KR910005112B1 - 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템

제1도는 본 발명에 따라 액체 냉각 여기 변압기를 포함하는 여기 시스템을 전기적 부분과 기계적 부분으로 나타낸 개요도.

제2도는 제1도의 여기 시스템용 내각 시스템을 부분적으로 도시한 개요 다이아그램.

제3도는 제1도의 여기 시스템용 냉각 시스템의 다른 실시예를 부분적으로 도시한 개요 다이아그램.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 회전자 11 : 고정자

18 : 여기 변압기 20 : 정류기 브리지

25 : 여기 시스템 접지 및 검출장치 40 : 액체 냉각제 소스

50 : 냉각제 소스

본 발명은 유체 냉각 전동기계 또는 발전기용 정전 여기 시스템에 관한 것이며, 특히, 액체 냉각 성분 특히 액체 냉각 여기 변압기를 사용한 정전 여기 시스템에 관한 것이다.

전기사용에 의해 사용된 터빈-발전기 조합과 같은 큰 전동기계용 여기 시스템은 발전기 자체의 전력 정격에 따라 전력 정격으로 성장해 왔다(여기에서 사용된 바와 같이, ＂큰 전동기계＂는 약 50MW이상의 전력 정격을 갖는 것을 의미한다). 일찍이, 여기 시스템은 터빈-발전기 샤프트에 의해 구동되는 분리 DC발전기와 같이, 미끄럼 링과 브러쉬를 통해 회전 필드 권선에 여기 전류를 공급하는 회전 전원을 포함하였다. 다른 시도는 외부 정지 정류기 뱅크에 유용한 여기 전압의 정류 및 제어에 따라 터빈-발전기에 의해 구동되는 AC여자기를 사용하였다. 또한 다른 시도는 회전자상에 장착된 다이오드 정류기를 사용하였으며, 여기서, 전체 정류 전력원이 회전되며, 제어는 회전부품에 따라 전자플럭스 누출에 의해 이루어졌다. 회전 정류 수단을 갖는 여기 시스템의 예는 본 발명의 양수인에게 양도된 드랙슬러등에 의한 1973년 10월 23일에 허여된 미합중국 특허원 제3,768,002호에 언급된다.

덜 엄격한 냉각 요구를 갖는 여기 시스템이 가능한 반면 높은 응답율이 요구되지 않는다. 예로, 간단한 여기 시스템은 1964년 5월 5일 니프스에 허여된 미합중국 특허원 제3,132,296호에 언급되어 있다.

그러나, 제3,132,296호에 언급된 여기 시스템은 단지 회전자 자속의 기본 주파수의 제3 및 더 높은 고조파를 사용하는 것을 시도하고 있다. 그와 같은 시스템은 큰 전동기계용으로는 실제적이지 못하다. 제3 또는 다른 높은 고조파는 요구된 고레벨의 발전기 전력 출력을 발생하기 위해 큰 전동기계의 여기 시스템에 충분한 전력을 제공할 수 없다.

여기 시스템의 분리 카테고리는 여기 전력원이 회전하지 않고 정지 또는 정전상태이기 때문에 ＂정전＂으로 언급된다. 정전형태의 복합 여기 시스템은 1972년 11월 14일에 공고된 드렉슬러등에 의한 미합중국 특허원 제3,702,965호 및 쿠드레식등에 의한 미합중국 특허원 제3,702,964호에 도시된다. 제3,702,964호 및 제3,702,965호는 큰 전동기계용 정전 여기 시스템에 대해 언급하는데, 여기에서 여기 변압기가 분리형태인 봉입된 봉입부내에 배치되는, 그러나 실제적으로는 발전기 케이싱에 가까이 인접하게 된다. 여기 변압기용 냉각 시스템의 설명 및 본 발명의 양수인에게 양도된 킬부룬의 미합중국 특허원 제2,695,368호로부터 964 및 965특허의 여기 변압기가 발전기로부터 유용한 내부 액체 냉각제에 의해 냉각되나 여기 변압기의 코아적층 및 주몸체는 발전기를 냉각시키기 위해 사용되는 수소에 의해 냉각된다는 점은 명백하다.

