CZ386098A3

CZ386098A3 - Vysokonapěťová zařízení s elektrickými motory

Info

Publication number: CZ386098A3
Application number: CZ983860A
Authority: CZ
Inventors: Mats Leijon; Lars Gertmar; Lennart Brandt
Original assignee: Abb Ab
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1999-06-16
Also published as: BR9709387A; JP2000511390A; WO1997045919A3; NO985552D0; US20020047413A1; KR20000016094A; PL330215A1; ZA974721B; IL126943A; EA199801053A1; KR20000016095A; CN101242125A; CN101546932B; ATE264017T1; NO985552L; EA001441B1; US6919664B2; CO4650252A1; ZA974707B; IS1818B

Description

Oblast techniky

Přihlašovaný vynález se zaměřuje na elektrická zařízení mající motory, které jsou určeny pro připojování k rozvodným nebo napájecím šitím, jež budou v následujícím textu souhrnně označovány jako elektrické sítě. Za druhé se tento vynález zaměřuje na motor určený pro používání na takovém pracovišti. Takovými motory mohou být bud’ synchronní nebo asynchronní motory.

Zařízením s elektrickými motory může být válcovna, papírna, stroj na vysoušení buničiny, důlní pracoviště, přístaviště, ventilátorové, čerpadlové nebo kompresorové systémy, zdvihací prostředky, překládkové, jeřábové, dopravníkové, dílenské pracoviště a pracoviště provádějící odstřeďování, ocelárna atd. Proto budou zařízení s elektrickými motory pojímána v jejich nejširším smyslu.

Dosavadní stav techniky

Magnetické obvody v elektrických motorech obvykle obsahují vrstvené jádro například z plátové oceli se svařovanou konstrukcí. Pro zajištění větrání a ochlazování se jádro často dělí na sloupce s příčnými a/nebo podélnými větracími vedeními. V případě větších motorů se vrstvení lisují v jednotlivých segmentech, které se připevňují k rámu stroje, přičemž tlakové prsty a tlakové kruhy udržují vrstvené jádro pohromadě. Vinutí se umisťuje do štěrbin ve vrstveném jádru, přičemž řečené štěrbiny všeobecně mívají v průřezu obdélníkový nebo lichoběžníkový tvar.

Vinutí vícefázových elektrických motorů se vyrábí buď jako jednovrstvové nebo jako dvouvrstvové vinutí, V případě jednovrstvového vinutí se do jedné štěrbiny umisťuje pouze jedna cívková strana, avšak v případě dvouvrstvového vedení se do jedné štěrbiny umisťují dvě cívkové strany. Cívkovou stranou se rozumí jeden nebo několik vodičů, které jsou kombinovány svisle a vodorovně a mají společnou izolaci, přičemž taková izolace je konstrukčně řešena tak, aby vydržela jmenovité napětí motoru ve vztahu k nulovému elektrickému potencionálu.

»* 3· ♦· • 0 3 3 3 3

V 3 * · 3

3 33* 33« • * « •03 33 ·0

Dvouvrstvová vinutí se všeobecně zhotovují jako vinutí podobající se svým tvarem tvaru struktury diamantu, zatímco jednovrstvová vinutí se v tomto kontextu mohou zhotovovat jako vinutí podobající se struktuře diamantu nebo jako plochá vinutí. Ve vinutích, jejichž tvar se podobá tvaru struktury diamantu, existuje pouze jedna (případně dvě) šířka cívky, zatímco plochá vinutí se zhotovují jako souosá vinutí se širokou škálou Šířek cívky. Šířkou cívky se rozumí vzdálenost ve smyslu rozměru oblouku mezi dvěma stranami patřícími k jedné a téže cívce.

Všechny velké motory se normálně vyrábějí s dvouvrstvovým vinutím a cívkami majícími stejné rozměry. Každá cívka se umisťuje jednou stranou v jedné vrstvě a druhou stranou ve druhé vrstvě. To znamená že všechny cívky se na konci cívky překřižují. Pokud existují více než dvě vrstvy, pak tato překřížení komplikují navíjecí práce konec cívky se jeví jako méně uspokojivý.

Všeobecné existuje názor, že cívky pro točivé elektrické motory se mohou vyrábět s dobrými výsledky až do rozsahu napětí 10 kV - 20 kV.

