JP2001518780A - 回転電気機械 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/26—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
-
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- H02K19/16—Synchronous generators
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-
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/02—Details of the control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
- H02K2203/15—Machines characterised by cable windings, e.g. high-voltage cables, ribbon cables
-
- H—ELECTRICITY
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
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- H02K3/40—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
配線ネットワークまたは伝達回路網に直接接続するように設計された交流電流型回転電気機械が、少なくとも1本の巻線を備えている。この巻線は、少なくとも1本の導体と、前記導体の周囲を囲む半導体特性を有する第1層と、前記第1層の周囲を囲む固体絶縁層と、前記絶縁層の周囲を囲む半導体特性を有する第2層とから成る。さらに、正極と負極の間で励磁の切換えが可能なブラシなし励磁系が、本機の励磁用に配置されている。電力プラントは、このような回転電気機械によって構成されている。回転電気機械を正極および負極双方の励磁電流方向に励磁する方法により、双方向界磁過電圧保護手段(8、10、12、14)または双方向放電回路が、本機の界磁巻線(4)の両端に一時的に接続される。
Description
【0001】 (技術分野) 本発明は、配線ネットワークまたは伝達回路網に直接接続されるように設計さ
れ、かつ、少なくとも1本の巻線を具備する交流電流型の回転電気機械に関する
ものである。さらに、本発明は、このような電気機械を具備する電力プラントと
、回転電気機械を励磁する方法に関するものである。
れ、かつ、少なくとも1本の巻線を具備する交流電流型の回転電気機械に関する
ものである。さらに、本発明は、このような電気機械を具備する電力プラントと
、回転電気機械を励磁する方法に関するものである。
【0002】 (背景技術) 本発明による回転電気機械は、同期機、二重給電機、外部磁極機、または、同
期フロー機である。
期フロー機である。
【0003】 以下において、電力ネットワークと呼んでいる配線ネットワークまたは伝達回
路網にこの種の機械を接続する際に、これまでは、変圧器を使用して、電圧を、
ネットワーク水準、すなわち130〜400kVの範囲内に昇圧していた。
路網にこの種の機械を接続する際に、これまでは、変圧器を使用して、電圧を、
ネットワーク水準、すなわち130〜400kVの範囲内に昇圧していた。
【0004】 最高36kVの定格電圧を有する各発電機について、Paul R.Sied lerによる“36kV Generators Arise from In sulation Research”(Electrical World、 1932年10月15日、524〜527頁)に説明がなされている。これらの
発電機は、絶縁体が、異なる誘電率を持つ異なる層に分割された高電圧ケーブル
の巻線を具備している。このような絶縁体に使用されている絶縁材は、多種多様
に組み合わされた3つの構成材料である雲母箔雲母、ワニス、紙により構成され
ている。
発電機は、絶縁体が、異なる誘電率を持つ異なる層に分割された高電圧ケーブル
の巻線を具備している。このような絶縁体に使用されている絶縁材は、多種多様
に組み合わされた3つの構成材料である雲母箔雲母、ワニス、紙により構成され
ている。
【0005】 このような電気機械の前記巻線を、電力送信用ケーブルに使用されているもの
によく似た種類の固体絶縁体で絶縁された高電圧用導体により製造することによ
って、中間変圧器を使用しなくても、該機械を任意の電力ネットワークに直接接