발전기 냉각 시스템으로부터 분리된 권선 및 코아 냉각제 시스템을 사용한 여기 변압기는 발전기로부터 쉽게 절단될 수 있으며, 편리하게 보조 여기원이 발전기에 접속되는 동안 수리되거나 대치될 수 있어 발전기에 대한 예견된 고장 또는 비가동 시간을 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 발전기의 가스 냉각 공급과 공유하는 변압기는 발전기 케이싱으로부터 분리된 압축 가스 봉입부내에 또는 발전기 케이싱 또는 하우징의 냉각 도움내에 일반적으로 위치된다. 어떠한 경우에라도, 냉각 도움 또는 압축된 봉입부는 외부손상을 야기시킴이 없이 내부력을 수축시키기 위해, 보일러 코드처럼 발전기 하우징 자체와 동일한 명세에 따라 제조되어야만 한다. 권선, 코아 및 전기 접속을 포함하는 전체 변압기를 액체로 냉각하므로써 변압기가 압축된 가스 조건 및 재료에 대한 많은 비용을 감안하지 않은 상태에서 배치되며, 변압기의 봉쇄구조를 제조하는데 요구되는 공정 및 시간이 감소되고 따라서 궁극적 사용자에 전체적인 절약을 제공할 수 있기 때문에 액체냉각 여기 변압기가 제공되는 것이 바람직하다. 부가적으로, 가스 냉각제를 액체 냉각제로 대치시키는 것은 동일 정격의 더 작은 변압기가 제조되는 것을 가능하게 하며, 또는, 원한다면, 더 많은 코아 적층을 동일 크기의 패키지에 부가시킬 수 있어 변압기의 정격을 증가시키며, 궁극적으로는 유용한 발전기 출력 전력을 증가시키게 된다.

발전기로부터 떨어진 위치에 여기 변압기를 배치시키고, 분리 냉각제 소스를 사용하므로써 여기 변압기와 발전기 사이에 냉각제 분리를 제공하는 것이 가능하다. 그와 같은 방법은 전형적으로, 내부 냉각용 파이라놀과 같은 오일을 갖는 오일-주입 변압기가 사용될 때 이용되었다. 오일 주입 변압기가 일반적으로 동작부품에 대한 잠재력이며 치명적인 조건효과에 기인하여 발전기와 동일한 룸내에 위치되지 않는 다는 것이 알려져 있다.

그러나, 요구된 냉각제 접속의 길이를 최소화하기 위해 그리고 또한, 발전기로부터 여기 변압기의 1차권선에 접속될 전기도체의 길이와 여기 변압기의 제2권선으로부터 정류기 수단 그리고 궁극적으로는 발전기의 필드 권선에 접속될 전기도체의 길이를 최소화하기 위해 여기 변압기가 발전기와 동일한 빌딩의 룸 또는 구역 내에서 발전기에 거의 가까이 배치되는 것이 바람직하다.

1984년 10월 16일에 공고되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 콧짜스의 미합중국 특허원 제4,477,767호에 언급된 정전 여기 시스템에서, 여기 시스템은 냉각 도움내의 발전기 하우징내의, 유동선로내에 직접 배치되며, 발전기의 주요부분을 냉각시키기 위해 사용된 동일 냉각 유체에 의해 냉각되는 것으로 언급된다. 비록 제4,477,767호 특허의 여기회로의 전기적 구성이 앞선 변압기에 대해 더 작은 여기 변압기의 사용을 허용하지만, 아직은 여기 변압기의 크기를 감소시키고 1차 발전기 냉각 흐름으로부터 여기 변압기내의 냉각제 흐름을 분리시키는 것이 바람직하다.