Velké motory na střídavý proud se dělí na synchronní a asynchronní motory, přičemž první jmenovaný obecně pokrývá vyšší silnoproudý rozsah několika desítek MW a jeho konstrukce umožňuje přívod vstupního napětí, které za normálních okolností dosahuje až 20 kV. Synchronní motor pracuje s takovou rychlostí rotoru, která je synchronní s frekvencí sítě. A asynchronním motoru se magnetické pole otáčí rychleji než rotor, takže indukované proudy budou vyvolávat točivý moment ve směru otáčení. Oba uvedené typy motorů mají do značné míry podobné konstrukční řešení. Skládají se ze statoru a rotoru, který je umístěn uvnitř statoru. Stator obsahuje vrstvené jádro, v němž se prorážením vytvářejí štěrbiny pro vinutí. Stator se umísťuje ve spodní skříni připevněné k základu prostřednictvím svého podstavec. Rotor se zavěšuje na ložiskách zabudovaných ve skříni. Na spodní skříni se umisťuje statorový plášť, který chrání aktivní součásti, V plášti jsou vytvořeny otvory pro vstup chladicího vzduchu.

Činnost motoru na střídavý proud je založena na vzájemném působení magnetických polí, elektrických proudů a mechanického pohybu. Magnetická pole se soustřeďují především v oceli stroje a elektrické proudy účinkují ve vinutích.

Mezí dvěma hlavními typy motorů na střídavý proud existuje jedna odlišnost : synchronní a asynchronní stroje. Základní rozdíl mezi synchronními a asynchronními stroji • · · z • Β Β B Β Β B

Β B »· Β B

- 3 .·····: I i vychází z principu vytváření točivého momentu. Synchronní motor se spouští dodáním energie do rotoru z vnějšku přes bezkartáčové budiče nebo kluzné kroužky, zatímco asynchronní motor dostává budicí energii ze statorového proudu na základě indukce. Proto rychlost synchronního motoru není tak závislá na zatížení jako lychlost asynchronního motoru.

V závislosti na konstrukčním řešení rotoru existují dva typy synchronních motorů : jednak motory s vyniklým pólem a jednak motory s válcovitým rotorem. Ve vysokorychlostní dvoupólové činnosti budou účinky mechanického namáhání rotoru krajně vysoké, a proto se v takovém případě jeví jako výhodnější použití válcovitého rotoru. V případě pomalejších motorů, a to číyřpólových nebo více než čtyřpólových, bude průměr rotoru větší. Z hlediska nižší rychlosti a tím i menších účinků mechanického namáhání je výhodnější, aby rotor měl vyniklé póly.

Hranice mezi oběma uvedenými typy nejsou přesně vymezeny. Používají se čtyřpólové válcovité rotoiy s vyšším výkonem, které mají podlouhlý a štíhlý tvar. Rovněž se používají čtyřpólové rotoiy a nižším výkonem, které mají vyniklé póly.

Asynchronní motoiy se také dělí na dva typy : jednak indukční motoiy s klečovým vinutím a jednak motory s kluznými kroužky. Pro oby typy je společné to, že rotor je sestaven z vrstev se štěrbinami pro vinutí rotoru. Rozdíl je v konstrukčním řešení vinutí. Indukční motoiy s klečovým vinutím mají klečové vinutí skládající se z axiálních tyčí, jejichž obvodové zapojení je na koncích zkráceno kroužkem pro zkracování obvodu. Asynchronní motory s kluznými kroužky mají v rotoru třífázové vinutí, přičemž vývody fází jsou připojeny ke kluzným kroužkům.

Na základě určitých pracovních požadavku se mohou uplatňováním různých způsobů konstrukčního řešení štěrbin v rotoru seřizovat spouštěcí a pracovní Mastnosti indukčního motoru s klečovým vinutím. Asynchronní motoiy s kluznými kroužky se používají především v obtížných podmínkách spouštění. Vnější odpor se může připojovat přes kluzné kroužky. Zvýšení rotorového odporu může maximální točivý moment přejít na nižší rychlost a tím zvýšit účinek spouštěcího točivého momentu. Po úplném spuštění motoru se vnější spouštěcí odpor z obvodu vypojuje.

