací, tj. Í2olací dimenzovanou na jmenovité napětí vůči zemi.

Dvouvrstvová vinutí jsou obvykle zhotoveny ve formě vinutí se stejnými cívkami, zatímco jednovrstvové vinutí mohou být vyrobeny ve formě vinutí se stejnými cívkami nebo plochého vinutí. Ve vinutí se stejnými cívkami je pouze jedna šířka cívky, případně dvě šířky cívky, zatímco plochá vinutí jsou zhotoveny ve formě soustředných vinutí, tj. vinutí s šířkou cívky, která se mění v širokém rozsahu. Šířkou cívky se rozumí vzdálenost, vyjádřená v obloukové míře, mezi dvěma stranami příslušejícími stejné cívce.

Všechny velké stroje jsou obvykle vyrobeny s dvouvrstvovým vinutím a cívkami o stejné velikosti. Každá cívka je uspořádána tak, že jedna její strana leží v jedné vrstvě a druhá její strana leží v druhé vrstvě. To znamená, Že se všechny cívky vzájemně kříží při čelech cívky. Když vinutí zahrnují více než dvě vrstvy, potom toto křížení

komplikuje manipulaci vyhovující.	s vinutím	a čelo	cívky	je méně
Předtím, než bylo	možné pro	trakční	motory použít
průmyslovou frekvenci	(50 nebo	60 Hz),	první	střídavé
napěťové systémy byly	elektrifikovány napětím	s nízkou
frekvencí (15 až 162/3	nebo 25 Hz)	. Trakční	motor	používaný

po dlouhou dobu v těchto systémech byl tvořen jednofázovým sériovým komutátorovým motorem, rovněž známým pod označením jednofázový trakční motor. Ten funguje téměř stejně jako stejnosměrný motor s výjimkou toho, že se jak budící tak i rotorový proud reverzují každou polovinu periody, poněvadž * motor je napájen střídavým 'proudem. Aby komutace mohla • ··· · ··· » · * · • · · · · · ··« · * · • · · 4 · «···« ···♦ ·« »· ««* *« «« probíhat bez škodlivého jiskřeni v komutátoru, musí být zvolena nízká frekvence a motory s nízkou rychlostí.

Hlavní výhodou střídavého systému ve srovnání se stejnosměrnými systémy je to, že střídavé napětí muže být transformováno {ačkoliv stejnosměrné napětí může být v současné době transformováno pomocí tzv. stejnosměrných měničů). Je tudíž možné udržet relativně vysoké napětí na venkovním vedení ve srovnání s napětím, se kterým pracuje motor. Kvůli vysokému napětí na venkovním vedení může tímto vedení procházet nižší proud, což vede k lepšímu přenosovému výkonu a k nižším ztrátám ve vedení sítě. V důsledku toho napájecí stanice mohou být odsazeny na větší vzdálenost (30-120 km).

Nejvíce používaným trakčním motorem v současné době je třífázový asynchronní motor kvůli jeho jednoduché konstrukci a robustnosti. Tento motor je napájen třífázovým proudem s proměnnou frekvencí a napětím přiváděným skrze silové polovodičové obvody ze sítě v případě stejnosměrného systému nebo ze sekundární strany transformátoru v případě střídavého systému.

Stroje výše uvedeného typu s konvenčním statorovým vinutím nemůžou být přímo připojeny k síti na vysoké napětí, např. 15 kV, bez použití transformátoru pro snížení napětí. Použití motoru tímto způsobem, tj. připojení tohoto motoru k síti na vysoké napětí skrze transformátor, má několik nedostatků ve srovnání s přímým připojením motoru k síti na vysoké napětí. Tyto nedostatky především spočívají v následujících skutečnostech:

transformátor je nákladný a zabírá značný prostor, • 4 » 444 « 4 4 * «4 4·· « 4 4 4 «4 4 4 4 4 4 4 4 44·4

4444 44 ·4 4·4 «4 4« přičemž při provozu tohoto transformátoru se zvyšují přenosové náklady, transformátor snižuje účinnost systému, transformátor spotřebovává jalovou energii, konvenční transformátor obsahuje olej, který představuje jisté riziko pro životní prostředí.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je motor a jeho budící systém pro aplikace na elektrické železnici, který odstraňuje problémy související s dosud známými systémy v této oblast.techniky.

