CZ262299A3 - Synchronní stroj - Google Patents

Abstract

Statorové vinutísynchronního stroje zahrnuje vysokonapčťový kabel s pevnou izolací a dále zahrnuje prostředek k omezení proudů za účelem vyhnutíse tepelnému poškození. Uzpůsobu regulace výkonu a/nebo napětí synchronního stroje, stroj pracuje s proudem statoru, který převyšuje limit proudu statoru tepelnéhopůvodu pojistý časový úsek, který má menší hodnotu nežje hodnota maximálního časového limitu, přičemž přetíženíje redukováno sníženímbuďto činného výkonu nebo budicího proudu, nebo kombinací obou možností. Synchronní generátor (G)je připojen k síti přes přerušovač (10). Generátor (G)je buzen pomocí tyristorového usměrňovače (12). Napětí (U)je přivedeno přestransformátor napětí (PTS) do převaděče měřené hodnoty (14), dále dojednotky (IL"Proďj kurčení skutečnéholimitu proudu statoru (IJ, a dále dojednotky (DP"proďj ke generování signálu (?DP order") k redukci činného výkonu. Vmístě (22)je proud statoru (I) porovnáván s limitemproudu statoru (IJ generovanýmvjednotce (IL"Proďj, přičemž výsledek porovnání se zasílá do zesilovače a zpracovávacíjednotky signálu(24) a do následného bloku (26) s nelineární charakteristikou.

Description

Synchronní stroj

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu regulace výkonu a/nebo napětí synchronního stroje, a dále se týká synchronního stroje pro regulaci výkonu a /nebo napětí.

Výraz „synchronní stroj“ bude dále znamenat synchronní generátor. Synchronní generátory se v elektrických sítích v prvé řadě používají k dodávce činného a jalového výkonu v „hodinovém měřítku“. Činný výkon se může rovněž regulovat v „sekundovémminutovém měřítku“ (regulace kmitočtu), stejně tak i jalový výkon (regulace napětí). Synchronní stroje představují pro poruchový proud vhodný přínos v „milisekundovém měřítku, což má za následek, že se chybové stavy v síti mohou rychle analyzovat, a to výběrovým způsobem.

Dosavadní stav techniky

Synchronní stroje jsou důležitým výrobním zdrojem jalového výkonu ve výkonových systémech. Jestliže se spotřeba jalového výkonu v systému zvýší, je zde snaha snížit koncového napětí synchronního stroje. Pro udržení konstantního napětí se provozní proud obvykle zvyšuje pomocí regulátoru napětí synchronního stroje. Synchronní stroj tak produkuje jalový výkon požadovaný k dosažení rovnováhy jalového výkonu při požadovaném svorkovém napětí.

Shora zmíněný proces funguje, pokud výkon odpovídá jednomu bodu v přípustné ploše grafu spolehlivosti synchronního stroje, to je v grafu omezení, který se týká jalového výkonu a činného výkonu, viz obr.l, který zobrazuje vztah při přebuzené operaci. Při takové operaci, to znamená tehdy, když synchronní stroj vyrábí jalový výkon, přípustná provozní oblast je omezena proudovými limity tepelného původu. Nynější synchronní stroje jsou dimenzovány tak, že proudové limity rotoru a statoru se navzájem protínají v místě v grafu spolehlivosti, který odpovídá jmenovitému výkonu při jmenovitém účiníku, viz obr. I. Jmenovitý účiník synchronních generátorů má hodnotu 0,8-0,95. U přebuzené operaci, při které je účiník větší než jmenovitý účiník, limit pro graf spolehlivosti synchronního stroje sestává z limitu proudu statoru a při přebuzené operaci, kdy účiník je menší než jmenovitý účiník, limit sestává z limitu proudu rotoru.

*44 · · 4 4 4 4 *4 44 4 4 4 444444 « 4 4 4 4 4 4 ·· 44 444 44· 44 44

-2U obvyklé technologie, jestliže limity proudu statoru a rotoru představují nadměrné proudové omezovače a jako takové jsou nainstalovány a používány, stávají se součásti provozu. Tyto omezovače omezují zmíněné proudy snížením buzení. Jelikož to vyžaduje jistý čas, a to před dosažením poškozujících teplot, intervence omezovačů proudu statoru a rotoru je před snížením proudu o několik sekund zpožděná. Zpoždění závisí na velikosti proudu, ale trvá obvykle méně jak jednu minutu, viz například údaje v „ VERIFICATION OF LIMITER PERFORMANCE IN MODERN EXCITATION CONTROL SYSTEMS in IEEE Transaction Energy Conversíon, díl 10 č.3, září 1995 (ověřování výkonnosti omezovače v moderním systému regulace buzení). Snížení proudu je dosaženo poklesem provozního proudu, což má za následek pokles svorkového napětí a výroby jalového výkonu generátoru. Důsledky ,pro část systému v blízkosti stroje, se projevují v tom, že výroba místního jalového výkonu klesá, přičemž je mnohem obtížnější, jestliže napětí klesá, importovat výkon z přilehlých Částí systému.

Jestliže přenosová síť není schopná přenášet požadovaný výkon při obvyklém napětí, existuje zde možnost, že se výkonový systém napěťově zhroutí. Aby se tomu dalo vyhnout je nutné, aby byl výkon vyráběn místně a v blízkosti zátěže, Jestliže to není možné, potom se výkon musí přenášet z jiných částí systému, což je výhodné v případě, že se to může realizovat při nejvyšším možném napětí. Jestliže napětí poklesne, výroba jalového výkonu (bočníkové kapacitní odpory) přenosových linek klesá. Transformátorový přepínač odboček působí tak, aby udržel napětí na zátěži konstantní, a tím i konstantní výkon zátěží. Je-li spotřeba výkonu zátěží konstantní a přenosové napětí je nižší než normální napětí, proudy v přenosových linkách budou vyšší a spotřeba jalového výkonu přenosových linek bude větší (sériové indukční odpory), viz brožura Cigre 101, říjen 1995.

Jestliže se v mnohých výkonových systémech, u jistých synchronních strojů, uvedou do činnosti proudové omezovače, tak jak to již bylo popsáno, omezuje se výroba jalového výkonu, což může u systému vést k napěťovému kolapsu. V normálním provozu výkonového systému s neporušenou sítí se lze této situaci vyhnout instalováním, pokud je to nutné, dalších zdrojů jalového výkonu, například mechanicky přepínaných bočníkových kondenzátorů a/nebo tyristorově ovládaných statických var vyrovnávačů (SVC). Jelikož má masový kolaps napětí pro společnost obvykle děsivé důsledky, je rovněž nutné zvážit i abnormální provozní podmínky. Je-li síť oslabena v důsledku špatné údržby důležitých prvků sítě, nainstalovaný jalový výkon nebude již dostatečný, což povede k již zmíněné situaci, kdy výsledkem je kolaps napětí. Náklady na instalaci dalších ovládatelných zdrojů jalového proudu, například zařízení SVC, stejně jako na odstranění abnormálních provozních podmínek, jsou obrovské.