続できるような水準にまで機械電圧を上げることが可能になることが、現在、明
らかになっている。したがって、このような機械の通常の動作範囲は、30〜8
00kVとなっている。
によく似た種類の固体絶縁体で絶縁された高電圧用導体により製造することによ
って、中間変圧器を使用しなくても、該機械を任意の電力ネットワークに直接接
続できるような水準にまで機械電圧を上げることが可能になることが、現在、明
らかになっている。したがって、このような機械の通常の動作範囲は、30〜8
00kVとなっている。
【0006】 現在、回転電気機械には、回転ダイオード整流器ブリッジを備えた静止形励磁
器またはブラシなし励磁器が使用されている。この励磁器は、該機械の10〜3
0秒間の定格負荷励磁の場合に相当する大きさの1.5〜3倍のピーク電圧およ
びピーク電流の発生を求められることが多い。さらに、励磁器は、該機械の固定
子端末において、25%電圧に対する定格負荷励磁電流に相当する界磁電流を発
生できなければならない。このような励磁系は、「保守のいらない」、すなわち
、スリップリングのない励磁系であることが好ましい。ネットワーク妨害が発生
した際の応答時間と過渡時間についても迅速さが必要であり、すなわち、励磁器
は、正極と負極の両方の界磁電圧を発生できなければならない。同期補償器につ
いて言えば、励磁系は、通常、正極および負極両方の界磁電流を発生できなけれ
ばならず、定格負荷励磁電圧の3倍のピーク電圧係数が必要とされる。
器またはブラシなし励磁器が使用されている。この励磁器は、該機械の10〜3
0秒間の定格負荷励磁の場合に相当する大きさの1.5〜3倍のピーク電圧およ
びピーク電流の発生を求められることが多い。さらに、励磁器は、該機械の固定
子端末において、25%電圧に対する定格負荷励磁電流に相当する界磁電流を発
生できなければならない。このような励磁系は、「保守のいらない」、すなわち
、スリップリングのない励磁系であることが好ましい。ネットワーク妨害が発生
した際の応答時間と過渡時間についても迅速さが必要であり、すなわち、励磁器
は、正極と負極の両方の界磁電圧を発生できなければならない。同期補償器につ
いて言えば、励磁系は、通常、正極および負極両方の界磁電流を発生できなけれ
ばならず、定格負荷励磁電圧の3倍のピーク電圧係数が必要とされる。
【0007】 ブラシなし励磁器を使用した場合、ブラシとスリップリングのカーボン粉末の
汚れの問題がなくなる。しかし、周知の技術によるブラシなし励磁器は、静止形
励磁器に比べて制御パフォーマンスが低い。
汚れの問題がなくなる。しかし、周知の技術によるブラシなし励磁器は、静止形
励磁器に比べて制御パフォーマンスが低い。
【0008】 したがって、本発明の目的は、電力ネットワークに直接接続できるとともに、
制御パフォーマンスが改善された「保守のいらない」励磁系を備えた回転電気機
械と、そのような電気機械を具備する電力プラントを提供し、さらに、回転電気
機械の励磁方法を提供することにある。
制御パフォーマンスが改善された「保守のいらない」励磁系を備えた回転電気機
械と、そのような電気機械を具備する電力プラントを提供し、さらに、回転電気
機械の励磁方法を提供することにある。
【0009】 (発明の開示) この目的は、本書の冒頭に述べられた、請求項1に記載された特徴を有する種
類の回転電気機械と、請求項17に記載された電力プラントと、請求項18に記
載された方法によって達成される。
類の回転電気機械と、請求項17に記載された電力プラントと、請求項18に記
載された方法によって達成される。
【0010】 本発明に用いられる絶縁導体または高電圧ケーブルは、柔軟性があり、WO9 7/45919およびWO97/45847にさらに詳細に述べられている種類 のものである。さらに、この絶縁導体またはケーブルについては、 WO97/4
5918、 WO97/45930、 WO97/45931に説明が記載されてい
る。
5918、 WO97/45930、 WO97/45931に説明が記載されてい
る。
【0011】 このため、本発明による機械において、巻線は、XLPEケーブルまたはEP R絶縁ケーブルなどの現在配線用に使用されている固体の押出し成型絶縁体を有
するケーブルに相当する種類のものであることが好ましい。このようなケーブル
は、1本またはそれ以上のストランドから成る内部導体、前記導体を取り囲む内
部半導体層、この半導体層を取り囲む固体絶縁層、および前記絶縁層を取り囲む
外部半導体層により構成されている。このようなケーブルは柔軟性があり、本発
明による機械を対象とする技術が、巻線を組立て中に曲げるケーブルによって形
成されている巻線システムに主に基づいていることから、上記の特性は重要であ