Předmětem vynálezu je tudíž motor podle nároku 1 a budící systém podle nároku 6 nebo 7.

Vynález je tudíž založen na specifické technice konstruování elektrických strojů, motorů, generátorů, transformátorů, apod., podle které jsou elektrická vinutí produkována s izolací jinou než olej, a výhodně se specifickou suchou izolací. Tato technika umožňuje buď vyloučení transformátoru a/nebo dosažení konstrukce transformátorů, které nemají výše uvedené nedostatky konvenčních transformátorů.

Předmětem vynálezu mohou být přirozeně specifické stroje kombinované s konvenčními stroji.

Strojem podle vynálezu tudíž může být transformátor nebo trakční motor, který nevyžaduje žádný transformátor. Obě alternativy mohou být samozřejmě kombinovány.

• ftftft ft · ftft* ft ftft ft • ft ftftft · ftftft ftft · • ftft ftft ft ftftftft ftftftft ftft ftft ftftft ftft ftft

Budicí systém a komponenty podle vynálezu mohou být uzpůsobeny pro elektrický napájecí systém různých železničních systémů a s aplikovatelnými modifikacemi jsou určeny pro železniční systém s vnějším silovým napájením nebo s vlastním silovým napájecím systémem, pro železnice s různými hodnotami napětí a různými frekvencemi, a pro jak střídavé tak i stejnosměrné systémy, rovněž i pro synchronní a asynchronní systémy.

V případech, ve kterých je žádoucí transformátor, je při výrobě transformátoru použit kabel stejný, jako kabel použitý v ostatních elektrických strojích zahrnutých do budícího systému, přičemž tento kabel je v transformátoru použit způsobem odpovídajícím způsobu použití kabelu v ostatních elektrických strojích zahrnutých do budícího systému.

Výhodou uvedených předmětů vynálezu je zamezení použití mezilehlého, olejem-plněného transformátoru, jehož reaktance jinak spotřebovává jalovou energii.

Za tímto účelem při výrobě magnetických obvodů a jejich vodičů pro alespoň jeden z elektrických strojů obsažených ve vozidle je použit permanentně izolovaný kabel, jehož vnější část je připojena ke zvolenému potenciálu, např. zemnímu potenciálu.

Hlavním a podstatným rozdílem mezi předměty dosavadního stavu techniky a vynálezem je to, že v rámci vynálezu alespoň jeden stroj kvůli povaze magnetického obvodu může být přímo připojen skrze přerušovače a izolátory k napájecímu vedení na napájecí napětí, tj. napětí až k hodnotě mezi 10 a 800 kV. Magnetický obvod tudíž zahrnuje jedno nebo více skládaných jader s vinutím tvořeným ovinutým kabelem majícím jeden nebo ··· * φ «φφ · · · φ φφ φφφ « φφφ φφ φ φφφ φφ φ φφφφ φφφφ φφ φφ φφφ ·· ·· více permanentně izolovoných vodičů majících polovodičovou vrtsvu jak při vodiči tak i vně izolace, přičemž vnější polovodičová vrstva je spojena se zemním potenciálem.

Za účelem odstranění problémů, které vznikají v souvislosti s přímým připojením elektrických strojů, a to jak rotačních tak i statických strojů, ke všem typům silových sítí vysokého napětí, alespoň jeden stroj v budícím systému podle vynálezu má výše uvedené znaky, které jej zřetelně odlišují od předmětů dosavadního stavu techniky. Dodatečné znaky výhodných provedení vynálezu jsou definovány v závislých nárocích a budou podrobně popsány v následujícím textu.

