RU2291542C2 - Stepped electric filed insulation system for dynamoelectric machine - Google Patents

Stepped electric filed insulation system for dynamoelectric machine Download PDF

Info

Publication number
RU2291542C2
RU2291542C2 RU2003110430/09A RU2003110430A RU2291542C2 RU 2291542 C2 RU2291542 C2 RU 2291542C2 RU 2003110430/09 A RU2003110430/09 A RU 2003110430/09A RU 2003110430 A RU2003110430 A RU 2003110430A RU 2291542 C2 RU2291542 C2 RU 2291542C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insulation
insulation layer
dielectric constant
layer
layers
Prior art date
Application number
RU2003110430/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003110430A (en
Inventor
А. Карим ЮНСИ (CA)
А. Карим ЮНСИ
Дэвид А. СНОПЕК (CA)
Дэвид А. СНОПЕК
Роберт ДРЭПЕР (CA)
Роберт ДРЭПЕР
Конрад УИБЕР (US)
Конрад УИБЕР
Original Assignee
Дженерал Электрик Кэнада Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CA002344564A external-priority patent/CA2344564C/en
Application filed by Дженерал Электрик Кэнада Инк. filed Critical Дженерал Электрик Кэнада Инк.
Publication of RU2003110430A publication Critical patent/RU2003110430A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2291542C2 publication Critical patent/RU2291542C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: proposed invention is concerned with characteristic features of ground insulation capable of sustaining voltages higher than 4 kV, best of all 13.8 kV or higher still used for dynamoelectric machines. Machine winding insulation or conductor ground insulation has two layers. First internal layer covers conductor and has first predetermined thickness and first predetermined dielectric constant; second insulation layer has second predetermined thickness and second predetermined dielectric constant lower than that of first one. First and second insulation layers have mica paper strip, different type of mica being used for each strip with the result that pattern of electric field across ground insulation at first-to-second layer transfer point abruptly rises causing occurrence of electric field close to conductor whose strength is maximal and lower than that of known insulation systems. In this way maximal value of local electric field pattern within ground insulation reduces.
EFFECT: enhanced service life and reduced thickness of insulation.
15 cl, 7 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к системе изоляции для обмоток динамоэлектрической машины, а более точно к изоляции, содержащей внутренний и внешний слои, имеющие различную диэлектрическую проницаемость для создания более благоприятного распределения напряжений в диэлектрике.The present invention relates to an insulation system for windings of a dynamoelectric machine, and more specifically to insulation containing inner and outer layers having different dielectric constants to create a more favorable stress distribution in the dielectric.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Постоянно разрабатываются системы изоляции для больших динамоэлектрических машин переменного тока с целью повышения напряжений, при которых работают эти машины, минимизируя при этом толщину изоляционного материала.Insulation systems for large dynamoelectric AC machines are constantly being developed in order to increase the voltages at which these machines operate, while minimizing the thickness of the insulating material.

В таких системах изоляции обычно используют слюду в различных видах от больших чешуек, рассредоточенных по материалу подложки, до продукта, известного как слюдяная бумага. Хотя низкая прочность на растяжение слюдяной бумаги не подходит для использования в таких системах изоляции, слюдяная бумага имеет более высокую короностойкость, противодействующую коронному разряду, происходящему в высоковольтных обмотках, который имеет склонность сокращать срок службы изоляции. Чтобы компенсировать низкую прочность на растяжение, слюдяная бумага соединяется со стекловолокном, который также имеет склонность предотвращать осыпание чешуек слюды из микаленты во время операции обматывания лентой.In such insulation systems, mica is typically used in a variety of ways, from large flakes dispersed over the backing material to a product known as mica paper. Although the low tensile strength of mica paper is not suitable for use in such insulation systems, mica paper has a higher corona resistance, which counteracts the corona discharge occurring in high voltage windings, which tends to shorten the life of the insulation. To compensate for the low tensile strength, mica paper is bonded to fiberglass, which also tends to prevent the flaking of mica flakes from mica tape during the tape wrapping operation.

В последнее время в системах изоляции использовалась короностойкая полиимидная и композиционная изоляционная лента. Эта лента имеет исключительные изоляционные свойства и хорошую короностойкость. Эта пленка может быть использована самостоятельно или в качестве подложки на композиционной ленте из слюдяной бумаги и стекловолокна. Добавление улучшенной изоляции из короностойкой ленты обеспечивает систему изоляции, которая является улучшенной в электрическом отношении, чем стандартные системы.Recently, corona-resistant polyimide and composite insulation tape has been used in insulation systems. This tape has exceptional insulating properties and good crown resistance. This film can be used alone or as a substrate on a composite tape of mica paper and fiberglass. Adding improved insulation from corona-resistant tape provides an insulation system that is electrically better than standard systems.