る。XLPEケーブルの柔軟性は、通常、直径30mmのケーブルに対して約20
cmの曲率半径に相当し、直径80mmのケーブルに対して約65cmの曲率半径に相
当する。本願において、「柔軟性がある」という用語は、巻線がケーブル直径の
約4倍の曲率半径までの柔軟性を示すのに用いられるが、ケーブル直径の8〜1
2倍の柔軟性を有していることが好ましい。
するケーブルに相当する種類のものであることが好ましい。このようなケーブル
は、1本またはそれ以上のストランドから成る内部導体、前記導体を取り囲む内
部半導体層、この半導体層を取り囲む固体絶縁層、および前記絶縁層を取り囲む
外部半導体層により構成されている。このようなケーブルは柔軟性があり、本発
明による機械を対象とする技術が、巻線を組立て中に曲げるケーブルによって形
成されている巻線システムに主に基づいていることから、上記の特性は重要であ
る。XLPEケーブルの柔軟性は、通常、直径30mmのケーブルに対して約20
cmの曲率半径に相当し、直径80mmのケーブルに対して約65cmの曲率半径に相
当する。本願において、「柔軟性がある」という用語は、巻線がケーブル直径の
約4倍の曲率半径までの柔軟性を示すのに用いられるが、ケーブル直径の8〜1
2倍の柔軟性を有していることが好ましい。
【0012】 巻線は、曲げられたり、動作中に熱応力または機械的応力がかけられたときに
もその特性を維持するように作成されていなければならない。このことから、各
層が、互いに密着性を維持することは不可欠である。各層の材料特性は、弾性お
よび熱膨張に関する相対的係数をはじめ、ここでは決定的に重要な特性である。
例えば、XLPEケーブルの場合、絶縁層は、低密度の架橋ポリエチレンから成
り、半導体層は、すすと金属粒子が混在しているポリエチレンによって構成され
ている。温度の変動により体積が変化した場合、ケーブル半径の変化として完全
に吸収され、上記材料の弾性についての各層の熱膨張係数間の差が比較的少ない
ことから、各層の間の密着性が失われることなく、半径の膨張が引き起こされる
。
もその特性を維持するように作成されていなければならない。このことから、各
層が、互いに密着性を維持することは不可欠である。各層の材料特性は、弾性お
よび熱膨張に関する相対的係数をはじめ、ここでは決定的に重要な特性である。
例えば、XLPEケーブルの場合、絶縁層は、低密度の架橋ポリエチレンから成
り、半導体層は、すすと金属粒子が混在しているポリエチレンによって構成され
ている。温度の変動により体積が変化した場合、ケーブル半径の変化として完全
に吸収され、上記材料の弾性についての各層の熱膨張係数間の差が比較的少ない
ことから、各層の間の密着性が失われることなく、半径の膨張が引き起こされる
。
【0013】 ただし、上記の材料の組み合わせは、単なる例としてみなされるべきものであ
る。指定された条件および半導体としての条件、すなわち、10-1〜106オー ム‐センチ、例えば、1〜500オーム‐センチまたは10〜200オーム‐セ
ンチの範囲内にある抵抗率を有していることを満たしている他の組み合わせもま
た、当然、本発明の範囲内に含まれている。
る。指定された条件および半導体としての条件、すなわち、10-1〜106オー ム‐センチ、例えば、1〜500オーム‐センチまたは10〜200オーム‐セ
ンチの範囲内にある抵抗率を有していることを満たしている他の組み合わせもま
た、当然、本発明の範囲内に含まれている。
【0014】 前記絶縁層は、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレ
ン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレン(PB)、ポリメチル
ペンテン(PMP)、架橋ポリエチレン(XLPE)などの架橋材料、またはエ
チレンプロピレンゴム(EPR)またはシリコンゴムなどのゴム等の固体熱可塑
性材料により構成されていてもよい。
ン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレン(PB)、ポリメチル
ペンテン(PMP)、架橋ポリエチレン(XLPE)などの架橋材料、またはエ
チレンプロピレンゴム(EPR)またはシリコンゴムなどのゴム等の固体熱可塑
性材料により構成されていてもよい。
【0015】 内部および外部半導体層は、同じ基本材料によって構成されているが、すすま
たは金属粉末などの導電材粒子が混在している。
たは金属粉末などの導電材粒子が混在している。
【0016】 熱膨張係数を初めとするこれらの材料に見られる機械的特性は、すすまたは金
属粉末が混在しているか否かによって、少なくとも本発明が要する導電性を達成