Výše uvedené znaky a další znaky budícího systému a alespoň jednoho elektrického stroje zahrnutým v tomto budícím systému podle vynálezu spočívají v následujícím:

Vinutí pro magnetický obvod je vytvořeno z kabelu majícího jeden nebo více permanentních izolovaných vodičů s polovodičovými vrstvami, z nichž jedna obklopuje prameny vodiče a druhá vytváří plášť kabelu. Typické vodiče tohoto typu mají izolaci ze zesítěného polyethylenového nebo ►

ethylenpropylenového kaučuku.

Kabely s kruhovým průřezem jsou výhodné, avšak může být použit i jiný průřez za účelem, např. zlepšení hustoty plnění.

Uvedený kabel umožňuje, aby skládané jádro bylo provedeno podle vynálezu novým a optimálním způsobem, pokud jde o drážky a zuby.

Při výrobě vinutí je výhodně použita stupňovitá izolace, která umožňuje nej lepší využití skládaného jádra.

• ··· * · ··· ι · « · • φ φ · · φ · « « φ · φ φ φφ φφ · «φφφ

Vinutí je výhodně vyrobeno ve formě vícevrstvového, soustředného kabelového vinutí, což umožňuje snížit počet křížení čel cívek.

Provedení drážky může odpovídat průřezu kabelu vinutí, v důsledku čehož drážky mají formu válcovitých otvorů s radiálním a/nebo axiálním průběhem a mají otevřenou zužující se část mezi vrstvami vinutí kotvy.

Provedení drážek může být uzpůsobeno průřezu příslušného kabelu a stupňovité izolaci vinutí. Stupňovitá izolace umožňuje, aby magnetické jádro mělo v podstatě konstantní šířku zubu nezávislou na radiálním rozměru.

Vnější plášť je vhodných zónách distribuovaných podél délky vodiče naříznut, přičemž každá částečně naříznutá zóna je přímo připojena k zemnímu potenciálu.

Použití kabelu výše uvedeného typu umožňuje, aby celá délka vnějšího polovodičového pláště vinutí, rovněž i ostatních částí budícího systému, byly ponechány při zemním potenciálu. Důležitou výhodou je to, že uvnitř oblasti kolem čel cívek a vně vnější polovodičové vrstvy má elektické pole intenzitu blízkou nule. V důsledku skutečnosti, že vnější vrstva je připojena ke zemnímu potenciálu, elektrické pole nemusí být regulováno. To znamená, že se žádné elektrické pole nebude koncentrovat v jádru, oblastech kolem čel cívek nebo přechodech mezi čely cívek.

Směs izolovaných a/nebo neizolovaných pramenů přitisknutých jeden k druhému, transponovaných pramenů vede k nízkým rozptylovým ztrátám.

Kabel na vysoké napětí použitý ve vinutí magnetického obvodu zahrnuje vnitřní jádro/vodič tvořený množinou pramenů, • ··· * · ··· · * · * • ♦ · · · · · · · · · · • · · · φ · t · · · ···· ·* ·· ··♦ ·· *· vnitřní polovodičovou vrstvu, která je obklopena izolační vrstvou, která je zase obklopena vnější polovodičovou vrstvou, přičemž kabel má vnější průměr od 6 do 250 mm a průřez vodiče od 10 do 3000 mm^:.

Když alespoň jeden.ze strojů v zařízení podle vynálezu je konstruován výše uvedeným specifickým způsobem, rozběh a regulace motoru(motorů) použitý v železničním motorovém vozu mohou být dosaženy rozběhovými technikami o sobě známými.

Podle výhodného provedení vynálezu alespoň dvě z uvedených vrstev, výhodně všechny tři vrstvy mají stejné součinitele tepelné roztažnosti. V důsledku toho tepelný pohyb ve vinutí nezpůsobuje defekty, praskliny, apod..

Poněvadž izolační systém, výhodně permanentní je tepelně a elektricky dimenzován na napětí vyšší než 10 kV, tento systém může být připojen k silové síti na vysoké napětí bez mezilehlého snižovacího transformátoru, v důsledku čehož mohou být dosaženy výše uvedené výhody.