Volba velkého motoru na střídavý proud s ohledem na typ, třídu včlenění a způsob chlazení závisí na následujících činitelích, mezi něž patří:

• Charakteristika točivého momentu při zatížení

• Typ zatíženi a cyklus zatížení • Omezení spouštěcí energie • Parametry sítě • Cena elektrické energie • Prostředí, ve kterém má být motor umístěn • Investiční náklady ve vztahu k předpokládané provozní životnosti zařízení

Hlavním požadavkem kladeným na elektrický stoj je vynakládání co možná nejnižších investičních a provozních výdajů. Proto je potřebné udržovat co nejvyšší dosažitelnou výkonnost při existenci daných činitelů. Synchronní motor má obecně vyšší výkonnost než asynchronní motor.

Rotor synchronního motoru se často zhotovuje s vyniklými póly. Jeho hlavní použití v energetickém rozsahu od 1 MW do několika desítek MW je možné například v drticích a zjemňovacích zařízeních v papírenském průmyslu, ve velkých Čerpadlových systémech jak ve zpracovatelském průmyslu tak i v souvislostí s posilováním průtoku v potrubních sítích, jako jsou například zavlažovači vedení v pouštních zemích. Rovněž ropný průmysl využívá velké synchronní motory pro čerpadla a kompresoty.

Hlavní důvod pro používání synchronních motorů namísto levnějších asynchronních motorů spočívá v tom, že synchronní motory vytvářejí menší nápor na síť v důsledku odběru nižšího spouštěcího proudu a že přebuzení synchronního motoru se může rovněž využít pro vylepšení výkonové charakteristiky. Velké synchronní motory mohou mít také mít poněkud vyšší výkon než srovnatelné asynchronní motory.

Vinutí musí obsahovat izolaci, a to jak mezi obrátkami cívky, tak i mezi cívkou a jejím okolím. Jako izolující materiál se často používají různé druhy plastů a laků a skleněných vláken. Konce cívky se vyztužují v zájmu vzdorování silám, které se objevují mezi různými cívkami zvláště pri zkracování obvodu.

Motory výše popisovaného typu se připojují k vysokonapěťovým sítím, například 145 kV, prostřednictvím použití transformátoru, který snižuje napětí. Takový způsob používání motoru připojeného k vysokonapěťové síti prostřednictvím transformátoru má za následek radu nedostatků.

Mimo jiné lze zmínit následující nedostatky :

• Pořízení transformátoru je nákladné, zvyšuje náklady na dopravu a vyžaduje prostor • Transformátor snižuje výkonnost systému • Transformátor spotřebovává jalový proud • Běžné používaný transformátor obsahuje olej, z čehož vyplývají určitá rizika • Uplatnění transformátoru vyžaduje citlivé ovládání, protože motor pracuje přes včleněný transformátor.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je umožnit používání jednoho nebo několika elektrických motorů v zařízení, které je přímo připojeno k vysokonapěťovým přívodním sítím, kterými se zde rozumí dílčí rozvodné a napájecí sítě, bez připojení k mezičlánkovému transformátoru.

Užitek získaný dosažením uvedeného cíle spočívá ve vynechání olejem plněného, mezičlánkového transformátoru, jehož jalový výkon jinak spotřebovává jalový proud.

Tento cíl je dosažen tak, že v souladu s přihlašovaným vynálezem je vyvinuto zařízení takového typu, který je popsán v předvýznakové části patentového nároku 1, přičemž zvlášúů znaky tohoto zařízení jsou definovány ve význakové části tohoto patentového nároku, a že je vyvinut elektrický motor takového typu, který je popsán v předvýznakové části patentového nároku 25, přičemž zvláštní znaky tohoto motoru jsou definovány ve význakové Části tohoto nároku.

Díky zvláště vytvořené tuhé izolaci může být do motorů v takovém zařízení přímo přiváděna úroveň napětí, která podstatně převyšuje možné hodnoty používané podle doposud známé technologie, a tyto motory mohou pracovat pri napětí, jež dosahuje nejvýš ší možné úrovně v případě vysokonapěťových silnoproudých sítí.

Na základě takto získané výhody se transformátor stává zbytečným prostředkem, čímž se odstraňují všechny problémy, jež byly zmíněny v předchozím textu v souvislosti se zařízením, ve kterém se musí napětí snižovat, přičemž ktomu přistupují další významné výhody. V případě zařízení podle tohoto vynálezu se rovněž výrazně zvyšuje přetížitelnost. Ta může představovat až +100% po dobu jedné nebo dvou hodin, což umožňuje volbu motorů s nižším jmenovitým výkonem a tím i úsporu nákladů.