するうえで必要な割合において、比較的影響を受けない。したがって、絶縁層と
半導体層は、ほぼ同程度の熱膨張係数を有している。
属粉末が混在しているか否かによって、少なくとも本発明が要する導電性を達成
するうえで必要な割合において、比較的影響を受けない。したがって、絶縁層と
半導体層は、ほぼ同程度の熱膨張係数を有している。
【0017】 エチレンビニルアセテートコポリマーニトリルゴム、ブチリンポリエチレン、
エチレンアクリレートコポリマー、エチレンエチルアクリレートコポリマーも、
半導体層に適したポリマーである。
エチレンアクリレートコポリマー、エチレンエチルアクリレートコポリマーも、
半導体層に適したポリマーである。
【0018】 種々の材料から成る多様な層の基材として使用された場合でも、熱膨張係数が
同程度であることが好ましい。上記の材料による組み合わせについても、このこ
とが言える。
同程度であることが好ましい。上記の材料による組み合わせについても、このこ
とが言える。
【0019】 上記の各材料は、ヤング率が、E<500MPa、好ましくは、<200MP
aの比較的優れた弾性を有している。このような弾性は、亀裂等の損傷が起きず
、また、各層が相互に離れることがないように、弾性の半径方向に吸収される各
層の材料の熱膨張係数間の差を小さくするには充分である。各層の材料は、弾性
を有しており、各層の間の密着力は、各材料の中で少なくとも最も弱い材料とほ
ぼ同じである。
aの比較的優れた弾性を有している。このような弾性は、亀裂等の損傷が起きず
、また、各層が相互に離れることがないように、弾性の半径方向に吸収される各
層の材料の熱膨張係数間の差を小さくするには充分である。各層の材料は、弾性
を有しており、各層の間の密着力は、各材料の中で少なくとも最も弱い材料とほ
ぼ同じである。
【0020】 この半導体2層の導電率は、各層に沿った電位をほぼ等しくするのに充分な水
準である。外部半導体層の導電率は、ケーブルの電界を取り囲むほどの高い水準
であると同時に、この層の電流が縦方向に誘導されることによって、大幅な損失
を引き起こすことがないほど充分に低い水準である。
準である。外部半導体層の導電率は、ケーブルの電界を取り囲むほどの高い水準
であると同時に、この層の電流が縦方向に誘導されることによって、大幅な損失
を引き起こすことがないほど充分に低い水準である。
【0021】 この半導体2層の各層は、本質的に一つの等電位面を構成し、これらの層から
成る巻線は、その中に電界をほぼ取り囲む形になる。
成る巻線は、その中に電界をほぼ取り囲む形になる。
【0022】 1またはそれ以上の半導体層をさらに絶縁層に配置してもよいことは言うまで
もない。
もない。
【0023】 正極および負極間の励磁を切り換えられるブラシなし励磁系を備えた該電気機
械を提供することにより、該励磁系が正極と負極両方の界磁電圧を発生すること
ができ、したがって、正極と負極両方の界磁電流を発生できることから、例えば
、ネットワーク妨害が生じた際に、応答時間と過渡時間が短い「保守のいらない
」システムが実現できる。
械を提供することにより、該励磁系が正極と負極両方の界磁電圧を発生すること
ができ、したがって、正極と負極両方の界磁電流を発生できることから、例えば
、ネットワーク妨害が生じた際に、応答時間と過渡時間が短い「保守のいらない
」システムが実現できる。
【0024】 本発明による機械の好適な実施例によれば、励磁系は、交流機械の界磁巻線に
給電を行なう2台の制御可能な逆平行に接続された電流変換器と、前記界磁巻線
の両端に接続されている双方向界磁過電圧保護手段または放電回路と、前記電流
変換器および過電圧保護手段または放電回路を制御する制御装置とから成る。こ
の構造は、直流電気的に分離された電源や限流リアクタンスを一切必要とせず、
また、導電サイリスタを切断するための独立した短絡装置も必要としない簡単な
構造である。さらに、この励磁系は、同期補償器などの同期機に非常に適してい
る。したがって、本発明は、半導体技術を活用し、簡単な態様で極性を一時的に
変更することにより、該機械の界磁電流において電流方向の変更が必要になった
場合に、静止形変換装置からの界磁電流を迅速に短絡回路へ伝送する動作および
その逆の動作を実行しやすくしている。
給電を行なう2台の制御可能な逆平行に接続された電流変換器と、前記界磁巻線
の両端に接続されている双方向界磁過電圧保護手段または放電回路と、前記電流
変換器および過電圧保護手段または放電回路を制御する制御装置とから成る。こ
の構造は、直流電気的に分離された電源や限流リアクタンスを一切必要とせず、
また、導電サイリスタを切断するための独立した短絡装置も必要としない簡単な