Výše uvede.ná a ostatní výhodná provedení vynálezu budou definovány v závislých nárocích.

Stručný přehled obrázků na výkresech

Vynález bude podrobněji vysvětlen pomocí následujícího popisu příkladného provedení konstrukce magnetického obvodu elektrického stroje, ve kterém budou dělány odkazy na přiložené výkresy, na kterých obr. 1 zobrazuje schématický čelní pohled výseče statoru elektrického stroje v zařízení podle vynálezu, • 4 4 obr. 2 zobrazuje prostorový pohled na strukturu kabelu použitého ve vinuti statoru podle obr. 1, a obr. 3 až 5 zobrazují budící systémy s trakčními motory podle rozdílných provedení vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 schématicky zobrazuje výseč statoru £ a rotoru 2 elektrického rotačního stroje podle vynálezu. Stator 2 je tvořen skládaným jádrem. Obr 1. zobrazuje výseč stroje odpovídající jedné pólové rozteči. Stator £ zahrnuje množinu zubů 4, které z jha 3 jádra radiálně probíhají směrem k rotoru 2 a jsou vzájemně odděleny drážkami 5, ve kterých je uloženo statorové vinutí. Kabely 6 tvořící toto statorové vinutí jsou tvořeny kabely na vysoké napětí, které mohou být v podstatě stejného typu, jako jsou kabely používané v silové distribuci, např. kabely typu PEX. Rozdíl spočívá v tom, že u kabelu podle vynálezu vnější, mechanicky ochranný plášť a kovové stínění, obvykle obklopující uvedené silové distribuční kabely, jsou vyloučeny, takže kabel podle vynálezu zahrnuje pouze vodic a alespoň jednu polovodičovou vrstvu na každé straně izolační vrstvy. V důsledku toho vnější polovodičová vrstva představuje obnažený povrch kabelu.

Obr. 1 zobrazuje uvedené kabely pouze schématicky, tj. zobrazuje pouze středové.vodivé části každého kabelu. Jak je to zřejmé z tohoto obrázku, každá drážka 2 ^ma proměnný průřez s tím, že široké Části 7 se podél hloubky každé drážky střídají s užšími částmi 8. Široké části 7 mají v podstatě

--- - · · φ φ · • ··· · · ··· · · φ · • · · · φ · · · φ φ φ · • ♦ · » · · φ φ φ · ···· ·· ·· ··· ·Φ ·· kruhový průřez a obklopují příslušné kabely. Užší části 8. slouží k radiálnímu zajištění polohy každého kabelu. Kromě toho průřez drážky 5 se radiálně dovnitř zužuje. To je kvůli tomu, že napětí na kabelech, které jsou uspořádány blížeji k radiálně vnitřní části statoru 1, je nižší. To znamená, že ve vnitřní části statoru 1. mohou být v drážkách uloženy tenké kabely, zatímco ve vzdálenějších částech statoru 1^ jsou nutné tlusté kabely. V zobrazeném příkladě jsou použity kabely se třemi rozměry, přičemž tyto kabely jsou uloženy ve třech rozměrově odpovídajících sekcích 51, 52., 53 štěrbin 5.

Uvedený popis magnetického obvodu pro rotační elektrický stroj s vinutím z kabelů 6 je rovněž aplikovatelný na statické elektrické stroje, jakými jsou např. transformátory, reaktorová vinutí, apod.: Při aplikaci vynálezu na transformátor jsou dosaženy následující konstrukční a výrobní výhody:

vinutí transformátoru může být konstruováno, aniž by bylo 'nutné brát v úvahu distribuci elektrické pole, tudíž nejsou žádoucí problematické křížení částí známé z předmětů dosavadního stavu techniky, transformátorové jádro může být provedeno bez toho, že by bylo nutné brát v úvahu distribuci elektrického pole, elektrická izolace kabelu a vinutí nevyžaduje použití žádného oleje, tudíž kabel a vinutí mohou být obklopeny vzduchem nebo nehořlavou nebo pomalu hořící kapalinou, v mnoha aplikacích není žádoucí specifická průchodka používaná u transformátorů plněných olejem nebo v elektickém spojení mezi vnějšími vývody transformátoru a cívkami/vinutím uspořádaným uvnitř transformátoru,

W . . . V . .