그러나, 또한 여기 변압기의 크기를 감소시키기 위해, 변압기는 물과 같이, 냉각용으로 현재 사용되는 가스보다 더 높은 열 전도도를 갖는 액체로 냉각되는 것이 바람직하다. 물이 변압기 코아를 직접 냉각시키기 위해 사용될 때, 물의 전기 전도도를 감소시키기 위해, 일반적으로 물이 탈이온화되는 것이 필요하다. 분리 설비를 성취하기 위한 초기 가격이, 예견된 복잡한 사용자에 의해 고려될 때, 본 발명에 따라 여기 시스템 및 액체 냉각 변압기 축적의 가능성을 결정하기 위한 임의의 재정 또는 가격/이득 분석에서의 상업적 전력 이용도와 같이 본 발명을 사용하므로써 얻을 수 있는 이득에 비해 높기 때문에, 탈 이온 수용 분리 설비를 제공하기 보다는 현존하는 탈 이온화된 수원(water source)를 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 제1목적은 먼저 언급된 변압기에 대해 큰 전동기계의 정적 여기, 시스템에 대해 더 작은 여기 변압기를 제공하는 것이며, 본 발명의 제2목적은 전동기계에 매우 가까이 배치된 여기 변압기를 제공하는 것이며, 본 발명의 제3목적은 여기 시스템의 부품내의 냉각제 흐름이 큰 전동기계의 냉각제 시스템으로부터 분리되는, 정전 여기 시스템을 제공하는 것이며, 본 발명의 제4목적은 여기 시스템의 변압기의 코아 및 권선을 냉각시키기 위해 액체 냉각제가 사용되는 정전 여기 시스템을 제공하는 것이며, 본 발명의 제5목적은 여기 변압기에 일형태의 액체 냉각제를 제공하기 위해 현존하는 탈이온수원을 사용하는 것이며, 본 발명의 제6목적은 먼저 언급된 여기 변압기와 동일한 윤곽 크기를 갖는 여기 변압기의 출력 정격을 증가시키는 것이다.

본 발명의 제7목적은 가스 냉각 변압기를 사용할 때 요구되던 압축 용기 봉입부의 바람직하지 않은 특성을 감소시키며, 감소 및 유지에 대한 변압기로의 엑세스를 개선시키기 위한 것이다.

본 발명에 따라, 회전 자장을 발생시키기 위한 회전가능한 필드 권선과, 고정자 코아내의 슬롯내에 배치된 주 전기자 권선의 다상 세트를 갖는 고정자 코아와 주 전기자 권선의 세트를 냉각시키기 위해 제1냉각제를 제공하는 냉각수단을 갖는 전동기계용 정전 여기 시스템은 코아와 1차 권선 세트 및 이에 대응하는 2차 권선세트를 갖는 다상 여기 변압기로 이루어진다. 1차 권선은 주 전기자 권선에 전자적으로 적절히 결합되며, 2차 권선은 자장을 발생하기 위해 기계의 필드 권선에 전기 에너지를 공급하는 정류기 수단에 적절히 접속된다. 여기 변압기는 변압기의 코아와 열 흐름 전송상태에 있는 열 변환수단을 포함하는데, 여기에서 열 가열수단은 변압기의 코아를 냉각시키기 위해 제1냉각제의 일부분인 액체 냉각제를 포함한다. 신규한 본 발명의 특징은 첨부된 청구범위에 언급된다. 그러나, 다른 목적 및 그들의 장점과 함께 구성 및 동작 방법에 관한 본 발명 자체는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 상세한 설명을 참조로 이해될 것이다.

제1도는 전기적 전력을 제공하기 위해 전형적으로 전기 설비에 의해 사용되어지는 것과 같은, 큰 전동기계 또는 발전기와 협동하는 본 발명에 의한 연관 액체 냉각과 전형적인 정전 여기 시스템(미합중국 특허원 제4,477,767호에 상세히 언급됨)의 일실시예를 도시한다. 본 발명이 주위대기와 다른 냉각을 요구하는 여기 변압기를 사용하는 큰 전동기계(예로, 상기 언급된 특허에서 언급된 시스템)을 임의의 정전 여기 시스템에 적용가능하다는 점을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명이 이미 언급된 바와 같이, 발전기에 대한 변압기 전기적 1차 접속부와 정류기 수단에 대한 전기적 2차 접속부의 길이를 최소화시키기 위해 여기 변압기를 발전기에 거의 가까이 위치하는 것이 바람직하다는 점을 제외하고, 전기접속부의 세부사항 및/또는 사용된 특정 정전 여기 시스템의 구성에 관련되지 않는다는 점을 이해하여야 한다.

발전기는 외측부, 압축가능한 쉘(shell) 또는 봉입부(15)로 이루어지는데, 상기 봉입부를 통해 수소가스와 같은 냉각 유체(28)가 기계를 냉각시키기 위해 회전한다. 압축가능한 쉘(15)내에는 종래의 구성을 한 고정자(11). 즉, 미합중국 특허원 제3,702,965호에 언급된 것과 동일한 고정자가 배치된다. 전형적으로, 고정자(11)의 구성은 가늘고 긴 원통형 구성을 형성하기 위해 쌓여진 다수의 큰 부채꼴형의 금속 펀칭과, 주 권선(12)이 배치된 다수의 길이방향 슬롯을 갖는 내부 외주부로 이루어진다. 주 권선(12)으로부터 발전기의 출력 전력이 고전압 투관(bushing)을 통해 제공된다. 발전기내 유체 냉각을 유지시키기 위해, 회전자(10)의 샤프트와 협동하는 방취관(seal)(27)이 제공된다.