До настоящего времени при разработке систем изоляции и лент для корпусной изоляции величина и профиль локального электрического поля в корпусной изоляции не учитывались. Это электрическое поле, создаваемое в корпусной изоляции в результате высокого напряжения, приложенного к проводнику, имеет непосредственное влияние на срок службы изоляции. В виду того, что электрическое поле распределяется по корпусной изоляции, оно оказывает влияние на рабочие характеристики системы изоляции и срок службы системы корпусной изоляции.Until now, when developing insulation systems and tapes for case insulation, the magnitude and profile of the local electric field in case insulation have not been taken into account. This electric field created in the housing insulation as a result of the high voltage applied to the conductor has a direct effect on the life of the insulation. Due to the fact that the electric field is distributed over the housing insulation, it affects the performance of the insulation system and the life of the housing insulation system.

Краткое изложение существа изобретенияSummary of the invention

В основу настоящего изобретения поставлена задача для разработки системы корпусной изоляции для обмоток динамоэлектрических машин, которая учитывает влияние локализованного электрического поля, создаваемого в корпусной изоляции в результате разности напряжений на изоляции.The present invention is based on the task of developing a housing insulation system for windings of dynamoelectric machines, which takes into account the influence of a localized electric field generated in the housing insulation as a result of the voltage difference across the insulation.

В соответствии с настоящим изобретением создана система изоляции для обмоток динамоэлектрических машин, которая позволяет ступенчато или резко повысить электрическое поле, распределенное по изоляции от внутренней части изоляции рядом с шиной проводника или проводящими элементами до внешней брони или заземленной брони изоляции.In accordance with the present invention, an insulation system for windings of dynamoelectric machines is created, which allows stepwise or dramatically increasing the electric field distributed over the insulation from the inside of the insulation next to the conductor bus or conductive elements to the outer armor or the grounded insulation armor.

Термин "ступенчатое повышение" электрического поля относится к значительному изменению профиля электрического поля по поперечному сечению корпусной изоляции. В соответствии с настоящим изобретением профиль электрического поля по поперечному сечению "плоской части" проявляет резкое ступенчатое повышение на некотором расстоянии по поперечному сечению по сравнению с плоским профилем электрического поля в прошлом. Что касается сечения угла изоляции, то профиль электрического поля постепенно снижается от проводников и снова резко ступенчато повышается на некотором расстоянии по поперечному сечению угла.The term "stepwise increase" of the electric field refers to a significant change in the profile of the electric field along the cross section of the housing insulation. In accordance with the present invention, the electric field profile over the cross section of the “flat part” exhibits a sharp stepwise increase at a certain distance along the cross section compared to the flat electric field profile in the past. As for the cross section of the insulation angle, the electric field profile gradually decreases from the conductors and again sharply increases stepwise at a certain distance along the cross section of the corner.

Чтобы выполнить ступенчатое изменение профиля электрического поля изоляции согласно изобретению создана система изоляции, имеющая проводник динамоэлектрической машины, который изолирован слоями изоляции. Изоляция содержит первый внутренний слой изоляции и второй слой изоляции, внешний по отношению к первому внутреннему слою. Как первый, так и второй слои изоляции имеют определенную толщину для получения соответствующих изоляционных характеристик, необходимых для самой изоляции. Диэлектрическая проницаемость первого внутреннего слоя изоляции больше, чем второго слоя изоляции, так что электрическое поле во втором слое изоляции резко повышается в месте соединения первого внутреннего и второго слоя изоляции.To perform a stepwise change in the profile of the electric field of the insulation according to the invention, an insulation system is created having a dynamoelectric machine conductor that is insulated by insulation layers. The insulation comprises a first inner insulation layer and a second insulation layer external to the first inner layer. Both the first and second insulation layers have a certain thickness to obtain the corresponding insulation characteristics necessary for the insulation itself. The dielectric constant of the first inner insulation layer is greater than the second insulation layer, so that the electric field in the second insulation layer rises sharply at the junction of the first inner and second insulation layer.