• *·· · · ··· · · · · • · · · · ··· ·· * • · · ·· * » · » · ···· ·· ·· ··· »· ·« nepřítomnost oleje významně omezuje riziko vzplanutí nebo výbuchu transformátoru podle vynálezu, transformátor muže být proveden v pevné formě ve srovnání s konvenčním transformátorem, což zvyšuje jeho odolnost vůči zkratům, transformátor je méně hlučný, více čistý a vyžaduje menší údržbu, a výroba a testování suchého transformátoru s výše popsaným magnetickým obvodem je značně jednodušší než u konvenčních transformátorů/reaktorů.

obr.2 zobrazuje strukturu kabelu na vysoké napětí použitého v elektrickém stroji podle vynálezu. Tento kabel 6 na vysoké napětí zahrnuje jeden nebo více vodičů 31, z nichž každý zahrnuje množinu pramenů 36, která dohromady tvoří kruhový průřez vodiče, např. z mědi. Tyto vodiče 31 jsou uspořádány ve středu kabelu 6. na vysoké napětí a v zobrazeném provedení je každý z těchto vodičů obklopen dílčí izolací 35. Avšak je výhodné vynechat dílčí izolaci 35 u jednoho z vodičů 31. V zobrazeném provedení jsou vodiče 31 společně obklopeny první polovodičovou vrstvou 32. Kolem této první polovodičové vrstvy 32 je uspořádána izolační vrstva 33, např. izolace typu PEX, která je zase obklopena druhou polovodičovou vrstvou 34. V důsledku toho kabel na vysoké napětí nemusí zahrnovat žádné kovové stínění nebo vnější plášť, který normálně obklopuje kabel pro silovou distribuci. Poněvadž trakční komponenty jsou často teplé, izolační vrstva 33 může zahrnovat teplovzdorné polymery, např. silikonový kaučuk nebo fluorované polymery. První polovodičová vrstva 32 nebo druhá polovodičová vrstva 34 mohou být zhotoveny z materiálu stejného, jako je materiál izolační vrstvy, avšak materiál těchto polovodičových vrstev obsahuje vodivé částice, např. saze nebo kovové částice, zapouzdřené do tohoto materiálu. Bylo zjištěno, že konkrétní izolační materiál si ponechává svoje mechanické vlastnosti i potom, co do něho byly zavedeny uhlíkové částice.

Použiti elektrických strojů opatřených výše popsanými magnetickými obvody umožňuje značné zjednodušení a účinnější výrobu elektrického napájení trakčních motorů rovněž i samotných trakčních motorů. V železničních aplikacích se střídavým napětím se v současné době používají napájecí napětí obvykle 15 kV (16²/3 Hz), 11 kV {25 Hz) nebo 25 kV (50/60 Hz), kterým se z napájecího vedení 104 skrze proudové sběrače 112 elektrické lokomotivy napájejí jeden nebo více trakčních motorů 114, jak je to zřejmé z obr. 3 až 5.

Dosud známé trakční motory na střídavé napětí jsou obvykle buzeny napětími až k 1 kV, v důsledku čehož elektrická lokomotiva musí být vybavena transformátorem a obvody pro rychlou regulaci zahrnující v moderních elektrických lokomotivách tyristory.

Transformátory používané ve známých elektrických lokomotivách jsou plněné olejem a mají množství mechanických a elektrických nedostatků, rovněž jsou určitým rizikem pro životní prostředí. Rotační stroje používané pro přeměnu elektrické energie a provoz v dosud známých elektrických lokomotivách přinášejí různé problémy, a to jak mechanické tak i elektrické povahy, přičemž tyto problémy mohou být více méně uspokojivě řešeny.