회전자(10)는 길이방향 슬롯이 절삭되는 큰 원통형 급속으로 이루어진다. 이들 슬롯내에는 전형적으로 두 개 이상의 권선(13)이 제공된다. 이들 필드 권선(13)은 본 발명의 여기 시스템에 의해 에너지화된다. 필드권선(13)은 회전자의 회전동안 고정자(11)의 주권선(12)양단을 자르는 방사방향의 자속을 발생한다. 따라서, 투관(22)에서 유용한 소정의 전력 출력을 발생하게 된다.

커다란 양의 전력이, 기계동작내의 적은 비효율성이 매우 비용이 많이들며, 의도된 사용에 의해 요구된 긴시간의 신뢰가능한 동작을 수행하기 위해 제거되어야만 하는 기계내의 큰 양의 열 에너지를 발생시킬 수 있을 때 조차 큰 전동기계에 의해 발생된다. 그와 같은 이유 때문에, 주권선(12)은 물과 같은 액체 냉각제로 냉각된다. 이는 주권선의 정지 특성 때문에 비교적 쉽게 배열된다. 그러나, 회전자(10)를 또한 냉각시키는 것이 필요한다. 이는 전형적으로 수소가스와 같은 냉각 유체(28)를 통해 회전되므로써 수행되는데, 이와 같은 동작은 수소가스가 다른 유용한 가스에 비해 비교적 큰 양의 열에너지를 흡수하여 전송하며, 수소가스의 낮은 밀도가 발전기내의 권선 손실을 감소시키기 때문에 양호하게 된다. 회전자-장착팬(도시되지 않음)과 다른 종래 액체 회전수단에 의해 냉각제 유체(28)는 발전기의 상측상에 위치하는 도움(16),(17)내에 배치된 냉각기(19)를 지나 회전된다. 이들 냉각기(19)는 주 발전기 하우징(15)의 내부로 다시 열이 회전되기 전에, 특히, 회전자(10)와 고정자(11)사이의 갭으로 다시 회전되기 전에 냉각 유체(28)로부터 열을 제거시킨다.

다음은 여기 시스템 자체 및 발전기의 다른 부품에 대한 상기 여기 시스템의 연관부에 대해 고려된다. 권선헤드(14)는 권선(14a,14b,14c)를 포함한다. 권선(14a,14b,14c)은 주권선(12)에 따라 고정자슬롯내에 배치된 한 개 이상의 도전막대로 이루어진다. 권선(14a,14b,14c)은 여기 시스템의 지정된 전위 소스권선이며 일반적으로는 ＂P-막대＂로 언급된다.

P-막대 권선(14)은 상기 언급된 미합중국 특허원 제3,702,965호에 언급된 바와 같은 방법으로 고정자 슬롯내에 배치된다. 전형적으로, 권선(14a,14b,14c)은 발전기 고정자(11)의 내부 원주를 중심으로 120°간격으로 위치된 동으로 만들어진 단일 막대로 형성된다. 바람직하게, 세 개의 ＂P-막대＂중의 하나는 고정자 어셈블리의 하측부가 120°개방되고 발전기 어셈블리 동안, 회전자를 삽입시킬수 있도록 수평방향으로 향한 발전기 고정자내의 최상측 슬롯에 위치한다. 일단부에서, 모든 P-막대 권선은 전기적 Y-구성으로 배열되도록 중심점에 기준이 맞추어진다. 이와 같은 기능은 도움(16)으로부터 투관(23)을 통해 회로(25)로 P-막대 권선 접속부를 인도하므로써 바람직하게 형성된다. 회로(25)는 전위 권선(14)에 대해 종래의 용융 및 회로 차단기능을 수행한다. 발전기의 다른 단부, 즉, 콜렉터에서, P-막대 권선(14)은 투관(24)을 통해 여기 변압기(18)에 직접 결합된다.