• · • 9

9 • 9 9

9·9 99 • · 9 9

9 9 9

999 999

9

9 99

Objevuje se proto požadavek na levné ovladatelné rezervy výroby jalového proudu Tyto rezervní zdroje by měly být schopné dodávat jalový výkon tak, aby napětí mohlo být udržováno na předepsané úrovni po dobu alespoň 10-20 minut, a tím se obsluze umožnilo realizovat preventivní akce, například uvedení do provozu plynové turbíny nebo rozdělení zátěže.

Ve výkonových systémech, tak jak je dnes známe (nebo v elektrárnách), se úprava el. energie provádí ve dvou krocích pomocí zvyšovacího transformátoru. Otáčivý synchronní stroj a transformátor mají magnetický obvod. Je známo, že výrobci takového zařízení jsou, pokud jde o doporučení pro nastavení hodnot mezního zařízení, velmi obezřetní a konzervativní, viz brožura Cigré 101, říjen 1995, sekce 4. 5. 4 , str.60, Požaduje se koordinace, a tak existuje riziko konfliktu, pokud jde o dimenzování a ochranu generátorů a transformátorů. Zvyšovací transformátory nemají vzduchovou mezeru a jsou proto citlivé na nasycení, které je způsobeno vysokým napětím a geomagnetickými proudy. Transformátory spotřebovávají část jalového výkonu generátoru, a to jak při normálním, tak i abnormálním provozu. Většina aktivních ztrát se projevuje ve vodičích proudového obvodu kotvy a zvyšovacího transformátoru, zatímco ztráty jádra jsou relativně malé, a to u obou zařízení. Jedna komplikace je způsobena tím, že ztráty vznikají u média a vysokého napětí, a proto se obtížně ochlazují, než kdyby vznikly při zemním potenciálu.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je získat synchronní stroj pro regulování výkonu a/nebo napětí a způsob regulace výkonu a/nebo napětí, aby bylo možné se vyhnout kolapsu napětí ve výkonovém systému.

Tohoto cíle se dosahuje pomocí způsobu (metody) a synchronního stroje typu, který byl v úvodu popsán, a se znaky definovanými v nárocích 1, 26 a 30.

Podle tohoto návrhu je synchronní stroj konstruován tak, že limit proudu rotoru tepelného původu je vůči omezení proudu statoru tepelného původu zvýšen tak, že buďto průsečík s limitem proudu statoru tepelného původu v grafu spolehlivosti je u hodnoty účiníku značně pod jmenovitou hodnotou účiníku, nebo je limit proudu rotoru je zvýšen nad limit proudu statoru, čímž se oba limity neprotínají. Pokud se limity rotoru a statoru protínají při hodnotě účiníku 0 v grafu spolehlivosti (obr .2), nebo je-li limit proudu rotoru zvýšen nad limit proudu statoru, limit proudu statoru bude omezující pro všechny přebuzené operace.

-49 9 9 · 9 9 9 · 9 ·· 9 9 9 9 9 9·· 999

9 9 9 9 · 9 • •9 99 999 99« 99 «9

Dále se „kabelem“ bude rozumět vysokonapěťový izolovaný elektrický vodic sestávající z jádra složeného z několika pramenů vodivého materiálu, například z mědi, dále z vnitřní polovodivé vrstvy obklopující jádro, z vysokonapěťové izolační vrstvy obklopující vnitřní polovodivou vrstvu, a dále z vnější polovodivé vrstvy obklopující izolační vrstvu. Synchronní stroj se statorovým vinutím, které zahrnuje tento typ kabelu, může být přímo připojen k síti s vyšším napětím než je tomu u konvenčních strojů, čímž se eliminuje potřeba zahrnout zvyšovací transformátor, V případě výroby jalového výkonu je výhodné použít konstrukci stroje pro přímé připojení k úrovni přenosu, jelikož jalový výkon jinak spotřebovaný ve zvyšovacím transformátoru, se může místo toho dodávat do sítě se strojem podle tohoto vynálezu.

Výhody vynálezu jsou zřejmé u vinutí stroje zhotoveného z typu kabelu, který byl popsán, zvláště pak z kabelu o průměru v rozmezí 20-200 mm a vodivou plochou v rozmezí 80-3000 mm . Takové aplikace vynálezu vytváří provedení, kterým se dává přednost.

Zvýšení limitu proudu rotoru má u synchronních strojů mnoho výhod. Umožňuje například přímé měření limitujících teplot statoru. Je to podstatně obtížnější tehdy, když se limitující teploty nachází v rotoru, jelikož se obtížně měří, nebo jiným způsobem komunikují s otáčejícím se předmětem. Kromě toho, omezování činného výkonu umožňuje vyrábět více jalového výkonu. Toho je rovněž možno dosáhnout dimenzováním konvenčního rotoru, ale v tomto případě více pomocí výsledků poměru MVAr/ redukovaný MV, tak je to znázorněno na obr. 1 a 2.

Spousta výhod se u tohoto typu stroje může získat zvýšením limitu proudu rotoru. Časové konstanty ohřevu (a chlazení) statoru jsou, při srovnání s konvenčním strojem, větší. Znamená to, že stroj s konvenčními omezovači proudu statoru mohou běžet při přetížení mnohem déle, než je tomu u konvenčních strojů, aniž by se přitom dosáhlo poškozující teploty. Simulace ukazují, že stator lze v některých případech bezpečně přetížit o 80 % po dobu 15 minut Tato prodloužená časová perioda se může vyžít k realizace akce, a to buďto k redukci potřeby systému týkající se jalového výkonu, nebo ke zvýšení výroby jalového výkonu. Snazší je i zavedení nuceného chlazení statoru stroje. Stroj tohoto typu má stupeň efektivnosti srovnatelný se stupněm u konvenčního stroje, což znamená, že ztráty statoru jsou přibližně ekvivalentní. Zatímco konvenční stroje vykazují především ztráty ve vodičích, tento typ stroje vykazuje menší ztráty ve vodiči a větší ztráty v jádru. Jelikož ztráty v jádru se vyvíjí při zemním potenciálu, mohou se lehce chlazením odstranit. U jádra s vysokou teplotou se může například použít chladicí zařízení.