構造である。さらに、この励磁系は、同期補償器などの同期機に非常に適してい
る。したがって、本発明は、半導体技術を活用し、簡単な態様で極性を一時的に
変更することにより、該機械の界磁電流において電流方向の変更が必要になった
場合に、静止形変換装置からの界磁電流を迅速に短絡回路へ伝送する動作および
その逆の動作を実行しやすくしている。
【0025】 (発明を実施するための最良の形態) 本発明のさらに詳細な説明を行なうため、例として選択された本発明による機
械の実施例について、添付図面を参照しながら、以下にさらに詳しく説明する。
械の実施例について、添付図面を参照しながら、以下にさらに詳しく説明する。
【0026】 図1は、本発明による機械の巻線に用いられる絶縁導体11の断面図である。 絶縁導体11は、円形の断面を有し、例えば、銅(Cu)から成る数本のスト
ランド35により構成されている。このストランド35は、絶縁導体11の中央
に配置されている。また、ストランド35の周囲には、第1半導体層13が配置
され、第1半導体層13の周囲に絶縁層37、例えば、XLPE絶縁体が配置さ
れ、絶縁層37の周囲に第2半導体層15が配置されている。この絶縁導体は柔
軟性があり、有効寿命を通じてその特性を維持する。前記3層は、絶縁導体が曲
げられたときにも互いに密着した状態を保つように構成されている。絶縁導体は
、20〜250mm以内の直径と、80〜3000mm2以内の導電面積を有し ている。
ランド35により構成されている。このストランド35は、絶縁導体11の中央
に配置されている。また、ストランド35の周囲には、第1半導体層13が配置
され、第1半導体層13の周囲に絶縁層37、例えば、XLPE絶縁体が配置さ
れ、絶縁層37の周囲に第2半導体層15が配置されている。この絶縁導体は柔
軟性があり、有効寿命を通じてその特性を維持する。前記3層は、絶縁導体が曲
げられたときにも互いに密着した状態を保つように構成されている。絶縁導体は
、20〜250mm以内の直径と、80〜3000mm2以内の導電面積を有し ている。
【0027】 図2は、本発明による機械の励磁系の回路図である。該機械の界磁巻線4は、
固定式または回転式であるが、2台の逆平行接続電流変換器ブリッジ1、2に接
続されている。さらに、関連する点火回路12、14を備えた2台の逆平行接続
サイリスタ8、10から成る双方向過電圧保護手段も、界磁巻線4の上位に設け
られている。
固定式または回転式であるが、2台の逆平行接続電流変換器ブリッジ1、2に接
続されている。さらに、関連する点火回路12、14を備えた2台の逆平行接続
サイリスタ8、10から成る双方向過電圧保護手段も、界磁巻線4の上位に設け
られている。
【0028】 電流変換器ブリッジ1、2は、電源16から給電されるとともに、制御パルス
増幅器20、22を介して切換え論理素子18によって制御される。さらに、パ
ルス増幅器20、22への制御パルスを送出するために、サイリスタブリッジの
形態による電流変換器ブリッジ1、2用の制御パルス発生器28も配置されてい
る。さらに、電流変換器ブリッジ1、2からのそれぞれ電流IFB1およびIF
B2を測定するために、測定器24、26が設けられ、制御上の目的から、測定
結果を切換え論理素子18に送信する。過電圧保護手段のサイリスタ8、10の
接続もまた、点火回路12、14を介して、切換え論理素子18によって制御さ
れる。過電圧保護手段は、電流制限抵抗Rに接続される。界磁遮断器を備えたシ
ステムにおいて、この抵抗器Rは、放電抵抗として機能する。
増幅器20、22を介して切換え論理素子18によって制御される。さらに、パ
ルス増幅器20、22への制御パルスを送出するために、サイリスタブリッジの
形態による電流変換器ブリッジ1、2用の制御パルス発生器28も配置されてい
る。さらに、電流変換器ブリッジ1、2からのそれぞれ電流IFB1およびIF
B2を測定するために、測定器24、26が設けられ、制御上の目的から、測定
結果を切換え論理素子18に送信する。過電圧保護手段のサイリスタ8、10の
接続もまた、点火回路12、14を介して、切換え論理素子18によって制御さ
れる。過電圧保護手段は、電流制限抵抗Rに接続される。界磁遮断器を備えたシ
ステムにおいて、この抵抗器Rは、放電抵抗として機能する。
【0029】 ブリッジ1からブリッジ2への切換え手順は、以下の通りである。まず初めに
、ブリッジ1が導通しているものとする。このことから、界磁巻線4の電流方向
IFが正極であることが明らかである(図3aおよび図3bを参照)。制御パル
ス発生器28および切換え論理素子18への制御信号Ust(図2を参照)が負に