본 발명에 따라, 여기 변압기(18)는 투관(24)으로부터 전기 접속부의 길이를 최소화하기 위해 봉입부(15)에 거의 인접한 외측에 배치된다. 여기 변압기(18)의 델타-접속 2차 권선(30)(제2도)에 접속된 전기적 출력 리드(31a,31b,31c)는 정류기 브리지(20)의 각 입력에 결합된다. 정류기 브리지(20)는 탄소로 이루어진 고정된 브러쉬에 직류 출력을 제공하며, 그후 회전자(10)와 함께 회전하며 필드 권선(13)에 전기적으로 결합되는 미끄럼 링(21)에 제공된다.

그러므로, 고류 형태의 전기에너지는 여기 변압기(18)에 입력으로 제공된 P-막대 권선(14)내로 유도되며, 정류기 브리지(20)에 의해 변형되고 정류되고, 궁극적으로 회전자(10)의 회전 자속에 대한 소스로서 직류형태로 필드 권선(13)에 공급된다.

부가적으로, 탈이온수와 같은 냉각제가 냉각제소스(50)로부터 공급되어 권선(14a,14b,14c)을 형성하는 도체의 길이부분과 열흐름 전송상태를 이룬다. 전형적으로, 권선(14a,14b,14c)을 구성하는 도체는 냉각제가 회전되는 채널을 봉입하도록 제조된 구리로 이루어진다. 냉각제는 냉각제 소스로부터 도관수단(52)을 거쳐 입력 헤더(51)로 공급되고, 다시 분할되어 각 권선(14a,14b,14c)에 대한 도체내로 흐르도록 지정된다. 냉각제는 출력 헤더(53)에서 권선(14a,14b,14c)의 도체로부터 제거되며, 도관수단(54)을 거쳐 냉각제 소스(50)로 되돌아 오게 된다. 냉각제 흐름은 헤더(53)와 투관(24)사이에 도체의 고체 구리부를 배치시키거나 형성시키므로써 권선(14a,14b,14c)의 도체내에서 차단되어 권선(14a,14b,14c)의 도체로부터의 냉각제는 여기 변압기(18)의 1차 권선의 도체용 냉각제로부터 분리된다. 냉각제 소스(50)는 또한 권선(14a,14b,14c)의 도체에 제공되는 것과 유사한 주권선(12)의 냉각 도체에 냉각제(도시되지 않음)를 제공한다. 저수지물, 바람직하게는 탈이온수와 같은 액체 냉각제 소스(40)는 도관 수단(41)에 의해 정류기 브리지(20)의 입력에 결합된 출력을 갖는다. 액체 냉각제 소스(40)와 냉각제 소스(50)는 1단위로 이루어진다.

정류기 브리지(20)의 냉각제 출력은 도관 수단(43)에 의해 여기 변압기(18)의 냉각제 입력에 접속된다. 여기 변압기(18)의 냉각제 출력은 도관 수단(45)에 의해 냉각제 소스(40)의 냉각제 복구 입력에 접속되어 액체 냉각제 소스(40)로부터 정류기 브리지(20)와 여기 변압기(18)를 통해 액체 냉각제 회로 시리즈를 완성 시킨다. 도관 수단(45)을 통해 액체 냉각제 소스(40)로 되돌아온 액체 냉각제는 정류기 브리지(20)로 재순환되기 전에 적절히 냉각된다.

제2도에 대해, 본 발명에 따라, 여기 변압기(18)와 관련 액체 냉각제 소스(40)의 개요 다이아그램이 도시된다. 도관 수단(41)은 정류기 브리지(20)의 열 교환수단(42)의 냉각제 입력에 결합되며, 열 교환수단(42)의 냉각제 출력이 도관수단(43)을 거쳐 여기 변압기의 입력 헤더(56)에 결합된다. 출력 헤더(58)의 냉각제 출력은 도관수단(45)을 통해 액체 냉각제 소스(40)의 냉각제 복구 입력에 결합된다. 1차 권선(29), 2차 권선(30) 및 코아(35)와 같은 변압기(18)의 냉각부품에 냉각제를 공급하기 위한 평행 냉각 통로가 입력헤더(56)와 출력 헤더(58)사이에 제공된다. 그러므로, 냉각제 소스(40)로부터의 냉각제 직렬 흐름 통로는 도관수단(41), 열교환 수단(42), 도관수단(43), 입력 헤더(56), 출력 헤더(58) 및 도관 수단(45)으로 이루어진다. 입력 헤더(56), 출력헤더(58) 및 변압기(18)의 관련 평행 냉각제 통로로 이루어진 열 교환수단은 도시된 바와 같이 냉각 효율을 희생시킴이 없이 열 교환수단(42)에 직렬로 접속되는데, 이는 열 교환수단(42)을 통해 제거될 정류기 브리지(20)에 의해 발생된 열의 양이 비교적 낮기 때문이다. 대안으로, 열 교환수단(42) 및 입력 헤더(56)는 액체 냉각제 소스(40)에 독립적으로 접속된다.