• · ·	•		• ·
• ta tata	•		♦ ·« · · ··
• ta *	•		• ta
• ta ta tata	• tata	tatata	«« tata

U konvenčních omezovačů proudu se Časová perioda, daná časovou konstantou pro ohřev, dá využít ke snížení Činného výkonu, a tím ke zvýšení a/nebo prodloužení výroby jalového výkonu. Potřeba omezovat poleje menší, a v lepším případě ji lze zcela eliminovat.

U přímého měření teploty, nebo při odhadu teploty (nebo jejich kombinací), můžeme přejít od výrazu Jimit proudu statoru“ k výrazu „limit teploty statoru“. Jelikož je to teplota statoru (v kritických bodech) a nikoliv proud statoru, která je limitujícím faktorem, nabízí se množství výhod. Všeobecnou tendenci nastavit omezovače konzervativním způsobem lze omezit, jelikož to co je známé je především kvantita a nikoliv derivace. U konvenčního omezovače proudu nelze brát v úvahu teplotu stroje přesáhl-li se limit proudu, například se nemůže brát v úvahu fakt, že se stroj uvedl do chodu krátce potom co byl překročen limit proudu, nebo že zátěž byla krátce před tím nízká. Vyhnout se tomu dá použitím tepelných limitů statoru. Chlazení stroje je dimenzováno tak, že jistá teplota statoru není při plynulém jmenovitém provozu překročena. Tuto teplotu nazývejme jmenovitou teplotou. Tato teplota je vědomě nastavena konzervativně, například tak, aby stator (izolace) mohl vysokou teplotu vydržet po delší dobu. Je-li teplota v kritických bodech známa, může stroj běžet po delší dobu i nad hodnotou zmíněného jmenovitého provozu

Dimenzování rotoru s vyniklými póly (hydroelektrické generátory) u synchronních strojů, podle tohoto vynálezu, je ulehčeno tím, že vnitřní průměr statoru může být větší než u konvenčních strojů, a to proto, že vinutí statoru je zhotoveno z kabelu, u kterého izolace zabírá větší prostor. Tím je umožněno navrhnout stator pro tento typ synchronního stroje podle konvenčních procedur, a přitom změnit pouze rozměry rotoru tak, že limit proudu rotoru se zvýší stanoveným způsobem.

U synchronního stroje se vzduchem chlazeným rotorem a s vyniklými póly se to může například realizovat tím, že se využije vedlejší prostor k navinutí dalších vedlejších závitů provozního vinutí, aby se tím zvýšilo napětí magnetického pólu, Jistý počet závitů provozního vinutí sestává z chladicích závitů, které tak zvětšují chlazený povrch provozního vinutí. Pokud se zmíněným vedlejším otočkám úměrně poskytnou zmíněné chladicí závity ve formě dalších závitů, může být zvýšená teplota provozního vinutí udržována na stejné úrovni jako u konvenčních procedur stanovováni dimenzí, i když napětí magnetického pólu bylo zvýšeno.

U synchronních strojů s válcovitým rotorem (turbo rotory) se může limit proudu rotoru zvýšit například prodloužením stroje.

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

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude nyní vysvětlen mnohem podrobněji pomocí výkresů na kterých: obr. 1 a 2 znázorňuje graf spolehlivosti pro přebuzený synchronní stroj s konvenčním dimenzováním a zhotoveným podle tohoto vynálezu, obr. 3 znázorňuje příčný řez kabelem, který se používá u vinutí statoru synchronního stroje podle tohoto vynálezu, obr,4 a 5 znázorňuje provedení tepelného odhadce (výpoČtáře) v synchronním stroji podle tohoto vynálezu, obr.6 znázorňuje příklad obvodu monitorování teploty, který emituje výstupní signál pro další regulaci, obr7 až 9 znázorňuje různé regulační obvody synchronního stroje podle tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr,3 znázorňuje příčný řez kabelem, který se používá pro účely tohoto vynálezu. Kabel sestává z vodiče vytvořeného z několika měděných pramenů 2, přičemž zmíněný vodič má kruhový průřez. Vodič se nachází ve středu kabelu 1 a je obklopen první polovodivou vrstvou 3, Okolo první polovodivé vrstvy 3 se nachází izolační vrstva, například z izolace XLPE, a okolo této izolační vrstvy jen umístěna druhá polovodivá vrstva, která je běžně uzemněna.

U tohoto stroje, podle tohoto vynálezu, je vinutí zhotoveno z kabelů s pevnou protlačovanou izolací, které se používají pro přenos proudu, například XLPE kabely nebo kabely s EPR izolací. Tyto kabely jsou pružné, což je důležitá vlastnost, jelikož technologie u přístroje podle tohoto vynálezu je založená v prvé řadě na systémech vinutí, u kterých je vinutí vytvořeno z kabelu, který se během montáže ohýbá. Pružnost XLPE kabelu obvykle odpovídá poloměru zakřivení s přibližnou hodnotou 20 cm pro průměr kabelu 30 mm, a poloměru zakřivení 65 cm pro průměr kabelu 80 mm. V této patentové přihlášce uvedený výraz „pružný“ se používá k označení toho, že vinutí je pružné až k hodnotě poloměru zakřivení, která se řádově rovná čtyřnásobku průměru kabelu, lépe dvanáctinásobku průměru kabelu.

Vinutí podle tohoto vynálezu je konstruováno tak, aby si zachovalo své vlastnosti i když je ohýbáno a je v provozu vystaveno tepelnému namáhání, Je životně důležité, aby si • « * » « » · * · * · · « · · · ··· ··· • » · · » · · _ »·· ·« ·«· ··· «· ··

-7vrstvy zachovaly vzájemnou přilnavost. Vlastnosti materiálu vrstev jsou zde rozhodující, konkrétně pružnost a relativní koeficienty tepelné rozpínavosti. U XLPE kabelu je izolační vrstva je například zhotovena z polyethylenu s nízkou hustotou a křížovou vazbou, polovodivé vrstvy z polyethylenu s obsahem sazí a kovových částic. Změny objemu vlivem tepelné fluktuace jsou zcela absorbovány jako změny poloměru kabelu, a to díky srovnatelně malému rozdílu mezi koeficienty tepelné rozpínavosti vrstev, a to ve vztahu k pružnosti zmíněných materiálů, přičemž rozpínavost se může vyskytnout, aniž by přitom docházelo ke ztrátě vzájemné přilnavosti vrstev.