Было определено, что в результате создания относительно более высокой диэлектрической проницаемости внутреннего слоя электрическое поле рядом с проводником имеет пониженную величину. Хотя общее электрическое поле, распределенное по изоляции, может быть не меньше, необходимо понять, что снижается величина любых резких появлений электрического поля в слое изоляции рядом с проводником. Изоляция проектируется и разрабатывается для самых слабых участков, которые имеют место на углах изоляции рядом с проводниками, где проявляются наибольшие величины электрического поля. Таким образом, в результате снижения величины электрического поля снижаются требования к толщине изоляции, т.е. возможно ее минимизировать, не оказывая неблагоприятного влияния на напряжение, которое выдерживают проводники, или срок службы изоляции. В соответствии с настоящим изобретением предусматривается, что проводники выдерживают напряжения порядка 4 кВ и более.It was determined that as a result of creating a relatively higher dielectric constant of the inner layer, the electric field near the conductor has a reduced value. Although the total electric field distributed over the insulation can be no less, it must be understood that the magnitude of any sudden occurrences of the electric field in the insulation layer near the conductor is reduced. Insulation is designed and developed for the weakest areas that occur at the insulation corners next to the conductors, where the largest values of the electric field are manifested. Thus, as a result of a decrease in the electric field, the requirements for the insulation thickness are reduced, i.e. it is possible to minimize it without adversely affecting the voltage that the conductors withstand, or the life of the insulation. In accordance with the present invention, it is provided that the conductors withstand voltages of the order of 4 kV or more.

В альтернативных вариантах выполнения настоящего изобретения изоляция может содержать более двух слоев, нанесенных друг на друга в виде последовательных слоев, где каждый последующий слой имеет диэлектрическую проницаемость, которая меньше, чем у предыдущего слоя изоляции.In alternative embodiments of the present invention, the insulation may comprise more than two layers applied to each other in the form of successive layers, where each subsequent layer has a dielectric constant that is less than that of the previous insulation layer.

Предпочтительно система изоляции настоящего изобретения может быть использована в качестве корпусной изоляции для проводников в обмотке динамоэлектрической машины, выдерживающей напряжения 4 кВ и более. В случае, когда напряжение составляет около 13,8 кВ, толщина корпусной изоляции составляет около 3,2 мм.Preferably, the insulation system of the present invention can be used as housing insulation for conductors in a winding of a dynamoelectric machine withstanding voltages of 4 kV or more. In the case where the voltage is about 13.8 kV, the thickness of the casing insulation is about 3.2 mm.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения создана корпусная изоляция для проводника динамоэлектрической машины, которая имеет ступенчатый профиль электрического поля по корпусной изоляции. Корпусная изоляция содержит первый внутренний слой изоляции и второй внешний слой изоляции. Первый внутренний слой изоляции наносится на проводник и имеет первую определенную заранее толщину и первую определенную заранее диэлектрическую проницаемость. Второй внешний слой изоляции наносится на первый внутренний слой изоляции и между ними образуется переход. Второй внешний слой изоляции имеет вторую заранее определенную толщину и вторую заранее определенную диэлектрическую проницаемость, причем вторая диэлектрическая проницаемость меньше, чем первая диэлектрическая проницаемость первого внутреннего слоя изоляции. При этом формируется ступенчатое повышение электрического поля в корпусной изоляции в месте перехода первого внутреннего и второго внешнего слоя изоляции.In accordance with a preferred embodiment of the present invention, a body insulation is provided for a conductor of a dynamoelectric machine, which has a stepped profile of the electric field along the body insulation. Housing insulation comprises a first inner insulation layer and a second outer insulation layer. The first inner insulation layer is applied to the conductor and has a first predetermined thickness and a first predetermined dielectric constant. A second outer insulation layer is applied to the first inner insulation layer and a transition is formed between them. The second outer insulation layer has a second predetermined thickness and a second predetermined dielectric constant, the second dielectric constant being less than the first dielectric constant of the first inner insulation layer. In this case, a stepwise increase in the electric field is formed in the casing insulation at the junction of the first inner and second outer insulation layers.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:The invention is further explained in the description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг.1 изображает поперечное сечение известной шины статора для большой динамоэлектрической машины переменного тока;figure 1 depicts a cross section of a known stator bus for a large dynamoelectric AC machine;

фиг.2 изображает поперечное сечение известной катушки обмотки статора для большой динамоэлектрической машины переменного тока;figure 2 depicts a cross section of a known stator winding coil for a large dynamoelectric machine AC;

фиг.3А изображает систему изоляции для шины статора согласно изобретению;figa depicts an insulation system for a stator bus according to the invention;

фиг.3В изображает систему изоляции для катушки обмотки статора (другой вариант выполнения) согласно изобретению;3B shows an insulation system for a stator winding coil (another embodiment) according to the invention;

фиг.4 изображает схематично расположение поперечных сечений угла и плоской части для профилей электрического поля согласно изобретению;figure 4 depicts schematically the arrangement of the cross sections of the angle and the flat part for profiles of the electric field according to the invention;

фиг.5 изображает диаграмму профиля электрического поля корпусной изоляции шины статора согласно изобретению;Fig. 5 is a diagram of a profile of an electric field of a body insulation of a stator tire according to the invention;

фиг.6 изображает диаграмму профиля электрического поля корпусной изоляции шины статора согласно изобретению.6 depicts a profile diagram of the electric field of the casing insulation of the stator bus according to the invention.