액체 냉각제는 입력 헤더(56)로부터 1차 및 2차 권선(29),(30)을 형성하는 공동 도체의 평행 냉각제 흐름 통로를 통해 그리고 코아(35)내 흐름통로를 통해 출력 헤더(58)로 지시된다. 따라서, 액체 냉각제는 1차 및 2차 권선(29),(30) 및 코아(35)와 열 흐름 전송상태를 형성하게 된다. 정류기 브리지(20)는 발전기의 압축 가능한 쉘(15)(제1도)에 가까이 위치하며, 유사하게, 여기 변압기(18)는 본 발명에 따라 냉각제 흐름이 이루어질 때 냉각제 소스(40)로부터 유용한 액체 냉각제의 장점을 취하기 위해 발전기의 압축가능한 쉘(15)(제1도)에 거의 가까이, 그러나 외부에 위치될 것이다. 여기 변압기(18)를 통한 냉각제 흐름이 열 교환수단(42)에 직렬로 접속된 것처럼 도시되었지만, 여기 변압기(18)가 액체 냉각제소스(40)로부터 접속 헤더에 의한 것과 같이 직접 액체 냉각제 소스(40)의 제2출력에 또는 도관수단(41)내에 배치된 흐름 분배수단에 공급되며, 냉각제 복구통로를 제공하므로써 헤더(58)의 출력으로부터 액체 냉각제 소스(40)의 제2냉각제 복구입력에 또는 도관수단(45)내에 배치된 흐름 결합수단에 공급된다. 그러나, 열 교환수단(42)을 통해 흐르는 냉각제에 의해 흡수되어 멀이 이동되어지도록 요구되는 열의 양은 비교적 작은 것으로 예견되기 때문에, 제2도에 도시된 바와 같이 열 교환수단(42)과 여기 변압기(18)를 통한 직렬 냉각제 흐름은 여기 변압기(18)의 동작을 방해하지 않는다.

제3도에 대해, 제1도의 여기 시스템용 냉각 시스템의 다른 실시예를 나타내는 개요 다이아그램이 도시된다. 여기 변압기(18)의 전기적 출력 리드(31a,31b,31c)는 공동이며, 따라서, 액체 냉각제가 상기 공동을 통해 흐르게 된다. 열 교환수단(42)의 냉각제 출력은 여기 변압기(18)의 출력 리드(31c)에 접속되며, 그에 의해, 도관(43)의 필요성을 감소시킨다. 출력 리드(31c)는 여기 변압기(18)의 코아(35), 1차 권선(29) 및 2차 권선(30)에 액체 냉각제를 공급하는 입력 헤더(60)에 유체적으로 결합된다. 권선(29),(30) 및 코아(35)로부터의 냉각제 출력은 리드(31a),(31b)를 통해 복구도관(45)에 접속된 출력 헤더(65)에 결합된다. 이와 같은 구성에서, 출력 리드(31c)의 내부 통로는 출력 리드(31a),(31b)의 내부 통로중의 임의의 것보다 더 크다. 대안으로, 두 개의 출력 리드(31b),(31c)는 열 교환수단(42)으로부터 여기 변압기(18)에 냉각제를 공급시키기 위해 사용되며, 하나의 출력(31a)은 여기 변압기(18)로부터 액체 냉각제 소스(40)에 냉각제 흐름 통로의 부분을 제공하는데 사용된다.