Kombinace materiálu, tak jak byly uvedeny, je třeba považovat pouze za příklady. Ostatní kombinace, které splňují specifikované podmínky a rovněž podmínku polovodivosti, to znamená odpor v rozsahu ΙΟ'¹-10⁶ ohm-cm, například 1-500 ohm-cm, nebo 10-200 ohmem, přirozeně rovněž spadají do rozsahu tohoto vynálezu.

Izolační vrstva může být zhotovena z pevného termoplastického materiálu, například polyethylenu s nízkou hustotou (LDPE), z polyethylenu s vysokou hustotou (HDPE), polypropylenu (PP), polybutylenu (PB), polymethyl pentenu (PMP), z materiálů s křížovou vazbou, například z polyethylenu s křížovou vazbou (XLPE), nebo z pryže, například z ethylen propylenové pryže nebo silikonové pryže.

Vnitřní a vnější polovodivé vrstvy mohou být vyrobeny ze stejného základního materiálu, ale s přidanými částicemi vodivého materiálu, například se sazemi či kovovým práškem.

Mechanické vlastnosti těchto materiálů, zvláště jejich koeficienty tepelné rozpínavosti jsou poměrně málo ovlivněny tím, zda obsahují saze nebo kovový prášek, alespoň v poměrech požadovaných pro dosažení potřebné vodivosti podle tohoto vynálezu. Izolační a polovodivé vrstvy tak mají v podstatě stejné koeficienty tepelné rozpínavosti.

Pryž z ethylen-vinil acetátových kopolymerů/nitrilu, butyl graft polyethylenu, ethylen-butyl-akrylátových kopolymerů a ethylen-ethyl.akrylátových kopolymerů, mohou rovněž vytvářet vhodné polymery pro polovodivé vrstvy.

Dokonce i tehdy, když se různé typy materiálu používají jako základ pro různé vrstvy je žádoucí, aby jejich koeficienty tepelné rozpínavosti byly v podstatě stejné. Platí to pro případ kombinace shora uvedených materiálů.

Uvedené materiály mají relativně dobrou pružnost s modulem pružnosti E <500 MPa, lépe < 200 MPa. Pružnost je dostačující pro jakékoliv menší rozdíly mezi koeficienty tepelné rozpínavosti u materiálu vrstev, které se mají absorbovat v radiálním směru pružnosti tak, že neobjeví žádné trhlinky ani jiná poškození, ani nedojde k narušení přilnavosti vrstev.

-8- « v V · · * » · · 9 999» >9 · · 9 9 9 9«9··· • 9 9 9 9 9

99* ·· 99φ ·99 99 «9

Materiál ve vrstvách je pružný a přilnavost mezi vrstvami má alespoň stejnou hodnotu jako nej slabší materiál.

Vodivost polovodivých vrstev je dostatečná k tomu, aby mohla podstatně vyrovnávat potenciál podél každé vrstvy. Vodivost vnější polovodivé vrstvy je dostatečně velká k tomu, aby mohla uzavřít elektrické pole v kabelu, ale dostatečně malá k tomu, aby nezpůsobila významnější ztráty vlivem proudů, které se indukují v podélném směru vrstvy,

Každá ze dvou polovodivých vrstev v podstatě vytváří jeden povrch se stejným potenciálem, přičemž vinutí s těmito vrstvami uzavírá uvnitř elektrické pole. Nic nebrání tomu, aby se do izolační vrstvy přidaly další polovodivé vrstvy.

Jak to již bylo zmíněno, limit proudu statoru je v tomto vynálezu tepelně omezen. Izolace 4 v prvé řadě nastavuje zmíněný limit. Použije-li se izolace XLPE, neměla by teplota vrstvy mezi vodičem a izolací přesáhnout hodnotu 90°, což je maximální teplota jmenovitého provozu při umístění do země, což znamená, že izolace může snášet takovou teplotu po dobu několika hodin, přičemž teplota může dokonce být krátkodobě i vyšší. Teplota povrchové vrstvy mezi izolací a železným jádrem statoru by neměla přesáhnout limit teploty 55°C, takže například teplotní rozdíl nad izolací bude alespoň 35°C.

Synchronní stroj, podle tohoto vynálezu, může být dimenzován pro teplotu 70-80°C ve vodiči a pro teplotu 40-50°C jádra při daném provozu. Tyto teploty hodně závisí na teplotě chladivá. Pro snížení této teploty lze použít chladicí zařízení, přestože má při běžném provozu negativní vliv na stupeň využití. Použití takového zařízení lze na druhé straně ospravedlnit v nouzové situaci, přičemž se musí brát v úvahu to, že jeho uvedení do provozu může trvat poměrně dlouho.

Aby se maximálně využila tepelná setrvačnost ve statoru synchronního stroje, podle tohoto vynálezu, je pro teploty vodiče a železného jádra žádoucí, aby byly stanoveny, z hlediska zahřívání, v nejkritičtější části izolace.

Může se toho dosáhnout přímým měřením pomocí měřicích přístrojů, nebo pomocí teplotního odhadce typu, který je zobrazen na obr.4 . Je rovněž možné kombinovat měření teploty s odhadem teploty (obr.5).

Na obr,4 jsou ztráty ve vodiči, způsobené proudem statoru, a tím závislé na zatížení stroje, reprezentovány zdrojem proudu Pl e , a ztráty v jádře způsobené tokem (napětí), které jsou více či méně konstantní bez ohledu na zátěž, jsou reprezentovány zdrojem proudu Pf e . Teplota chladívaje reprezentována zdrojem napětí Τκ y . Rr + s reprezentuje tepelný odpor chladicích trubek a silikonové náplně, Ri s o tepelný odpor izolace a Cl e , Ci s o , Cf e reprezentují tepelný kapacitní odpor vodiče, izolace a jádra. Tl e v místě 54

-9v v VV W » · • 9« 9 ♦ · » · • 9 9 · 9 9 9 ··» «9«

9 9 9 9 9 9 • 99 99 999 999 ·· 99 reprezentuje teplotu vodiče a Ti s o v místě 52 reprezentuje střední teplotu izolace. Model znázorněný na obr.4 se může kalibrovat porovnáním hodnoty Tf e s přímo měřenou teplotou železa. Měření teploty Tl e je obtížné a přímé měření nákladné, jelikož vodič má běžně vysoký potenciál.