なることから、バイアスが低下してブリッジ1の極性が変化する(図3aを参照
)。図3bによる最大正極ピーク電圧から最大負極ピーク電圧までのバイアスが
変化する時間間隔t2〜t1は、周波数50Hzおよび6パルスの双方向ブリッジ
において約8.3msである。
、ブリッジ1が導通しているものとする。このことから、界磁巻線4の電流方向
IFが正極であることが明らかである(図3aおよび図3bを参照)。制御パル
ス発生器28および切換え論理素子18への制御信号Ust(図2を参照)が負に
なることから、バイアスが低下してブリッジ1の極性が変化する(図3aを参照
)。図3bによる最大正極ピーク電圧から最大負極ピーク電圧までのバイアスが
変化する時間間隔t2〜t1は、周波数50Hzおよび6パルスの双方向ブリッジ
において約8.3msである。
【0030】 時間t3において、電流IFB1がなお0よりも大きい場合は、放電サイリスタ1
0に点火パルスが送信され、ブリッジ1にブロッキング信号が送信される。負極
バイアスでのフリーホイール効果により、過電圧保護回路へ励磁電流IFB1を瞬 時に送信することができ、ブリッジ1は、電流のない状態になる。ブリッジ1に
電流がなくなったことを知らせる測定器24からの信号により、ブリッジ2のア
ンブロッキングと、サイリスタ10用点火回路14のブロッキングが開始する。
図3による時間間隔t4〜t3、すなわち、ブリッジ1のブロッキングからブリッ
ジ2が接続されるまでの時間は、約5msである(図3を参照)。また、界磁巻
線4のインダクタンスにより、切換え時間中の界磁回路4の電流IFが維持され ることが、図3dより明らかである。さらに、図3dおよび3eから明らかなよ
うに、バイアスが加えられたブリッジ2は、電流IRをサイリスタ10と電流制 限抵抗Rに(図3fを参照)、電流IFを同期機の界磁巻線4に流す。時間t5 では、界磁巻線IFの極性が変化して、ブリッジ2の一時的なバイアスの減少、
すなわち、極性の一時的な変化によって、放電サイリスタ10が切断され、短絡
回路または過電圧保護手段の反対方向に電流が流れる。
0に点火パルスが送信され、ブリッジ1にブロッキング信号が送信される。負極
バイアスでのフリーホイール効果により、過電圧保護回路へ励磁電流IFB1を瞬 時に送信することができ、ブリッジ1は、電流のない状態になる。ブリッジ1に
電流がなくなったことを知らせる測定器24からの信号により、ブリッジ2のア
ンブロッキングと、サイリスタ10用点火回路14のブロッキングが開始する。
図3による時間間隔t4〜t3、すなわち、ブリッジ1のブロッキングからブリッ
ジ2が接続されるまでの時間は、約5msである(図3を参照)。また、界磁巻
線4のインダクタンスにより、切換え時間中の界磁回路4の電流IFが維持され ることが、図3dより明らかである。さらに、図3dおよび3eから明らかなよ
うに、バイアスが加えられたブリッジ2は、電流IRをサイリスタ10と電流制 限抵抗Rに(図3fを参照)、電流IFを同期機の界磁巻線4に流す。時間t5 では、界磁巻線IFの極性が変化して、ブリッジ2の一時的なバイアスの減少、
すなわち、極性の一時的な変化によって、放電サイリスタ10が切断され、短絡
回路または過電圧保護手段の反対方向に電流が流れる。
【0031】 ブロッキングの発生と信号検出のための電流レベルを適正に選択するにより、
補助回路または双方向サイリスタ放電回路として機能する双方向界磁過電圧保護
手段8、10、12、14を接続する時間が確実に短縮される。
補助回路または双方向サイリスタ放電回路として機能する双方向界磁過電圧保護
手段8、10、12、14を接続する時間が確実に短縮される。
【0032】 また、過電圧保護手段のサイリスタ8が一時的に接続されることにより、同様
に、正極制御信号時に、負極の電流方向から正極の電流方向への切換えが発生す
る。
に、正極制御信号時に、負極の電流方向から正極の電流方向への切換えが発生す
る。
【0033】 以上、例示により、本発明による回転電気機械の実施例について説明を行なっ
てきたが、当然、その変更態様も本発明の範囲内に含まれている。したがって、
記載された原理は、同期機の励磁や駆動システム用電動機への給電を行なう際に
、固定式および回転式サイリスタブリッジの両方に対して適用可能である。一時
的または極めて短時間のバイアス減少を利用して、起動済みの過電圧保護手段を
リセットしてもよい。第1の態様では、過電圧信号により、警報信号が送信され
、保護手段がリセットされる。数回にわたってリセットが試行された後に連続的
なエラー信号が出されると、引きはずし信号が発生する。
てきたが、当然、その変更態様も本発明の範囲内に含まれている。したがって、