본 발명에 따라 여기 시스템의 부품을 냉각시키기 위한 액체 냉각제의 사용은 앞서 사용된 변압기 보다 작은 변압기(18)의 사용을 허용하며, 가스성 냉각제를 사용하던 변압기와 같이 동일한 크기나 윤곽크기를 갖는 변압기(18)의 정격이 증가되도록 허용하여, 필드 권선(13)(제1도)에 공급된 전력이 증가되며, 궁극적으로 발전기의 전위 최대 전력 출력을 증가시킨다. 변압기(18)의 크기는 코아와 가스성 냉각제를 접촉시키며, 유지시키는 가스성 냉각 도관에 대해 종래에 요구했던 변압기(18)내의 공간을 유용하게 사용하므로써 본 발명에 따라 액체 냉각제를 사용할 때 더욱 감소되거나 그의 정격이 증가된다.

그러므로, 도시되고 언급된 큰 전동기계용 정전 여기 시스템에서 여기 시스템의 부품내에 냉각제 흐름은 기계의 냉각제 시스템으로부터 분리된다. 또한 , 현존하는 탈이온수의 소스로부터의 액체 냉각제가 코아 및 여기 시스템의 변압기의 권선을 냉각시키는데 사용되며, 따라서 전에 사용된 변압기보다 더 작은 여기 변압기의 사용을 허용하며, 전에 사용된 여기 변압기와 동일한 윤곽 크기를 갖은 여기 변압기의 출력 정격을 증가시키는 반면, 변압기로 하여금 전동기계 외부에 그리고 거의 가까이에 배치되도록 하며, 가스 냉각 변압기를 사용할 때 요구되는 압축 용기 봉입부의 바람직하지 못한 특징을 감소시키는 정전 여기 시스템이 도시되며, 언급된다.

본 발명의 단지 특성 실시예만이 도시되었지만, 많은 변형 및 변화가 본 발명의 영역내에서 본 기술분야에 숙련된 사람들에게 발생될 수 있다.

Claims (19)