Model na obr.4 se dá zlepšit rozdělením tepelného odporu mezi vodičem a železem do několika odporů zapojených do série, což by odpovídalo různým poloměrům izolace. Umístěním kapacitního odporu z bodu mezi každý po sobě následující odpor a referenční teplotu 0°C, přičemž jakákoliv závislost teploty tepelného kapacitního odporu izolace se může modelovat mnohem přesněji. Jelikož v izolaci existuje teplotní gradient, bude mít takové rozdělení odporu důsledek pouze v jakémsi zlepšení stávajícího výsledku.

Na obr.4 jsou teploty Tl e , Tj s o , a Tf e považovány za stavy, přičemž teploty Τκ γ , Pl e a Pf e jsou považovány za vstupní signály. Počáteční stavové hodnoty jsou potřebné k nastartování teplotního odhadce, který je normálně nastartován současně se strojem, to znamená se studeným strojem.

Počet uzlů lze samozřejmě zvýšit, ale přednost se dává provedení na obr.4 a 5.

Obr,5 znázorňuje modifikaci teplotního odhadce z obr.4, u které se teplota železa Tf e měří přímo. Teplota železa pak bude reprezentována zdrojem napětí Tf e v takto zjednodušeném diagramu, a slouží jako vstupní signál společně s Pl e Teploty Ti _s o a Tl e vytváří stav a získávají se v bodech 52 a 54 stejným způsobem jako na obr.4.

Ztrát v mědi jsou závislé na proudu statoru a rovněž na velikosti zátěže stroje. Ztráta v železe závisí na toku, který je více méně konstantní u svorkového napětí a závisí na zátěži, Časová konstanta vzrůstu teploty a chlazení obvodu jádra je proti tomu, u tohoto typu stroje, extrémně velká, a tím má stroj větší kapacitu přetížení v době, kdy je startován.

Jak ztráty v železe, tak i ztrát v mědi se sníží, jestliže se sníží hodnota pole,

Výhoda synchronního stroje, podle tohoto vynálezu, při porovnání s konvenčním strojem, spočívá v tom, že elektrické ztráty jsou více spojeny s tokem v jádru, než s proudy ve vodičích v kotvě. Ztráty v jádru se vyvíjí při potenciálu země, což usnadňuje běžné chlazení a dokonce i nucené chlazení pomocí chladicího zařízení. Vodiče obvodu kotvy mají relativně malou hustotu proudu a ztráty na vysokonapěťovém potenciálu jsou poměrně malé.

Časová konstanta ohřevu, a tím i chlazení obvodu jádra, je extrémně velká. Výpočty udávají, že vzrůst adiabatické teploty se vyskytuje v řádově stovkách °K /s. Vzrůst teploty v obvodu kotvy je rovněž způsoben velkým teplotním odporem v pevné izolaci kabelu vinutí, Pokud jde o hustoty proudu, zvyšuje se adiabatická teplota od 1/30 do 1/100 °K/s, zatímco u konvenčních strojů má vzrůst adiabatické teploty hodnoty řádově 1/10 °K/s. Obě tepoty

0« · 0 0 • ·0

000 0· 0 *00

- 10• 0·0 0·· vodiče Tl έ a jádra Tf e se musí monitorovat, přičemž na obr.6 je znázorněn příklad takového obvodu monitorování, kteiý emituje výstupní signál pro další regulaci. Tento obvod zahrnuje odhadce teploty 2 podle obr.4, který je zásobován vstupními veličinami Iýproud statoru), y (svorkové napětí) a Τκ γ . Výstupní signály Tl e a Tf e se získávají z odhadce 2, porovnávají se v místě 4 a 6_s předem nastavenými hodnotami Tl , l e a T l , f e , tak jak to již bylo uvedeno, přičemž výsledek porovnání se zašle do hradla 8 (hradlo spodní hodnoty). Toto hradlo na svém výstupu emituje regulační signál, přitom se stanovuje teplotní rozdíl mezi teplotou a limitem teploty, který je v absolutních hodnotách největší. Pokud se Tf e měří přímo, je nutné stanovit z I a Tp e pouze hodnotu Tl e , a to pomocí odhadce teploty. Pokud se obě hodnoty Tf e a Tl e měří přímo, nepožaduje se použití odhadce teploty, přičemž měřené teploty se místo toho porovnávají přímo s limitními hodnotami.

Obr.7 znázorňuje postupový diagram příkladu regulačního obvodu, který slouží k redukci činného výkonu, jestliže proud statoru převyšuje maximální možnou limitní hodnotu.

Synchronní generátor Gje připojen k síti přes přerušovač 10. Generátor 10 je buzen pomocí tyristorového usměrňovače!2. Napětí U je přivedeno přes transformátor napětí PTs do převaděče měřené hodnoty 14, dále do jednotky I_L “Prod“ k určení skutečného limitu proudu statoru II , a dále do jednotky ΔΡ “prod“ke generování signálu ,ΛΡ order“, k redukci činného výkonu. Jestliže proud statoru přesáhne limit proudu statoru. Stejným způsobem je střídavý proud přes proudový transformátor CT_S dodáván do jednotek I_L “Prod“ a AP‘Trod“. V jednotce II “Prod“ se bere v úvahu směr jalového výkonu, pokles napětí a počáteční časové zpoždění povolené pro redukci pole, a to tehdy když se určuje limit proudu statoru Limit proudu statoru je založen má svůj původ v teplotě statoru při jmenovitém provozu (Tl _e =7080°C a Tf e = 40-50°C s izolací XLPE). Podíl redukce a maximální rozsah pro redukci činného výkonu je rovněž stanoven v jednotce AP“Prod“, stejně tak funkce, pokud se vyskytuje, pro návrat k výrobě činného výkonu, kteroužto funkci měl synchronní stroj před překročením limitu proudu statoru, jestliže požadavky na jalový výkon systému opět klesají. Maximální jalový výkon, který může synchronní stroj vyrábět během operací ustáleného stavu, je ekvivalentem 100% jmenovitého výkonu, a lze ho získat tehdy, když činný výkon bal redukován na nulu. Existuje však případ, kdy je nutné zavést nižší limit, který má větší hodnotu jak nula, k redukci činného výkonu, jelikož další redukce činného výkonu nabízí málo proti zvýšené schopnosti vyrábět jalový výkon (obr.2). Pokud se během operace

-11• 4 * • 4 · 4

4 4 • 44 ·· ·4· ··· • 4 4 4

4·· 4·4

4 ·· ustáleného stavu požaduje více jalového výkonu, musí se to provést redukcí pole po přiměřeném časovém zpoždění.

Výstupní signál U z konvertoru sítě 14 se porovnává v místě 16 s předem stanovenou referenční hodnotou Ur e f a výsledek tohoto porovnání se dodává do zesilovače a zpracovávací jednotky signálu 18, a to před zasláním do hradla 20.