.:::. Í to » <« fl fl « ::

-6Vyšší výkon se rovněž získává v důsledku existence vysokého napětí na motorech, protože toto napětí je přímo úměrné čtverci napětí. V důsledku toho přihlašovaný vynález umožňuje sestavování elektrických motorů na silnější proud. Takto vynález rozšiřuje oblast využití elektrických strojů na rozsah 1 až 300 MW a dokonce umožňuje provedení v ještě vyšších silnoproudých úrovních.

Hlavní a podstatný rozdíl mezi známou technologií a provedením podle přihlašovaného vynálezu spočívá v tom, že toto se dosahuje s použitím magnetického obvodu včleněného do přinejmenším jednoho elektrického motoru, který je přizpůsoben pro přímé připojování ke zdroji vysokého napětí prostřednictvím připojovacích součástí, jako jsou rozpojovače a izolátory. Takto magnetický obvod obsahuje jedno nebo více než jedno vrstvené jádro. Vinutí obsahuje závitový kabel s jedním nebo několika trvale izolovanými vodiči, kdy tento kabel má polovodivou vrstvu jak na vodičích, tak i na vnějšku izolace, přičemž vnější polovodivá vrstva se připojuje k nulovému elektrickému potencionálu.

Za účelem vyřešení problémů vyplývajících z přímého připojování elektrických motorů, a to jak točivých, tak i statických motorů, ke všem typům vysokonapěťových silnoproudých sítí má přinejmenším jeden motor v zařízení podle tohoto vynálezu určitý počet výše uváděných znaků, které se výrazně odlišují od doposud známé technologie. Další znaky a provedení jsou definovány v závislých patentových nárocích a jejich popis bude následovat v dalším textu.

Mezi výše uváděné znaky a další podstatné význačnosti zařízení podle přihlašovaného vynálezu, na kterém se používá přinejmenším jeden elektrický motor, patří :

• Vinutí se sestavuje z kabelu majícího jeden nebo několik trvale izolovaných vodičů, kdy tento kabel má polovodivou vrstvu, která přiléhá k vodičům a plášti kabelu. Jako příklady někteiých vodičů tohoto typu lze uvést „PEX kabel“ nebo kabel s EP pryžovou izolací, které však jsou z důvodů souvisejících s přihlašovaným vynálezem dále vyvíjeny s ohledem jednak na prameny ve vodiči a jednak na povahu vnějšího pláště. PEX = polyethylen s příčnou vazbou (XLPE). EP = ethylen propylen.

• Upřednostňují se kabely s kruhovým tvarem průřezu, avšak mohou se používat kabely s jinými tvary průřezu v zájmu dosahování například lepší hustoty montáže.

• Takový kabel poskytuje možnost uplatňování konstrukčního řešení vrstveného jádra podle tohoto vynálezu na základě nového a optimálního způsobu s ohledem na štěrbiny a zuby.

• * i I » to to to to • to to «

-7 • Vinutí se výhodně zhotovuje s izolací v krocích pro lepší využití vrstveného jádra.

• Vinutí se výhodně zhotovuje jako vícevrstvové, souosé kabelové vinutí, což umožňuje snižování počtu překřížení na koncích cívek.

• Konstrukční řešení štěrbin vyhovuje tvaru průřezu kabelu používaného ve vinutí, takže štěrbiny mají podobu určitého počtu válcovitých průchodů, které jsou vedeny axiálně a/nebo radiálně vnějším směrem ve vzájemném vztahu a které mají otevřenou střední zúženou část, jež je vedena mezi vrstvami statorového vinutí.

• Konstrukční řešení štěrbin se přizpůsobuje příslušnému tvaru průřezu kabelu a stupňovité izolaci vinutí. Stupňovitá izolace umožňuje sestavení magnetického jádra majícího v podstatě stálou šířku zubů bez ohledu na radiální zvětšení.

• V předcházejícím textu zmíněný další vývoj týkající se pramenů vynucuje uplatňování takových vodičů obsažených ve vinutí, které budou obsahovat určitý počet k sobě natlačených souvrství/vrstev, tzn. izolovaných pramenů, které z hlediska elektrického stroje nejsou bezpodmínečně správně transponovány, odizolovány a/nebo izolovány od sebe.