Описание предпочтительных вариантов выполнения изобретенияDescription of preferred embodiments of the invention

Известная шина 10 (фиг.1) статора для большой динамоэлектрической машины переменного тока содержит множество изолированных проводников 12, которые изолированы друг от друга изоляцией 14.The known bus 10 (figure 1) of the stator for a large dynamoelectric AC machine contains many insulated conductors 12, which are isolated from each other by insulation 14.

Проводники 12 сформированы в группу после нанесения на них изоляции 14. Верхняя и нижняя поверхности группы проводников заполнены изоляционным материалом 13, служащим наполнителем и предотвращающим от перемещения. Группа изолированных проводников 12 затем оборачивается материалом 16 корпусной изоляции. Количество слоев изоляционной ленты, образующих изоляцию, составляет от 7 до 16 слоев микаленты, намотанной вполунахлестку в зависимости от уровня рабочего напряжения, действию которого подвергаются проводники 12.Conductors 12 are formed into a group after deposition of insulation on them 14. The upper and lower surfaces of the group of conductors are filled with insulating material 13, which serves as a filler and prevents movement. A group of insulated conductors 12 is then wrapped with housing insulation material 16. The number of layers of insulating tape forming the insulation is from 7 to 16 layers of mica tape wound in a half-overlap depending on the level of operating voltage, to which the conductors 12 are exposed.

Для высоковольтного напряжения, т.е. для напряжения свыше 4000 В и, предпочтительно, 13,8 кВ, предпочтительной корпусной изоляцией 16 является слой из композиционной микаленты, содержащей короностойкий полиимид, соединенный с бумажной лентой слюдяного типа. Микалента обеспечивает слой эффективной изоляции и вследствие ее стойкости к коронному разряду имеет продолжительный срок службы. Композиционные материалы и ленты из слюдяной бумаги, используемые в этих гибридных системах, содержат высокий процент неполностью отвержденной смолы (обогащенные смолой), которые могут содержать или не содержать короностойкий материал. Обернутая шина нагревается и подвергается сжатию в автоклаве или прессе для временного расплавления смолы, с тем чтобы удалить воздух и устранить пустоты. На обрабатываемую шину нагревают и воздействуют давлением, так что смола, содержащаяся в изоляции, переходит в состояние геля, соединяя всю систему изоляции вместе. Поверхность отвержденной шины затем может быть покрыта соответствующими материалами для образования эквипотенциальной поверхности во время работы машины.For high voltage, i.e. for voltages above 4000 V and preferably 13.8 kV, the preferred housing insulation 16 is a composite miklement layer containing a corona-resistant polyimide connected to a mica-type paper tape. Mikalenta provides a layer of effective insulation and, due to its resistance to corona discharge, has a long service life. The mica paper composite materials and tapes used in these hybrid systems contain a high percentage of partially cured resin (resin enriched), which may or may not contain corona-resistant material. The wrapped tire is heated and compressed in an autoclave or press to temporarily melt the resin in order to remove air and eliminate voids. The tire being machined is heated and pressurized so that the resin contained in the insulation goes into a gel state, connecting the entire insulation system together. The surface of the cured tire can then be coated with appropriate materials to form an equipotential surface during operation of the machine.

Отвержденная шина, изготовленная с использованием указанных лент, хорошо функционирует в пределах расчетных параметров машины в течение заранее определенного периода времени.A cured tire made using these tapes functions well within the design parameters of the machine for a predetermined period of time.

На фиг.2 изображено поперечное сечение известной катушки 10b. В этом примере жилы 12b из меди (показано шесть) сгруппированы вместе так, что, хотя они отделены друг от друга изоляцией 14b, шесть жил, сгруппированных в виток, должны изолироваться от других витков катушки 10b при помощи витковой изоляции 15b. Витковый узел в конечном счете покрывается корпусной изоляцией 16b.Figure 2 shows a cross section of a known coil 10b. In this example, copper cores 12b (six shown) are grouped together so that although they are separated from each other by insulation 14b, six cores grouped in a turn must be isolated from other turns of the coil 10b using turn insulation 15b. The turn assembly is ultimately covered by case insulation 16b.