V místě 22 je proud statoru ^porovnáván s limitem proudu statoru II generovaným v jednotce II _)rProd“, přičemž výsledek porovnání se zasílá do zesilovače a zpracovávací jednotky signálu 24 a do následného bloku 26 s nelineární charakteristikou. Nelineární charakteristika je taková charakteristika, při které se získává velký výstupní signál pro kladné vstupní signály a výstupní signál úměrný výstupnímu signálu pro záporné vstupní signály. Výstupní signál z bloku 26 je rovněž zasílán do hradla 20, které je hradlem s nejnižší hodnotou, to znamená, že signál s nejnižší hodnotou se získává jako výstupní signál.

Výstupní signál z hradla 20 se zasílá do zpracovací jednotky signálu 28 s integrující činností, která je připojena ke spouštěcímu obvodu 30 pro usměrňovač 12 budicího stroje.

Regulační obvod na obr, 7 zahrnuje tři hlavní části: automatický regulátor napětí, omezovač proudu statoru a systém redukce Činného efektu, sloužící ke zvýšení schopnosti synchronního stroje vyhovět požadavkům systému na jalový efekt při dané úrovni napětí.

Redukce budicího proudu se dá, podle tohoto vynálezu, dosáhnout několika způsoby. Může se použít tradiční omezovač, který pracuje na principu, který spočívá v tom, že přesáhne-li proud statoru limit proudu statoru, a to v průběhu maximální povolené doby, budicí proud se sníží až do doby, kdy se hodnota proud statoru srovná s hodnotou limitu proudu statoru..

Skutečná regulace se může realizovat několika způsoby. V tomto případě počáteční časové zpoždění musí být alespoň tak dlouhé, aby zajistilo, že krátké velké proudy vzniklé v systému v chybových podmínkách, nezpůsobí redukci pole z důvodu překročení limitu proudu. Existují různé druhy časového zpoždění, například konstantní Časové zpoždění bez ohledu na to, o kolik hodnota proudu překročila svůj limit, nebo inverzní časové charakteristiky, které znamenají, že čím více proud překročí svůj limit, tím je časové zpoždění kratší. Jestliže byl limit proudu statoru překročen, musí se zajistit dostatek Času pro chlazení. Uvažovaný typ synchronního stroje má velké časové konstanty, pokud jde o zahřívání a chlazení statoru, proto může být časové zpoždění, v porovnání se zpožděním u konvenčního stroje, velké. Děje se tak proto, že čas je povolen buďto pro redukci požadavků sytému na jalový výkon, nebo na zvýšení schopnosti stroje vyrábět jalový výkon.

-12• 4 · 4

4 · 4 4 • 4 4 4

444 »4 444 •4 *4 * • ···

4

44 44

Dimenzování stroje, spolu s redukcí činného výkonu, zvyšuje schopnost stroje vyrábět jalový výkon.

Podle tohoto vynálezu je redukce budicího proudu možná tím, že se začne od teploty v nejkritičtějších místech. Teplota vodičů ve statoru a teplota jádra ve statoru, a to v nejkritičtějších místech, může být stanovena buďto přímým měřením, což může být velmi obtížné u měření teploty vodičů, nebo pomocí odhadce teploty se ztrátami v mědi (proud statoru), ztrát v železe (napětí) a teplotou chladivá, to vše působící jako vstupní signály, tak jak to již bylo vysvětleno. Pro zajištění regulace existují dva režimy, a to:

1) pokud se teploty nachází pod povolenými maximálními limity teploty, je budicí proud regulován tak, aby se svorkové napětí rovnalo stanovenému provoznímu napětí,

2) pokud je svorkové napětí menší než stanovené provozní napětí, je budicí proud regulován tak, aby teplota vodiče nebo jádra byla stejná jako povolený maximální limit teploty, a aby jiná teplota měla hodnotu pod svým limitem.

Přechodový bod, ve kterém je teplota statoru stejná jako maximální povolená teplota statoru, a přitom svorkové napětí se rovná stanovenému provoznímu napětí, se může realizovat s nejnižší hodnotou hradla, tak jak to bylo popsáno v souvislost s obrázkem.

Režim 1 odpovídá normální regulaci napětí, zatímco režim 2 chrání stroj před vysokou teplotou, jelikož svorkové napětí a teplota statoru klesá, jestliže klesá budicí napětí.

Na obr. 8 je znázorněn regulační obvod pro regulaci již zmíněného typu.

Vedle proudu I a napětí U je i ÁT“Prod“ pod vlivem chladivá s teplotou Τκ y . Výstupní signál z jednotky AT“Proď‘ se zavádí do zesilovače a do jednotky zpracování signálu 40 a do bloku 26 s nelineární charakteristikou, tak jak to již bylo popsáno, a to z důvodu společného zaslání se zpracovaným a zesíleným výstupním signálem, vzniklým z porovnání napětí U se stanoveným provozním napětím U_{r e} f , do hradla 20, V závislosti na výstupním signálu z hradla 20 je regulace stroje realizována způsobem, který je popsán u provedení podle obr.7.

Jestliže se hodnota limitující teploty (Tl e nebo Tf e ) blíží hodnotě maximálnímu limitu teploty (například Tl , l e l , e e = 90°C a T_L, f e =55°C s izolací XLPE) s Časovou derivací větší jak nula, potom shora zmíněná regulace může vést k „přehupu“ teploty. Pokud je převýšení teploty krátkodobé a její zavedení střednědobé, nebude pro izolaci představovat žádné vážné riziko.může to však vést k dočasnému poklesu napětí, který může vést k destabilizaci systému, a to jako výsledek činnosti obvodu regulace, který se pokusí zareagovat na převýšení teploty redukcí pole.

fl·· · fl ·«·· flfl flfl fl · · flflflfl·· • fl · flfl flfl _₁₃_ ...............

Aby se tomu předešlo, může být obvod regulace doplněn obvodem předpovídajícím teplotu (přípravný obvod), který je například založen na časové derivaci teploty, takže i před dosažením maximální teploty napětí může pozvolna začít klesat. „Přehup“ teploty tak bude mírný, nebo bude zcela eliminován.

Napětí začne klesat dříve, ale pokles nebude tak rychlý.

Porovnání mezi tradičním omezovačem proudu podle obr.7 a omezovačem teploty statoru podle obr.8 ukazuje, Že posledně jmenovaný má výhodu v tom, že umožňuje, aby přetížení trvalo delší dobu, a to řádově v hodinách, zatímco tradiční omezovač proudu dovoluje, aby přetížení trvalo pouze krátkou dobu, a to řádově ve vteřinách / minutách.