Výše uvedené problémy mohou být vyloučeny nebo omezeny provedením magnetických obvodů v alespoň jednom z elektrických strojů systému podle vynálezu.

Obr. 3 až 5 zobrazují třífázový asynchronní motor 114 poskytující mechanický výkon pro elektrickou lokomotivu a mající vinutí tvořené kabelem na vysoké napětí, jehož příklad provedení je zobrazen na obr. 2. Vinutí motoru 114 má výše popsané výhody.

Obr. 3 zobrazuje budící systém pro motor, zahrnující transformátor 122 a tyristorový můstek 123 připojený skrze vyhlazovací a filtrovací obvod 124 k měniči 125 pro převod stejnosměrného proudu na třífázový střídavý proud, který napájí třífázový motor 114. Transformátor 122 má vinutí tvořené kabelem se strukturou na obr. 2. Tento transformátor má tudíž výše uvedené výhody, přičemž má nižší váhu a zabere menší prostor ve srovnání se známým transformátorem plněným olejem.

Obr. 4a zobrazuje další provedení- budícího systému, který zahrnuje rotační měnič 130 zahrnující motor M napájený přímo z proudového sběrače 112 a generátor G, který napájí třífázový motor 114 skrze regulační zařízení 131. Budící systém může zahrnovat odbočková spojení 132a, 132b pro regulaci napětí a počtu připojených pólů pro hrubou regulaci rychlosti motoru.

Obr. 4b zobrazuje další provedení budícího systému představujícího alternativu provedení budícího systému na obr. 4a, přičemž v provedení budícího systému na obr. 4b rotační měnič 130, který výhodně generuje vícefázový, např. šestifázový, střídavý proud, je připojen k usměrňovacimu můstku 133, který napájí motor 114 skrze měnič 125 pro převod stejnosměrného proudu na třífázový střídavý proud. Obr. 4c zobrazuje další alternativní budicí systém, který z rotačního měniče 130 napájí motor 114 skrze frekvenční měnič 134 pro převod střídavého proudu na střídavý proud s jinou frekvencí.

V budících systémech zobrazených na obr. 4a, 4b a 4c, jak oba motory M tak i generátor G jsou navinuty použitím kabelu, jehož příklad provedení je zobrazen na obr. 2. Motor a generátor mohou být tvořeny samostatnými stroji, které společně sdílejí jeden hřídel, nebo případně rotační měnič múze být proveden ve formě jediné jednotky, jak je to popsáno, např. v německých patentech č. 372390, 386561 a 406371. Rotační měnič může být rovněž tvořen fázivým měničem popsaným v publikacích Das Handbuch der Lokomotiven , na str. 254-255, Electrischer Bahněn eb, 85. Jahrgang, Heft 12/1987, na str. 388-389, nebo Lueger, Lexicon der Technik, na str. 395.

Obr. 5 zobrazuje systém, ve kterém motor 114 je tvořen motorem na vysoké napětí, který je napájen regulačním zařízením 135 připojeným k proudovém sběrači 112. Regulační zařízení 135 je výhodně tvořeno přímým polovodičovým měničem pro převod střídavého proudu na střídavý proud. Poněvadž motor 114 je napájen přímo vysokým napětím, žádný transformátor nebo jiný prostředek pro změnu napětí není Žádoucí, v důsledku čehož budící systém má tu výhodu, že má kompaktní provedení o nižší hmotnosti.

Ačkoliv ve výše uvedeném textu jsou uvedeny konkrétní hodnoty napětí, je nutné upozornit, že tyto hodnoty byly uvedeny jen jako příklady. Stejně tak výše popsaná provedení systémů podle vynálezu představují pouze příkladná provedení, která nikterak neomezují rozsah vynálezu. Pro 'odborníka v

--- V · * 4 4 4 • 4 4 4·4 · 4 4 4

4· · · 4 4 444 44 4 ····· * 4 4 4 ·

4444 4» 44 444 44 44 daném oboru jsou tudíž zřejmá další výhodná provedení, které spadají do rozsahu vynálezu definovaného přiloženými patentovými nároky, a které např. zahrnují různé kombinace konvenčních elektrických strojů a strojů s magnetickým obvodem podle vynálezu.