На фиг.3А изображено поперечное сечение шины статора, изолированной согласно изобретению. В описываемом варианте пучок проводов состоит из индивидуальных проводников 22, разделенных изоляцией 24 жилы. На пучок проводов затем наматывается несколько слоев композиционной ленты. Каждый слой композиционной ленты содержит первый внутренний слой 26 изоляционной ленты и второй слой 28 изоляционной ленты. Каждый слой 26, 28 ленты имеет заранее определенную толщину и различную диэлектрическую проницаемость. В частности, диэлектрическая проницаемость первого внутреннего слоя больше, чем диэлектрической проницаемость самого внешнего слоя. Согласно варианту выполнения изобретении могут использоваться дополнительные третий или четвертый слои ленты с пониженной диэлектрической проницаемостью.3A shows a cross section of a stator tire insulated according to the invention. In the described embodiment, the bundle of wires consists of individual conductors 22, separated by insulation 24 of the core. Several layers of the composite tape are then wound onto a wire bundle. Each layer of composite tape contains a first inner layer 26 of insulating tape and a second layer 28 of insulating tape. Each tape layer 26, 28 has a predetermined thickness and a different dielectric constant. In particular, the dielectric constant of the first inner layer is greater than the dielectric constant of the outermost layer. According to an embodiment of the invention, additional third or fourth layers of tape with reduced dielectric constant may be used.

Внутренний и внешний слои изоляции могут содержать слои намотанной вполунахлестку ленты, состоящей из композиционного материала, такого как слюдяная бумага, нанесенного на подложку из стеклоленты, образуя слой 28. В слюдяной бумаге присутствует соответствующее пропитывающее вещество из смолы. Эта стандартная лента хорошо выдерживает высокое напряжение.The inner and outer layers of insulation may contain layers of a half-lap-wound tape consisting of a composite material, such as mica paper, deposited on a glass tape substrate, forming a layer 28. A corresponding resin impregnating material is present in the mica paper. This standard tape can withstand high voltage.

Корпусная изоляция, содержащая слои 26 и 28, может подвергаться отверждению под давлением или процессу отверждения в автоклаве для удаления пустот в слоях 26 и 28 изоляции и перевод смолы в гелеобразное состояние.The casing insulation containing layers 26 and 28 may be subjected to pressure curing or an autoclave curing process to remove voids in the insulation layers 26 and 28 and transfer the resin to a gel state.

Соответствующие поверхностные покрытия могут быть нанесены на слой 28 изоляции до или после отверждения.Appropriate surface coatings may be applied to the insulation layer 28 before or after curing.

На фиг.3В изображена композиционная корпусная изоляция для катушки 20, состоящей из трех витков. В этом случае медные проводники 22b окружены изоляцией 24b. Витковая изоляция 25b наносится на каждый виток, и наносится начальный слой корпусной изоляции 26b, содержащий те же составляющие, что и слой 26 на фиг.3А. Наконец наносится слой внешней корпусной изоляции 28b. За исключением витковой изоляции 25b системы изоляции на фиг.3А и 3В весьма похожи.FIG. 3B shows a composite housing insulation for a coil 20 consisting of three turns. In this case, the copper conductors 22b are surrounded by insulation 24b. Coil insulation 25b is applied to each coil, and an initial layer of casing insulation 26b is applied containing the same components as layer 26 in FIG. 3A. Finally, a layer of outer shell insulation 28b is applied. With the exception of coil insulation 25b, the insulation systems in FIGS. 3A and 3B are very similar.

На фиг.4 показана упрощенная схема проводника 25, содержащего внутренний слой 26 корпусной изоляции и второй внешний слой 28 корпусной изоляции, также упоминаемые как первый и второй слои 26, 28. Первый слой 26 имеет диэлектрическую проницаемость, которая больше диэлектрической проницаемости второго слоя 28. Тестирование показало, что внутренний слой 26 изоляции имел диэлектрическую проницаемость 6,5. Диэлектрическая проницаемость второго, более внешнего слоя 28 изоляции равна 4,2. Заранее определенная толщина слоев составляла 0,096 дюйма или несколько меньше 2,5 мм. Профили электрического поля определялись на углу 40, и на плоской части 42. Результаты измерений показаны в виде диаграммы на фиг.6. На фиг.5 представлена диаграмма изоляции на фиг.1.Figure 4 shows a simplified diagram of a conductor 25 containing an inner layer 26 of housing insulation and a second outer layer 28 of housing insulation, also referred to as the first and second layers 26, 28. The first layer 26 has a dielectric constant that is greater than the dielectric constant of the second layer 28. Testing showed that the inner insulation layer 26 had a dielectric constant of 6.5. The dielectric constant of the second, more outer insulation layer 28 is 4.2. The predefined layer thickness was 0.096 inches or slightly less than 2.5 mm. The electric field profiles were determined at an angle of 40, and on a flat part 42. The measurement results are shown in diagram form in Fig.6. Figure 5 presents the insulation diagram in figure 1.