• V předcházejícím textu zmiňovaný další vývoj týkající se vnějšího pláště vynucuje vytváření vhodných bodů po délce vodiče odřezáváním částí vnějšího pláště, přičemž každá, odřezáním vymezená délka se přímo připojuje k nulovému elektrickému potencionálu.

Použití kabelu výše popisovaného typu umožňuje, aby celá délka vnějšího pláště vinutí, jakož i ostatní části zařízení byly udržovány ve spojení s nulovým elektrickým potencionálem. Z toho vyplývá důležitá výhoda, která spočívá v tom, že elektrické pole se blíží nule v oblasti konce cívky na vnější straně vnější polovodivé vrstvy. V důsledku připojení vnějšího pláště k nulovému elektrickému potencionálu není nutné ovládat elektrické pole. To znamená, že se nebude projevovat žádné soustřeďování pole ani v jádru, ani v oblastech konců cívek a ani v přechodu mezi nimi.

Výsledkem uplatnění směsice izolovaných a/nebo neizolovaných, k sobě natlačených pramenů nebo transponovaných pramenů jsou nižší rozptylové ztráty.

Kabel pro vy soké napětí používané ve vinutí se skládá z vnitřního jádra/vodiče s určitým počtem pramenů, z přinejmenším dvou polovodivých vrstev, kdy vnitřní polovodivou vstvu obklopuje izolující vrstva, kterou dále obklopuje vnější polovodivá vrstva mající vnější průměr v rozsahu od 10 mm do 250 mm a vodivou plochu průřezu vodiče v rozsahu od 40 mm² do 3000 mm².

4

Jestliže je přinejmenším jeden z motorů v zařízení podle přihlašovaného vynálezu konstruován na základě popisovaného způsobu, pak spouštění tohoto motoru nebo motorů se provádí podle spouštěcích postupů, které jsou samy o sobě známé a které popisuje na příkladu technická literatura zmiňovaná v úvodu.

V souladu s obzviášté výhodným provedením podle tohoto vynálezu mají přinejmenším dvě z uvedených vrstev, upřednostňované však všechny tři vrstvy, stejný koeficient tepelné roztažitelnosti. Takto se dosahuje rozhodující užitek v tom, že pri jakémkoli pohybu účinkem tepla nedochází ve vinutí k poruchám, trhání a podobně.

V souladu s dalším zvláště výhodným provedením podle tohoto vynálezu má přinejmenším jeden z motorů instalovaných v zařízení jedno nebo více než jedno napájecí napětí.

Z dalšího znaku přihlašovaného vynálezu vyplývá, že stanovený cíl byl dosažen vyvinutím zařízení takového typu, který je popsán v předvýznakové části patentového nároku 23, přičemž zvláštní znaky tohoto zařízení jsou uvedeny ve význakové části tohoto patentového nároku.

Protože konstrukční řešení výhodně stálého izolačního systému vyhovuje z hlediska teplotních a elektrických požadavků pro úrovně napětí vyšší než 36kV, může být vynalezené zařízení připojováno k vysokonapěťovým silnoproudým sítím bez včleňování jakéhokoli mezičlánkového transformátoru, což poskytuje výše uváděné výhody. Takové zařízení se výhodně, avšak nikoli nutně, sestavuje v souladu se znaky definovanými v souvislosti se zařízeními, která jsou patentově nárokována v patentových nárocích 1 až 22.

V předcházejícím textu uváděná a další výhodná provedení tohoto vynálezu jsou definována v závislých patentových nárocích.

Přehled obrázků na výkrese

Přihlašovaný vynález bude nyní podrobněji popsán v následujícím podrobném popisu upřednostňovaného provedení konstrukčního řešení magnetického obvodu elektrického motoru, který je instalován na pracovišti, s odkazem na připojená vyobrazení, na nichž :

obr. 1 předvádí schematický axiální pohled na konec úseku statoru v elektrickém motoru instalovaném v zařízení podle tohoto vynálezu;