記載された原理は、同期機の励磁や駆動システム用電動機への給電を行なう際に
、固定式および回転式サイリスタブリッジの両方に対して適用可能である。一時
的または極めて短時間のバイアス減少を利用して、起動済みの過電圧保護手段を
リセットしてもよい。第1の態様では、過電圧信号により、警報信号が送信され
、保護手段がリセットされる。数回にわたってリセットが試行された後に連続的
なエラー信号が出されると、引きはずし信号が発生する。
【0034】 さらに、切断可能な半導体素子を導入および使用することによって、正極から
負極へ、または、負極から正極への切換え時間を短縮できる。また、双方向過電
圧保護に切断可能な半導体素子を導入することによって、不要な界磁電圧が一時
的に反転し、起動済みの導通している半導体素子が切断される。
負極へ、または、負極から正極への切換え時間を短縮できる。また、双方向過電
圧保護に切断可能な半導体素子を導入することによって、不要な界磁電圧が一時
的に反転し、起動済みの導通している半導体素子が切断される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による機械に用いられる絶縁ケーブルを示す図である。
【図2】 本発明による機械に含まれる励磁系の回路図である。
【図3】 図2に示される励磁系のブリッジ切り換え時の電圧および電流の変動を示す図
である。
である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年3月30日(2000.3.30)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02P 9/14 H02P 9/14 D (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 5H590 AB01 CC01 CC18 CE01 DD24 5H604 AA01 CC01 CC05 CC11 DB03 DB17 PB03 PD03 QA08 QB12 QB16 5H619 BB02 PP01 PP14 PP38
Claims (18)
- 【請求項1】 配線ネットワークまたは伝達回路網に直接接続されるように
設計され、かつ、少なくとも1本の巻線を具備し、前記巻線が、少なくとも1本
の導体と、前記導体の周囲を囲む半導体特性を有する第1層と、前記第1層の周
囲を囲む固体絶縁層と、前記絶縁層の周囲を囲む半導体特性を有する第2層とか
ら成るとともに、正極と負極の間で励磁の切換えが可能なブラシなし励磁系が、
前記機械の励磁用に配置されていることを特徴とする交流電流型の回転電気機械
。 - 【請求項2】 前記第1層の電位が、前記導体の電位とほぼ等しくなること
を特徴とする請求項1に記載の機械。 - 【請求項3】 前記第2層が、前記導体の周囲にほぼ等しい電位面を形成す
るように配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の機械
。 - 【請求項4】 前記第2層が、既定の電位に接続されていることを特徴とす
る請求項3に記載の機械。 - 【請求項5】 前記既定の電位が接地電位であることを特徴とする請求項4
に記載の機械。 - 【請求項6】 前記機械の巻線の少なくとも2つの隣接層が、ほぼ等しい大
きさの熱膨張係数を有していることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記
載の機械。 - 【請求項7】 前記導体が、少なくともその一部が互いに電気的に接触して
いる数本のストランドから成ることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記
載の機械。 - 【請求項8】 前記3層の各々が、接触面のほぼ全体にわたって、隣接層に
固く接合されていることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載の機械。 - 【請求項9】 前記絶縁導体が曲げられた場合でも、前記各層が、互いに密
着しているように配置されていることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に
記載の機械。 - 【請求項10】 配線ネットワークまたは伝達回路網に直接接続されるよう
に設計され、かつ、少なくとも1本の磁心と少なくとも1本の巻線を具備する交
流電流型の少なくとも1台の主電気機械から成り、前記巻線が、1本またはそれ
以上の電流伝送用導体から成るケーブルによって形成され、各導体が、多数のス
トランドを有し、内部半導体層が各導体の周囲に設けられ、固体絶縁材による絶