На фиг.5 показано, что профиль электрического поля на углу 40 понижается в виде криволинейного спада, определяемого кривой 55, начинающейся примерно при 4200 В/мм, и постепенно уменьшается до толщины 3 мм для этого материала изоляции проводника. На плоской части потенциальное электрическое поле стабильно примерно на 2600 В/мм. Это показано кривой 50.Figure 5 shows that the profile of the electric field at angle 40 decreases in the form of a curvilinear decline, defined by curve 55, starting at about 4200 V / mm, and gradually decreases to a thickness of 3 mm for this conductor insulation material. On the flat part, the potential electric field is stable at about 2600 V / mm. This is shown by curve 50.

Следовательно, у изоляции, показанной на фиг.1, самый слабый участок находится на углу рядом с проводником, где электрическое поле максимально, и, следовательно, изоляция имеет свой самый слабый участок. Диаграмма на фиг.6 сравнивается с диаграммой на фиг.5. Приведена толщина двух систем 26 и 28 изоляции. На диаграмме 65 максимальная величина электрического поля составляет 4000 В/мм по сравнению с 4200 В/мм на фиг.5. Профиль электрического поля, однако, постепенно понижается по кривой до крутой ступеньки 68, где образован второй слой изоляции в этом месте соединения между слоями 26 и 28. После этого электрическое поле снова понижается в виде криволинейного спада. Что касается профиля электрического поля на слое распределения плоской части 42, то он показан позицией 60 и может быть сравнен с профилем 50. Распределение электрического поля рядом с проводником меньше как для плоской, так и для изогнутой части 42 и 40 и имеет крутое ступенчатое повышение, обозначенное позицией 68, и больше, чем у кривых 50 и 55 соответственно. Настоящее изобретение обеспечивает снижение максимальной величины электрического поля, которую должна выдерживать корпусная изоляция.Therefore, in the insulation shown in FIG. 1, the weakest section is at the corner next to the conductor, where the electric field is maximum, and therefore, the insulation has its weakest section. The diagram in FIG. 6 is compared with the diagram in FIG. 5. The thickness of the two insulation systems 26 and 28 is shown. In diagram 65, the maximum electric field is 4000 V / mm, compared to 4200 V / mm in FIG. 5. The profile of the electric field, however, gradually decreases along the curve to the steep step 68, where a second insulation layer is formed at this junction between the layers 26 and 28. After that, the electric field again decreases in the form of a curvilinear decline. As for the electric field profile on the distribution layer of the flat part 42, it is shown at 60 and can be compared with the profile 50. The distribution of the electric field next to the conductor is less for both the flat and the curved parts 42 and 40 and has a stepped increase denoted by 68, and more than curves 50 and 55, respectively. The present invention provides a reduction in the maximum value of the electric field that the housing insulation must withstand.

Профиль электрического поля, показанный на фиг.6, предназначен для обмотки шин статора, и этот профиль электрического поля имеет функцию ступенчатого типа в месте соединения первого и второго слоев изоляции для катушек обмотки статора. Эта форма может повторяться при добавлении последующих слоев изоляции, имеющих меньшую диэлектрическую проницаемость в каждом последующем слое.The electric field profile shown in FIG. 6 is intended for winding stator tires, and this electric field profile has a step-like function at the junction of the first and second insulation layers for stator winding coils. This shape can be repeated by adding subsequent layers of insulation having a lower dielectric constant in each subsequent layer.

Кроме того, толщина системы изоляции значительно снижена по сравнению с той, которая использовалась в известном уровне техники. Уменьшение толщины изоляции приводит к экономии затрат на материалы.In addition, the thickness of the insulation system is significantly reduced compared to that used in the prior art. Reducing the thickness of the insulation leads to savings in material costs.

Как показано на фиг.3А и 3В, последующие слои изоляции 80 и 82 изображены пунктирными линиями и нанесены последовательно на слой 28 (фиг.3А) и слой 28b (фиг.3В). Эти последовательные слои 80, 82, если они используются, имеют уменьшающиеся диэлектрические проницаемости для каждого слоя, расположенного далее от витковой изоляции 24 или слоев 26, 28 корпусной изоляции.As shown in FIGS. 3A and 3B, subsequent insulation layers 80 and 82 are shown in dashed lines and sequentially applied to layer 28 (FIG. 3A) and layer 28b (FIG. 3B). These successive layers 80, 82, if used, have decreasing dielectric constants for each layer located further from the coil insulation 24 or the shell insulation layers 26, 28.