4« ·· obr. 2 předvádí pohled na konec postupně obnažovaného kabelu, který se používá ve vinutí statoru nakresleného na obr. 1; a obr. 3 předvádí příklady různých spouštěcích obvodů, které jsou samy o sobě známé.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je nakreslen schematický axiální pohled na úsek statoru 1, který je součástí elektrického motoru nebo motorů instalovaných ve vynalezeném zařízení, a současně je možno vidět polohu rotoru 2. Stator 1 obsahuje vrstvené jádro, které se sestavuje známým způsobem. Obr. 1 předvádí úsek motoru, který odpovídá jedné pólové rozteči. Od kotvové části jádra nacházejícího se radiálně nejdále ve smyslu vnějšího směru postupuje určitý počet zubů radiálně dovnitř k rotoru 2, přičemž tyto zuby 4 jsou odděleny štěrbinami 5, v nichž je uspořádáno statorové vinutí. Kabely 6, z nichž je toto statorové vinutí sestaveno, jsou podle typu vysokonapěťovými kabely, které se mohou v podstatě používat pro silnoproudé rozvody a kterými jsou PEX kabely. Jediný rozdíl spočívá vtom, že se vynechává vnější, proti mechanickým účinkům chránící opláštění a kovové pletivo, které obvykle obklopuje takové silnoproudé rozvodné kabely, takže podle této patentové přihlášky obsahuje pouze vodič a přinejmenším jednu polovodivou vrstvu na každé straně izolující vrstvy. Proto polovodivá vrstva, která je citlivá na mechanické poškozování, zůstává obnažená na povrchu kabelu.

Na obr. 1 kabely 6 předvedeny pouze schematicky, takže je nakreslena jen vodivá středová část každého kabelového úseku nebo strany cívky. Lze vidět, že každá štěrbina 5 má průřez, kteiý se mění v souvislostí se střídáním širokých částí 7 a úzkých částí 8. Široké části 7 jsou v podstatě kruhové a obklopují kabely a zúžené úseky mezi nimi vymezují úzké Části 8, Zúžené úseky slouží pro radiální vymezení polohy každého kabelu. Průřez štěrbiny 5 se rovněž zužuje radiálně směrem dovnitř. Toto vyplývá ze skutečnosti, že napětí v kabelových úsecích je nižší v souvislosti s přibližováním polohy kabelů k radiálně vnitřní části statoru 1. Proto sc v takových zúženích mohou používat tenčí kabely, zatímco tlustší kabely jsou potřebné na vnější straně. V předváděném případě se používají kabely, které mají tři různé rozměry a které jsou uspořádány ve třech rozměrově odpovídajících úsecích 51, 52, 53 štěrbin 5.

Obr. 2 předvádí pohled na postupně obnažovaný konec vysokonapěťového kabelu pro použití v elektrickém motoru podle tohoto vynálezu, Vysokonapěťový kabel 6 obsahuje jeden ·· • fe fefe · fefe fl fe fe*·· fefe fefe fefefe· • fefe · · fe fefefe* • fefefe·· fe · « fefe· · fe · • fefefe· · fe fefe·· fefe fefe fefe* fefe ·♦

- 10nebo několik vodičů 31, kdy každý takový vodič se skládá z určitého počtu pramenů, které dohromady vytvářejí kruhovou podobu průřezu například mědi (Cu). Tyto vodiče jsou umístěny uprostřed vysokonapěťového kabelu 6 a v právě popisovaném provedení jsou obklopeny dílčí izolací 35. Je však přijatelné, aby na jednom z vodičů 31 byla dílčí izolace 35 vynechána. V právě popisovaném provedení tohoto vynálezu jsou vodiče 31 společně obklopeny první polovodivou vrstvou 32. Okolo této první polovodivé vrstvy 32 je umístěna izolující vrstva 33, kterou je například PEX izolace, a okolo izolující vrstvy 33 je navíc umístěna druhá polovodivá vrstva 34- V tomto smyslu stavba „vysokonapěťového kabelu“ podle této patentové přihlášky nevyžaduje žádné kovové pletivo nebo vnější opláštění takového typu, který normálně obklopuje takový kabel pro silnoproudé rozvody.

Obr. 3 až 7, které mají podobu základních schémat, předvádějí příklady známých spouštěcích postupů, jež jsou použitelné v případě točivých motorů instalovaných v zařízeních podle přihlašovaného vynálezu. Na vyobrazeních se používají následující označení:

U : vysokonapěťová síť R : tlumivka M: motor

X_c: impedance kondenzátoru

Xj : impedance transformátoru B : rozpojovač C: kondenzátor T: transformátor

X_n : impedance sítě X_r: impedance tlumivky X_m : impedance motoru L: třífázová statorová vinutí

Obr. 3 se takto týká postupu při spouštění transformátoru, obr. 4 postupu při spouštění tlumivky, obr. 5 postupu při spouštění části vinutí, obr. 6 postupu při spouštění kondenzátoru a obr. 7 postupu kombinovaného spouštění tlumivky a kondenzátoru. V zařízení podle přihlašovaného vynálezu lze samozřejmě uplatňovat i další kombinace spouštěcích postupu. Různé spouštěcí postupy se uvádějí v technické literatuře, na kterou jsou provedeny odkazy v úvodu této patentové přihlášky.