Ačkoliv ve výhodném provedení je elektrická izolace vytlačena do určené polohy, je možné vytvořit elektrický izolační systém z těsně ovinutých, překrývajících vrstev materiálu ve formě fólie. Tímto způsobem mohou být vytvořeny jak obě polovodičové vrstvy tak i elektricky izolační vrstva. Izolační systém může být zhotoven ze zcela syntetické fólie s vnitřní a vnější polovodičovou vrstvou z polymerní tenké fólie tvořené, např. PP, PET, LDPE nebo HDPE, se zapouzdřenými vodivými částicemi, např. sazemi nebo kovovými částicemi, a s izolační vrstvou mezi polovodičovými vrstvami.

V případě struktury izolačního systému z těsně ovinutých, .překrývajících vrstev fólie dostatečně tenká fólie bude mít mezery ve styčných plochách menší než je tzv. Paschenovo minimum, v důsledku čehož není nutná impregnace fólie kapalinou. Suchá vícevrstvá izolace z ovinuté fólie má rovněž dobré tepelné vlastnosti.

Jako další příklad může být uveden elektrický izolační systém podobný systému používajícímu konvenční kabel na bázi celulosy, kde tenký papír na bázi celulosy nebo syntetický papír nebo netkaný materiál je ovinut kolem vodiče tak, že se jednotlivé vrstvy ovinutého materiálu překrývají. V tomto případě polovodičové vrstvy na obou stranách izolační vrstvy mohou být vyrobeny z papíru na bázi celulosy nebo netkaného materiálu vytvořeného z vláken izolačního materiálu, s tím, že do papíru na bázi celulosy nebo netkaného materiálu jsou • «.· • * · · · · * · * * ··»♦ ·· ·· ·*· ·* ·· zapouzdřeny vodivé částice. Izolační vrstva může být zhotovena ze stejných materiálů nebo z jiného materiálu.

Další příklad izolačního systému může být dosažen kombinací fólie s vláknitého izolačního materiálu, a to jak ve formě laminátové struktury tak i struktury s překrývanými vrstvami. Jako příklad může být uveden izolační systém komerčně dostupný pod označením PPLP (= páper polypropylen lamináte). Nicméně jsou možné í další kombinace fólie a vláknitých částí. V těchto systémech mohou být použity různé impregnace, např. minerální olej.

Claims (21)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Třífázový trakční motor zahrnující vinutí, vyznačený t í m, že uvedené vinutí zahrnuje izolaci zahrnující alespoň dvě polovodičové vrstvy, z nichž každá poskytuje ekvipotenciální povrch, a pevnou izolaci uspořádanou mezi uvedenými polovodičovými vrstvami.
2. 2. Motor podle nároku 1, vyznačený t i m, že je tvořen asynchronním motorem.
3. 3. Motor podle nároku 1, vyznačený tím, že je tvořen synchronním strojem.
4. 4. Budící systém pro lokomotivu nebo motorový vůz, vyznačený tím, že zahrnuje motor podle nároku 1, 2 nebo 3 a regulační zařízení spojené s tímto motorem.
5. 5. Budící systém podle nároku 4, vyznačený tím, že uvedené regulační zařízení je tvořeno polovodičovým měničem pro převod střídavého proudu na střídavý proud.
6. 6. Budící systém pro lokomotivu nebo motorový vůz, zahrnující transformátor mající vinutí, tyristorový můstek napájený transformátorem, a měnič pro převod stejnosměrného proudu na střídavý proud., který je napájen tyristorovýra • φφφ * · φ φ • φ φ «φφφ Φ4 φ φφφφ φ φ φ * · φ