1. 회전자장을 발생시키기 위해 회전가능한 필드 권선을 가지며, 고정자 코아내의 슬롯내에 배치된 주전기자 권선의 다상 세트를 갖는 고정자 코아와 주 전기자 권선 세트를 냉각시키기 위해 제1냉각제를 제공하는 제1냉각 수단 등을 갖는 전동기계용 정전 여기 시스템에 있어서, 여기 시스템이, 코아와 주 전기자 권선 세트의 선정된 각 주 전기자 권선에 전자적으로 결합된 1차 권선 세트와 1차 권선 세트에 대응하며, 1차 권선 세트의 권선과 전자속 흐름 전송관계를 형성하는 2차 권선 세트를 갖는 다상 여기 변압기와, 자장을 형성하기 위해 필드 권선에 전기에너지를 공급하는 2차 권선 세트에 전기적으로 결합된 정류기 수단으로 이루어지며, 상기 여기 변압기가 1차 및 2차 권선과 여기 변압기의 코아와 열 흐름 전송관계를 형성하는 제1열 교환수단을 포함하며, 상기 제1열 교환수단이 선택적으로 변압기의 코아를 냉각시키기 위해 액체 냉각제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
2. 제1항에 있어서, 액체 냉각제가 제1냉각제로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
3. 제1항에 있어서, 액체 냉각제가 제1냉각제의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
4. 제1항에 있어서, 액체 냉각제가 탈이온수를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
5. 제1항에 있어서, 필드 권선 및 고정자 코아는 하우징내에 배치되며, 여기 변압기는 하우징에 매우 가까이 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
6. 제1항에 있어서, 정류기 수단이 정류기 수단을 냉각시키며, 제1열 교환수단과 직렬 액체 냉각제 흐름 전송관계로 결합된 제2열 교환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
7. 제6항에 있어서, 액체 냉각제를 공급하기 위한 냉각제 소스 수단과, 액체 냉각제가 상기 냉각제 소스수단으로부터 상기 제2열 교환수단 및 상기 제1열 교환수단으로 흐르도록 냉각제 소스수단에 결합된 제1, 제2열 교환수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
8. 제6항에 있어서, 정류기 수단이, 액체 냉각제가 적어도 한 개의 공동 전기도체를 통해 상기 제1열 교환수단으로 흐르도록 적어도 한 개의 공동 전기도체에 의해 2차 권선의 세트에 적어도 부분적으로 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
9. 제7항에 있어서, 정류기 수단이, 액체 냉각제가 상기 제2열 교환수단으로부터 상기 적어도 한 개의 공동 전기도체를 통해 상기 제1열 교환수단으로 흐르도록 적어도 한 개의 공동 전기도체에 의해 2차 권선의 세트에 적어도 부분적으로 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
10. 제8항에 있어서, 정류기 수단이 또한, 상기 제1열 교환수단으로부터의 액체 냉각제가 적어도 다른 공동 전기도체를 통해 적어도 부분적으로 액체 냉각제 소스수단으로 흐를 수 있도록 적어도 다른 공동 전기 도체에 의해 2차 권선의 세트에 적어도 부분적으로 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
11. 제9항에 있어서, 정류기 수단이 또한, 상기 제1열 교환수단으로부터의 액체 냉각제가 적어도 다른 공동 전기도체를 통해 적어도 부분적으로 액체 냉각제 소스수단으로 흐를 수 있도록 적어도 다른 공동 전기 도체에 의해 2차 권선의 세트에 적어도 부분적으로 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
12. 하우징, 회전자장을 발생하기 위한 회전가능한 필드권선, 고정자 코아내의 슬롯내에 배치된 주 전기자의 다상 세트를 갖는 고정자 코아와 필드 권선 및 고정자 코아를 냉각시키기 위해 필드 권선 및 고정자 코아와 열 흐름 전송관계로 배치된 냉각수단을 포함하며, 필드 권선, 고정자 코아 및 냉각수단이 하우징내에 배치되도록 구성된 전동기계용 정전 여기 시스템에 있어서, 코아, 주 전기자 권선 세트의 주 전기자 권선 각각에 전자적으로 결합된 1차 권선 세트와, 1차 권선 세트의 각 권선에 대응하며 전자장 흐름전송 관계에 있는 2차 권선을 가지며, 1차 및 2차 권선 및 코아와 열 흐름 전송관계를 가지며, 제1액체냉각제를 수용하기 위해 액체 냉각제 소스수단과 액체 냉각제 흐름 전송관계로 결합된 제1열 교환수단을 포함하는 다상 변압기와, 2차 권선 세트에 전기적으로 결합되어 자장을 발생하기 위해 필드 권선에 전기에너지를 공급하는 정류기 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
13. 제12항에 있어서, 변압기가 하우징의 매우 가까운 외측에 배치된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
14. 제12항에 있어서, 정류기 수단이 정류기 수단을 냉각시키기 위한 제2열 교환수단을 포함하며, 제1,제2열 교환수단이, 액체 냉각제 소스수단으로부터의 액체 냉각제가 상기 제2열 교환수단과 상기 제1열 교환수단으로 흐르도록 직렬 액체 냉각제 흐름 전송관계로 결합된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
15. 제12항에 있어서, 정류기 수단이, 액체 냉각제가 상기 제1열 교환수단으로부터 상기 적어도 한 개의 공동 전기도체를 통해 상기 제1열 교환수단으로 흐르도록 적어도 한 개의 공동 전기도체에 의해 2차 권선의 세트에 적어도 부분적으로 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
16. 제15항에 있어서, 정류기 수단이 또한, 상기 제1열 교환수단으로부터의 액체 냉각제가 적어도 다른 공동 전기도체를 통해 적어도 부분적으로 액체 냉각제 소스수단으로 흐를 수 있도록 적어도 다른 공동 전기 도체에 의해 2차 권선의 세트에 적어도 부분적으로 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 여기 시스템.
17. 제12항에 있어서, 냉각수단이 적어도 고정자 코어를 냉각시키기 위해 제2액체 냉각제를 공급하며, 액체 냉각제 소스 수단이 냉각수단의 일부를 구성하며, 제1액체 냉각제와 제2액체 냉각제가 상호 분리된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
18. 제14항에 있어서, 정류기 수단이, 액체 냉각제가 상기 제1열 교환수단으로부터 상기 적어도 한 개의 공동 전기도체를 통해 상기 제1열 교환수단으로 흐르도록 적어도 한 개의 공동 전기도체에 의해 2차 권선의 세트에 적어도 부분적으로 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.
19. 제18항에 있어서, 정류기 수단이 또한, 상기 제1열 교환수단으로부터의 액체 냉각제가 적어도 다른 공동 전기도체를 통해 적어도 부분으로 액체 냉각제 소스수단으로 흐를 수 있도록 적어도 다른 공동 전기 도체에 의해 2차 권선의 세트에 적어도 부분적으로 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 전동기계용 액체 냉각 정전 여기 시스템.

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