Na základě uvedených skutečností je možné připojovat jeden nebo několik elektrických motorů konstruovaných podle přihlašovaného vynálezu přímo k vysokonapěťovým napájecím sítím, kterými jsou sítě mající napájecí napětí 20 kV nebo vyšší, čímž vzniká možnost vynechání přinejmenším jednoho transformátoru.

Používání trvale izolovaného, silnoproudého kabelu podle přihlašovaného vynálezu mezi elektrickými motory instalovanými v zařízení a vytvoření kompaktní sestavy těchto motorů takto zajišťuje stav, kdy elektrické pole je malé a kdy průchodky/koncovky mohou být úplně vynechány.

*· ·* ·» · ·· « • · * * 4 · ·· « · * c • 4 · i 4 4 · · · ·

44* 4 4* 4 4 44 · 44«

4 * 4 4 k k

4*44 44 44 *44 44 4*

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Elektrické vysokonapěťové zařízení mající jeden nebo několik motorů, z nichž každý obsahuje přinejmenším jedno vinutí, vyznačující se tím , že vinutí přinejmenším jednoho z elektrickým motorů obsahuje izolační systém, který se skládá z přinejmenším dvou polovodivých vrstev, kdy každá polovodivá vrstva tvoří v podstatě ekvipotencionaíní povrch, a prostřední, tuhé izolace umístěné mezi řečenými polovodivými vrstvami.

2/3 • fc • fc ·«

Vv : :: rtT/SE97/00887

Xf f-X-JC/XT

M /x2\ |Xr

-O

J-^czb

3X>

x~x ⁿ ±^c’

SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) *· · ·* ·» • · ·· I ♦ · · ΐ * í - *_:í* ^MsÍ7SE97/00887 • · · ‘ í'~ ' ·> ··· «· ·«

2. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím , že přinejmenším jeden motor má jedno nebo více než jedno napájecí napětí.

3. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím , že přinejmenším jedna z polovodivých vrstev má v podstatě stejný koeficient tepelné roztažitelnosti jako tuhá izolace.

4. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 3, vyznačující se tím , že přeměňování základní energie se provádí tak, aby se uskutečňovalo v témž elektrickém motoru.

5. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 4, vyznačující se tím , že izolace je vybudována z kabelu (6), který je určen pro vysoké napětí a který obsahuje jeden nebo několik vodičů (31) přenášejících proud, jež jsou obklopeny přinejmenším dvěma polovodivými vrstvami (32,34) s prostřední izolující vrstvou (33) v podobě tuhé izolace,

6. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím ,že vnitřní polovodivá vrstva (32) má v podstatě stejný elektrický potencionál jako vodič (vodiče) (31).

fl ·

- 127. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím , že jedna z vnějších polovodivých vrstev (34) je přizpůsobena tak, aby vytvářela v podstatě ekvipotencionální plochu obklopující vodič (vodiče) (31).

8. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím , že řečená vnější polovodivá vrstva (34) se připojuje k předem určenému elektrickému potencionálu.

9. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím , že předem určeným elektrickým potencionálem je nulový elektrický potencionál.

10,

Elektrické vysokonapěťové zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 5 až 9, vyznačující se tím ,že přinejmenším dvě z řečených vrstev mají v podstatě stejný koeficient tepelné roztažitelnosti.

11. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 5 až 7, vyznačující se t í m, že vodič přenášející proud obsahuje určitý počet pramenů, přičemž v tomto určitém počtu pramenů se vyskytuje je několik pramenů, které nejsou od sebe izolovány.

12. Elektrické vysokonapěťové zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 11, vyznačující se tím ,že vinutí se zhotovuje s použitím kabelu, který obsahuje jeden nebo několik vodičů (2), kdy každý vodič se skládá z určitého počtu pramenů, vnitřní polovodivou vrstvu (3) uspořádanou okolo každého vodiče, izolující vrstvu (4) z tuhé izolace uspořádanou okolo každé vnitřní polovodivé vrstvy (3) a vnější polovodivou vrstvu (5) uspořádanou okolo každé izolující vrstvy (4).