   II Φ 4 · • 4 4 φ Φ Φ Φ

   Φ « Φ Φ φ • Φ · Φ • Φ ΦΦ můstkem a určen pro napájení trakčního motoru elektrickou energií, vyznačený tím, že uvedené vinutí zahrnuje izolaci zahrnující alespoň dvě polovodičové vrstvy, z nichž každá poskytuje ekvipotenciální povrch, a pevnou izolaci uspořádanou mezi uvedenými polovodičovými vrstvami.
7. 7. Budící systém pro lokomotivu nebo motorový vúz, zahrnující rotační měnič, který má vinutí a je určen pro napájení trakčního motoru elektrickou energií, vyznačený t í m, že uvedené vinutí zahrnuje izolaci zahrnující alespoň dvě polovodičové vrstvy, z nichž každá poskytuje ekvipotenciální povrch, a pevnou izolaci uspořádanou mezi uvedenými polovodičovými vrstvami;
8. 8. Budící systém podle nároku 7, vyznačený tím, že rotační měnič je tvořen jediným strojem ve funkci jak motoru tak i generátoru.
9. 9. Budící systém podle nároku 8, vyznačený tím, že rotační měnič je tvořen měničem fází.
10. 10. Budící systém podle nároku 7, 8 nebo 9, vyznačený tím, že rotační měnič je určen pro napájení regulačního zařízení.
11. 11. Budící systém podle nároku 7, 8 nebo 9, vyznačený tím, že rotační měnič je určen pro napájení usměrňovacího můstku, který je určen pro napájení měniče pro převod

    --- « « « a··* • »** a v a« a * a a « • · · · · · a a 9 ·« a • · · · · a a · · a ···· ·« a· ··♦ a· aa stejnosměrného proudu na střídavý proud.
12. 12. Budící systém podle nároku 7, 8 nebo 9, vyznačený t 1 m, že rotační měnič je určen pro napájení měniče kmitočtu pro převod střídavého proudu- na střídavý proud s jinou frekvencí.
13. 13. Motor nebo budící systém podle některého 2 předcházejících nároků, vyznačený tím, že alespoň jedna z uvedených vrstev má součinitel tepelné roztažnosti stejný, jako je součinitel tepelné roztažnosti pevné izolace.
14. 14. Motor nebo budící systém podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dráhy magnetického toku v jádře magnetického obvodu v motoru, transformátoru nebo rotačním měniči jsou vytvořeny z desek uspořádaných jedna na druhé a/nebo předkovaného železa a/nebo odlitého železa a/nebo práškového železa.
15. 15. Motor nebo budící předcházejících nároků, v y nejvnitřnější polovodičová alespoň jeden vodič (31), potenciál vodiče (31).

    systém podle značen vrstva (32), má potenciál některého z ý t í m, že která obklopuje stejný, jako je
16. 16, Motor nebo budící systém podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že vnější polovodičová vrstva (34) je připojena ke zvolenému • ··· potenciálu.
17. 17. Motor nebo budící systém podle nároku 16, vyznačený t í m, že zvoleným potenciálem je zemní potenciál.
18. 18. Motor nebo budící systém podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že vodič elektrického proudu vinutí je tvořen množinou pramenů, nichž pouze některé nejsou vzájemně izolovány.
19. 19. Motor nebo budící systém podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že uvedené vinutí a rovněž permanentně izolované spojovací vodiče pro proudy s vysokým napětím mezi jednotkami systému jsou tvořeny kabelem (6) s pevnou izolací na vysoké napětí, který zahrnuje alespoň dvě polovodičové vrstvy (32,34), a rovněž prameny (36), které mohou být izolovány nebo neizolovány.
20. 20. Motor nebo budící systém podle nároku 19, vyznačený t í m, že kabely (6) mají průřez vodiče v rozmezí od 10 do 3000 mm² a vnější průměr kabelu v rozmezí od 6 do 250 mm.
21. 21. 'Motor nebo budící systém podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že uvedené vinutí je dimenzováno na napětí alespoň 10 kv.