Jestliže je stroj opatřen omezovačem teploty statoru, je možné zaslat varovný signál do řídicího centra, a to jakmile je teplota pro jmenovitou operaci překročena, který upozorní na to, že přetížení existuje a mělo by se odstranit.

Obr.9 znázorňuje další vývoj obvodu regulace z obr.7. Zde omezená regulace, na bázi teploty, má za cíl udržovat svorkové napětí na co nejpřijatelnější úrovni co možná nejdéle, a to maximálním využitím tepelné kapacity statoru, společně s regulací činného a jalového výkonu.

Výstupní signál je generován v jednotce ΔΤ“ stejným způsobem jako v obvodu podle obr.8. Tento signál jen zasílán do zesilovače a jednotky zpracování signálu 40, do bloku 26 a do hradla 20, a to s cílem dosáhnout stejné limitující regulace, tak jak je znázorněna na obr.8. Výstupní signál z jednotky ÁT“Prod“ je rovněž zaveden do jednotky AP‘Trod“ společně se střídavým napětím U, přičemž se získá přírůstek řídicího signálu ΔΡ jako výstupní signál z jednotky ÁP“Prod“, a to s cílem redukce činného výkonu na hodnotu U=ref, to znamená, rovná-li se svorkové napětí stanovenému provoznímu napětí, nebo dokud činný výkon nedosáhne předem stanoveného limitu výkonu, tak jak to již bylo zmíněno. Redukce činného výkonu, které se dává přednost, začne tehdy, když teplota jádra nebo vodiče přesáhne teplotu, na kterou je stroj dimenzován.

Další možnost regulace je založena na použití chladicího zařízení ke snížení teploty železa a mědi, jestliže se dosáhne limit proudu nebo teploty. Stroj tak může být dále zatěžován.

Claims (38)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Synchronní stroj s regulací výkonu a/nebo napětí, zahrnuje stator s vinutím a rotor s budicím vinutím rotoru, přičemž je charakteristický tím, že vinutí statoru zahrnuje vysokonapěťový kabel s pevnou izolací a rotor zahrnuje limit proudu rotoru tepelného původu, který se protíná s limitem proudu statoru tepelného původu v grafii spolehlivosti při úČiníku, který má hodnotu pod hodnotou jmenovitého účiníku, nebo který má limit proudu rotoru tepelného původu s hodnotou nad hodnotou limitu proudu statoru tepelného původu v grafu spolehlivosti, a dále zahrnuje prostředek k omezení proudů za účelem vyhnutí se tepelnému poškození.
2. 2. Synchronní stroj podle nároku 1,vyznačující se tím, že prostředek k omezení proudů zahrnuje prvky zjišťující teplotu, které slouží k určení teploty statoru alespoň v jednom kritickém místě ohřevu a /nebo zařízení k měření proudu a zařízení k měření napětí, které slouží k měření proudu a napětí statoru, a dále obvod regulace připojený k prvkům určujícím teplotu a/nebo k zařízení určenému měření proudu a k zařízení určenému k měření napětí, a to za účelem redukce Činného výkonu nebo provozního proudu tehdy, jestliže teplota a/nebo proud statoru, nebo napětí statoru, přesáhne hodnoty limitu
3. 3. Synchronní stroj podle nároku 2, v y z n a č u j í c í se tím, že prvky zjišťující teplotu zahrnují alespoň jedno měřicí zařízení, umístěné ve statoru v místě, které je náchylné k zahřívání, a to z důvodu měření teploty v tomto místě.
4. 4. Synchronní stroj podle nároku 3,vyznačující se tím, že měřicí zařízení je umístěno na stěně drážky uvnitř drážky vinutí ve statoru.
5. 5. Synchronní stroj podle nároku 2, v y z n a č u j í c í se tím, že prvky zjišťující teplotu zahrnují odhadce teploty, jehož úkolem je určit teplotu statorových plechů na základě ztrát v jádru a ve vodičích a na základě teploty chladivá, a to v kritickém místě ohřevu, kdy cílem je indukovat obvod regulace k redukci budicího proudu, jestliže zjištěná teplota převýší předem stanovenou hodnotu limitu.

   • · · · • ··· ··♦ • * «· ··
6. 6. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že prvky zjišťující teplotu zahrnují odhadce teploty, které jsou určeny k zjištění teploty ve vodičích a v podstatné části izolace kabelu, a to ze ztrát ve vodičích.
7. 7. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z nároků 2až 6, vyznačující se tím, že obvod regulace je určen, při zvyšující se teplotě statoru, k zahájení redukce budicího proudu při teplotě pod maximální povolenou hodnotou teploty statoru.
8. 8. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z nároků laž 7, vyznačující se tím, že obvod regulace je určen k zahájení redukce po tom, co se hodnota teploty dostala nad jmenovitou provozní teplotu, to znamená nad teplotu, na kterou je stroj dimenzován pro jmenovitý provoz, ale pod maximální povolenou hodnotu teploty statoru pro předem stanovené časové údobí.
9. 9. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z nároků laž 8, vyznačující se tím, že převýší-li hodnota proudu statoru hodnotu limitu proudu statoru, obvod regulace začne regulovat budicí proud tak, že se svorkové napětí stroje rovná požadovanému provoznímu napětí, jestliže doba, po kterou hodnota proudu statoru převyšuje hodnotu limitu proudu statoru, a to po kratší než maximální povolenou dobu, a jestliže byla překročena zmíněná maximální povolená doba, je regulační obvod určen k redukci budicího proudu do doby, kdy se proud statoru začne rovnat limitu proudu statoru.
10. 10. Synchronní stroj podle nároku 9, vyznačující se tím, že obvod regulace je určen k zahájení redukce budicího proudu s jistým časovým zpožděním po tom, co byl překročen limit proudu statoru.
11. 11 Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že budicí vinutí zahrnuje množství zvláštních závitů, které slouží ke zvýšení napětí magnetického pole.
12. 12. Synchronní stroj podle nároku 11,vyznačující se tím, že jistý poměr zvláštních závitů vinutí připadá na chladicí závity vinutí.