縁層が、前記内部半導体層の周囲に設けられ、かつ外部半導体層が前記絶縁層の
周囲に設けられているとともに、正極と負極の間で励磁の切換えが可能なブラシ
なし励磁系が、前記機械の励磁用に配置されているされることを特徴とする機械
。 - 【請求項11】 前記ケーブルが、金属製スクリーンまたは外装を具備して
いることを特徴とする請求項10に記載の機械。 - 【請求項12】 励磁系が、前記交流電流型機械の界磁巻線(4)に給電す
る2台の制御可能な逆平行に接続された電流変換器と、前記界磁巻線の両端に接
続された双方向界磁過電圧保護手段(8、10、12、14)または放電回路と
、電流変換器と界磁過電圧保護手段または放電回路を制御する制御器とから成る
ことを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載の機械。 - 【請求項13】 前記界磁システムからの前記励磁電流の切換え方向に対し
て、前記電流変換器の極性を変更するために前記制御器が設けられ、前記制御器
により、前記過電圧保護手段が、ある電流方向から別の電流方向へ遷移する時点
において一時的に接続されることを特徴とする請求項12に記載の機械。 - 【請求項14】 前記過電圧保護手段または前記放電回路が、双方向サイリ
スタ放電回路(8、10)から成ることを特徴とする請求項12または請求項1
3に記載の機械。 - 【請求項15】 極性の一時的変化またはパルス状変化に対して、変換器(
1、2)の導通を制御することにより、起動済みの過電圧保護手段または放電回
路をリセットできることを特徴とする請求項12〜14のいずれか1項に記載の
機械。 - 【請求項16】 切断可能な半導体素子によって、起動済みの過電圧保護手
段または放電回路をリセットできることを特徴とする請求項12〜請求項14の
いずれか1項に記載の機械。 - 【請求項17】 請求項1〜請求項16のいずれか1項に記載されているよ
うな回転電気機械から成ることを特徴とする電力プラント。 - 【請求項18】 双方向界磁過電圧保護手段(8、10、12、14)また
は双方向放電回路が、励磁電流方向の切換え時に、前記機械の前記界磁巻線(4
)の両端に一時的に接続されることを特徴とする正負両方の励磁電流方向に回転
電気機械を励磁する方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9703555A SE512721C2 (sv) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Roterande elektrisk maskin, maskin innefattande minst en roterande elektrisk huvudmaskin och elkraftanläggning innefattande en roterande elektrisk maskin jämte förfarande för magnetisering av en roterande elektrisk maskin |
SE9703555-4 | 1997-09-30 | ||
PCT/SE1998/001741 WO1999017432A1 (en) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | A rotary electric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2622309C3 (de) * | 1976-05-19 | 1979-05-03 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Schutzeinrichtung für eine bürstenlose Synchronmaschine |
SU873370A1 (ru) * | 1979-03-11 | 1981-10-15 | Предприятие П/Я М-5113 | Система возбуждени дл синхронной машины |
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DE3543106A1 (de) * | 1985-12-06 | 1987-06-11 | Kabelmetal Electro Gmbh | Elektrisches kabel zur verwendung als wicklungsstrang fuer linearmotoren |
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