Дополнительно предусмотрено, что внутренний и внешний слои изоляции, применяемой в настоящем изобретении, могут содержать две ленты, выполненные из различных видов слюды, имеющей различные диэлектрические проницаемости в зависимости от выбора слюды для ленты из слюдяной бумаги. Слюдяные бумаги, выбираемые для этих лент, таковы, что различие диэлектрических проницаемостей, присущих самой слюде, способствует общей результирующей диэлектрической проницаемости каждой ленты. Таким образом, могут быть использованы многочисленные ленты с различными диэлектрическими проницаемостями, основываясь на одной базовой конструкции и химическом составе ленты. Наиболее общим видом слюды является мусковит, который имеет диэлектрическую постоянную в диапазоне от 6 до 8. Другим видом слюды является флогопит, который имеет диэлектрическую постоянную в диапазоне от 5 до 6. Существует много различных типов образования пар слюды, из которых можно выбрать полезные пары материалов. Слюда может быть выбрана из следующих: анандита, аннита, биотита, битита, боромусковита, селадонита, чернихита, клинтонита, ефесита, феррианнита, глауконита, хендриксита, киношиталита, лепидолита, масутомилита, мусковита, нанпингита, парагонита, флогопита, полилитионита, прайсверкита, росколита, сидерофиллита, содиумфлогопита, тэниолита, вермикулата, вонезита и цинвалдита.It is further provided that the inner and outer layers of insulation used in the present invention may comprise two tapes made of different types of mica having different dielectric constants depending on the choice of mica for a tape of mica paper. The mica papers selected for these tapes are such that the difference in permittivity inherent in the mica itself contributes to the overall resulting permittivity of each tape. Thus, numerous tapes with different dielectric constants can be used based on the same basic structure and chemical composition of the tape. The most common type of mica is muscovite, which has a dielectric constant in the range of 6 to 8. Another type of mica is phlogopite, which has a dielectric constant in the range of 5 to 6. There are many different types of mica pairs from which you can select useful material pairs. . Mica can be selected from the following: anandite, annite, biotite, bitite, boromuscovite, celadonite, chernichite, clintonite, ephesite, ferriannite, glauconite, hendrixite, cinositalite, lepidolite, masutomilite, muscovite, nanpingite, paragonite, politonolithonite, robitolitonite, robitolithonite, robitolithonite, robitolithonite , siderophyllite, sodium phlogopite, teniolite, vermiculate, vonesite and cynvaldite.

Хотя предпочтительный вариант выполнения относится к корпусной изоляции, витковая изоляция 24 (фиг.3А), окружающая проводник 22, может содержать первый внутренний слой изоляции, а второй, более внешний слой может содержать слой 26 корпусной изоляции при условии, что второй слой 26 имеет меньшую диэлектрическую проницаемость, чем слой 24.Although a preferred embodiment relates to case insulation, the coil insulation 24 (FIG. 3A) surrounding the conductor 22 may comprise a first inner insulation layer and a second, more outer layer may comprise a case insulation layer 26, provided that the second layer 26 has a smaller dielectric constant than layer 24.

Claims (15)