    -16• · a tt*·· · ··· · · · a aaa ·· ··· *«a ·· ·· • tttttt* • tt tttttt tttttt
13. 13. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se t í m , že budicí vinutí získává zvětšenou vodivou plochu, což má za následek relativně nízkou hustotu proudu ve vinutí.
14. 14. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující setím, že budicí vinutí je opatřeno zvláštním chladicím zařízením.
15. 15. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že chladicí zařízení se připojí, jestliže proud statoru překročí, nebo se předpokládá, že překročí, limit proudu statoru a/nebo naměřená teplota přesáhne předem stanoven hodnotu limitu, s cílem realizace vynucené chlazení
16. 16. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že kabel je vysokonapěťovým kabelem a je typu, který zahrnuje jádro složené z množství pramenů, vnitřní polovodivou vrstvu obklopující jádro, izolační vrstvu obklopující vnitřní polovodivou vrstvu, a dále zahrnuje vnější polovodivou vrstvu obklopující zmíněnou izolační vrstvu.
17. 17. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vysokonapěťový kabel má průměr s hodnotou v rozmezí 20-200 mm a n

    vodivou plochu s hodnotou v rozmezí 80-3000 mm .
18. 18. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vinutí je pružné a tím, že zmíněné vrstvy se vzájemně dotýkají.
19. 19. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že zmíněné vrstvy jsou zhotoveny z materiálů s takovou pružností a takovým vztahem mezi koeficienty tepelné rozpínavosti materiálů, že změny objemu materiálů ve vrstvách , způsobené fluktuací teploty během provozu, jsou absorbovány pružností materiálu tak, že si vrstvy zachovávají vzájemnou přilnavost.
20. 20. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že materiály zmíněných vrstev jsou velmi pružné a mají modul E menší jak 500 MPa, lépe modul E menší jak 200 MPa.

    - 17··« 9 9 999« • 9 9 * · 9 · *·9 9·9 • 9 · 9 9 9 9 ·9· ·· 99· 99· 99 99
21. 21. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že koeficienty tepelné rozpínavosti materiálů ve zmíněných vrstvách mají v podstatě stejnou velikost.
22. 22. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se t í m že přilnavost mezi vrstvami je alespoň stejně velká jako pevnost nejslabšího z materiálů.
23. 23. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že každá polovodivá vrstva vytváří jeden povrch se stejným potenciálem.
24. 24. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z předchozích nároků,v yznačující se tím, že rotor je typem rotoru s vyniklými póly.
25. 25. Synchronní stroj podle kteréhokoliv z nároků laž 23, vyznačující se tím, že rotor má válcovitý tvar.
26. 26. Způsob regulace výkonu a/nebo napětí podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že stroj pracuje s proudem statoru, který přesahuje limit proudu statoru tepelného původu pro jistý časový úsek, který je kratší než maximální povolený časový úsek, přičemž přetížení se redukuje pomocí redukce buďto činného výkonu, nebo budicího proudu a/nebo jejich kombinací.
27. 27. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že stroj je schopný pracovat se statorovým proudem přesahujícím limit statorového proudu tepelného původu přinejmenším o 30% po dobu alespoň 3 minut, aniž by vzniklo nebezpečí poškození, a to za předpokladu že stroj má před zmíněným přetížením jmenovitou teplotu.
28. 28. Způsob podle nároku 26 nebo 27, vyznačující se tím, že stroj je schopný pracovat se statorovým proudem převyšujícím limit statorového proudu tepelného původu přinejmenším o 30% po dobu alespoň 5 minut, aniž by vzniklo nebezpečí poškození, a to za předpokladu že stroj má před zmíněným přetížením jmenovitou teplotu.

    -18φφφ · · φφφφ • φ φ φ φ φφφφφ φφφ φ · φ · φ φ φφφ φφ φφφ φφφ ·Φ φφ
29. 29. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 26 až 28, vyznačující se tím, že stroj je schopný pracovat se statorovým proudem převyšujícím limit statorového proudu tepelného původu přinejmenším o 50% po dobu alespoň 5 minut, lépe o 80% po dobu alespoň 15 minut, aniž by vzniklo nebezpečí poškození, a to za předpokladu že stroj má před zmíněným přetížením jmenovitou teplotu.
30. 30. Způsob regulace výkonu a/nebo napětí u synchronních strojů svinutím statoru a s rotorem s budicím vinutím, vyznačující se tím, že vinutí je zhotoveno z kabelu s pevnou vysokonapěťovou izolací, a dále tím, že rotor je konstruován tak, že se limity proudu statoru a rotoru tepelného původu navzájem v grafu spolehlivosti protínají, a to při hodnotě účiníku značně pod hodnotou jmenovitého účiníku, a dále v tom, že činný výkon je redukován, jestliže se proud statoru zvýší natolik, že vyvstane riziko tepelného poškození
31. 31. Způsob podle nároku 30, vyznačující se tím, že hodnota proudu statoru může převýšit limit proudu statoru po maximální předem stanovenou dobu, přičemž převyšuje-li proud statoru limit proudu statoru, je činný výkon redukován tak dlouho, dokud se jeho hodnota nerovná hodnotě limitu proudu statoru, a to za předpokladu, že doba po kterou hodnota proudu statoru přesahuje limit proudu statoru je kratší, než zmíněný maximální povolený časový úsek.
32. 32 Způsob podle nároku 31,vyznačující se tím, že pokud hodnota proudu statoru převyšuje limit proudu statoru po dobu, která přesahuje maximální povolený časový úsek, redukuje se činný výkon a budicí proud tak dlouho, dokud se hodnota proudu statoru nerovná limitu proudu statoru.
33. 33. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 30 až3 2, vyznačující se tím, že činný výkon se redukuje v souladu s lineárně stoupající funkcí,
34. 34. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že činný výkon se redukuje v souladu s lineárně stoupající funkcí, jestliže hodnota proudu statoru převýší limit proudu statoru, ale je pod hodnotou druhého limitu proudu nad

    -19«V • * * 9 * · « |Μ « * ·«

    9· limitem proudu statoru, přičemž činný výkon se redukuje co nejrychleji v případě, že hodnota proudu statoru převyšuje zmíněnou hodnotu druhého limitu.
35. 35. Způsob podle nároku 33 nebo 34, v y z n a č u j í c í se t í m , že pro lineárně stoupající funkci je vybrána taková derivace, při které se vylučuje oscilace výkonu v síti, a tím, že je zabráněno poškození turbín a jiných částí elektráren, které s takovými stroji pracují.
36. 36. Způsob podle nároku 33 nebo 34, vyznačující se tím, že pro lineárně stoupající funkci je vybrána derivace, která je závislá na Časové konstantě ohřevu statoru.
37. 37. Způsob podle nároku 33 až 36, vyznačující se tím, že činný výkon se redukuje tak, že se u stroje udržuje přijatelné svorkové napětí.
38. 38. Způsob podle nároku 30 až 37, vyznačující se tím, že limitní hodnota účiníku se rovná nule.