13, Elektrické vysokonapěťové zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím , že kabel rovněž obsahuje kovové pletivo a plášť.

• · «4

Β Β Β Β * Β · *

ΒΒΒ · · Β « ·

Β · · ·

- 13 'PC 3>8&O-q.$>

14. Elektrické vysokonapěťová zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 13, vyznačující se tím , že stator motoru se ochlazuje při nulovém elektrickém potencionálu pomocí prostředků proudu plynu a/nebo kapaliny.

15. Elektrické vysokonapěťová zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že vysokonapěťová kabely (6) mají plochu průřezu vodiče v rozsahu od 40 mm² do 3000 mm² a mají vnější kabelový průměr v rozsahu od 10 mm do 250 mm.

16. Elektrické vysokonapěťová září zem podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že spouštěcí proud a/nebo porucha nebo proud pro točivý elektrický stroj (stroje) se upravuje snižováním pomocí elektrického statického stroje, tj. tlumivka/indukční cívka, kteiý se dočasně a/nebo trvale sériově spojuje svinutím kotvy točivého elektrického stroje (obr. 4).

17. Elektrické vysokonapěťová zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 16, vyznačující se tím, že neutrální bod přinejmenším jednoho motoru se připojuje k nulovému elektrickému potencionálu přes impedanci.

Elektrické vysokonapěťová zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 17, vyznačující se tím, že neutrální bod přinejmenším jednoho motoru se přímo připojuje k nulovému elektrickému potencionálu.

19. Elektrické vysokonapěťová zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 18, vyznačující se t í m, že motor je upraven tak, aby pracoval jako generátor jalového výkonu s dočasně velkou přetížitelností.

20. Elektrické vysokonapěťová zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 19, vyznačující se tím, že motor je upraven pro připojování k rozvodné síti nebo napájecí síti přes připojovací součásti a bez jakéhokoli snižovacího transformování úrovně napětí.

φ · ·· »» * · · · « «4 · · ·«· · *4 «

21. Elektrické vysokonapéťové zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 20, vyznačující se tím, že motor je upraven pro připojování k rozvodné síti nebo napájecí síti mající napájecí napětí více než 36 kV.

22. Elektrické vysokonapéťové zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 21, vyznačující se tím , že vinutí motoru je upraveno pro samočinné ovládání elektrického pole, a proto nemá pomocné prostředky pro ovládání elektrického pole.

23. Elektrické vysokonapéťové zařízení mající jeden nebo několik motorů, z nichž každý obsahuje přinejmenším jedno vinutí, vyznačující se tím , že vinutí přinejmenším jednoho z elektrickým motorů obsahuje izolační systém, který s ohledem na své tepelné a elektrické vlastností umožňuje činnost při úrovni napětí vyšší než 36 kV.

24. Elektrické vysokonapéťové zařízení podle nároku 23, vyznačující se tím, že řečené motory zahrnují znaky, které definují zařízení, jež je patentově nárokováno v kterémkoli z předcházejících nároků 1 až 21.

25. Elektrický motor, který obsahuje přinejmenším jedno vinutí, vyznačující se tím , že vinutí obsahuje izolační vrstvu, jež se skládá z přinejmenším dvou polovodivých vrstev, kdy každá polovodivá vrstva vytváří v podstatě ekvipotencionální plochu, a prostřední tuhé izolace.

26. Elektrický motor podle nároku 25, vyznačující se tím , že jeho statorové vinutí je rozděleno do dvou částí za účelem dosahování dílčího spouštění vinutí.

27. Elektrický motor podle nároku 25 nebo 26, vyznačující se tím , že má jedno nebo více než jedno napájecí napětí.

28. Elektrický motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 25 až 27, vyznačující se tím , že zahrnuje znaky, které definují motor v zařízení, jež je patentově nárokováno v kterémkoli z předcházejících nároků 2 až 24,

WO 97/45925

0 0 * • 0 0

0 00 «

0

0 0« «0

0« · • 0 00

I *.ptT/SE97/00887 / 3

52 SI

<

SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

WO 97/45925 fcfc fcfc I · · I fcfc 4 fcfcfc · ·«

3/3

SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)