1. Изоляция элемента обмотки для динамоэлектрической машины, содержащая1. The insulation element of the winding for a dynamoelectric machine, containing первый внутренний слой изоляции, нанесенный на проводник и имеющий первую заранее определенную толщину и первую заранее определенную диэлектрическую проницаемость,a first inner insulation layer deposited on the conductor and having a first predetermined thickness and a first predetermined dielectric constant, второй слой изоляции, нанесенный на первый внутренний слой изоляции и имеющий вторую заранее определенную толщину и вторую заранее определенную диэлектрическую проницаемость, причем вторая диэлектрическая проницаемость меньше первой диэлектрической проницаемости,a second insulation layer deposited on the first inner insulation layer and having a second predetermined thickness and a second predetermined dielectric constant, the second dielectric constant being less than the first dielectric constant, отличающаяся тем, что первый внутренний слой изоляции и второй слои изоляции содержат ленту из слюдяной бумаги, причем слюда для каждой ленты является слюдой различного типа.characterized in that the first inner insulation layer and the second insulation layer comprise a mica paper tape, the mica for each tape being a different type of mica. 2. Изоляция элемента обмотки по п.1, отличающаяся тем, что каждый первый внутренний и второй слои изоляции содержат несколько слоев обернутой или расположенной внахлестку изоляционной ленты.2. The insulation of the winding element according to claim 1, characterized in that each first inner and second insulation layers contain several layers of wrapped or overlapping insulating tape. 3. Изоляция элемента обмотки по п.2, отличающаяся тем, что первый внутренний и второй слои изоляции содержат материал, стойкий к коронному разряду.3. The insulation of the winding element according to claim 2, characterized in that the first inner and second layers of insulation contain material resistant to corona discharge. 4. Изоляция элемента обмотки по п.1, отличающаяся тем, что первый слой изоляции представляет собой слой витковой изоляции, нанесенный на каждый проводник из множества проводников, образующих обмотку, и второй слой изоляции представляет собой слой корпусной изоляции, нанесенный на первый слой изоляции множества проводников.4. The insulation of the winding element according to claim 1, characterized in that the first insulation layer is a layer of coil insulation applied to each conductor of a plurality of conductors forming the winding, and the second insulation layer is a layer of casing insulation applied to the first insulation layer of the plurality conductors. 5. Изоляция элемента обмотки по п.4, отличающаяся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один дополнительный слой изоляции, нанесенный последовательно на второй слой изоляции и имеющий диэлектрическую проницаемость, которая меньше, чем у ранее нанесенного слоя изоляции.5. The insulation of the winding element according to claim 4, characterized in that it further comprises at least one additional insulation layer deposited sequentially on the second insulation layer and having a dielectric constant that is less than that of the previously applied insulation layer. 6. Изоляция элемента обмотки по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один последующий слой изоляции, нанесенный последовательно на второй слой изоляции и имеющий диэлектрическую проницаемость, которая меньше, чем у раннее нанесенного слоя изоляции.6. The insulation of the winding element according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one subsequent insulation layer deposited sequentially on the second insulation layer and having a dielectric constant that is less than that of the previously applied insulation layer. 7. Изоляция элемента обмотки по п.1, отличающаяся тем, что слюда для каждой ленты выбрана из группы, состоящей из анандита, аннита, биотита, битита, боромусковита, селадонита, чернихита, клинтонита, ефесита, феррианнита, глауконита, хендриксита, киношиталита, лепидолита, масутомилита, мусковита, нанпингита, парагонита, флогопита, полилитионита, прайсверкита, росколита, сидерофиллита, содиумфлогопита, тэниолита, вермикулата, вонезита и цинвалдита.7. The insulation of the winding element according to claim 1, characterized in that the mica for each tape is selected from the group consisting of anandite, annite, biotite, bitite, boromuscovite, celadonite, chernichite, clintonite, ephesite, ferriannite, glauconite, hendrixite, cinositalite, lepidolite, masutomilite, muscovite, nanpingite, paragonite, phlogopite, polyolithionite, prismatic, roscolite, siderophyllite, sodium phlogopite, teniolite, vermiculate, vonesite and cynvaldite. 8. Корпусная изоляция для проводника динамоэлектрической машины, имеющая ступенчатое электрическое поле поперек корпусной изоляции и содержащая8. Case insulation for the conductor of a dynamoelectric machine having a stepped electric field across the case insulation and containing первый внутренний слой изоляции, нанесенный на проводник и имеющий первую заранее определенную толщину и первую заранее определенную диэлектрическую проницаемость,a first inner insulation layer deposited on the conductor and having a first predetermined thickness and a first predetermined dielectric constant, второй слой изоляции, нанесенный на первый внутренний слой изоляции, образующий переход с ним и имеющий вторую заранее определенную толщину и вторую заранее определенную диэлектрическую проницаемость, причем вторая диэлектрическая проницаемость меньше, чем первая диэлектрическая проницаемость, и образует ступенчатое увеличение электрического поля в корпусной изоляции в месте перехода первого внутреннего и второго слоев изоляции,a second insulation layer deposited on the first inner insulation layer, forming a transition with it and having a second predetermined thickness and a second predetermined dielectric constant, the second dielectric constant being less than the first dielectric constant, and forms a stepwise increase in the electric field in the housing insulation in place the transition of the first inner and second layers of insulation, отличающаяся тем, что первый внутренний и второй слои изоляции содержат ленту из слюдяной бумаги, причем слюда для каждой ленты является слюдой различного типа.characterized in that the first inner and second layers of insulation contain a tape of mica paper, and the mica for each tape is a mica of a different type. 9. Корпусная изоляция по п.8, отличающаяся тем, что каждый первый внутренний и второй слои изоляции корпусной изоляции содержат несколько слоев обернутой или расположенной внахлестку изоляционной ленты.9. Case insulation according to claim 8, characterized in that each of the first inner and second layers of insulation of the body insulation contains several layers of wrapped or overlapping insulation tape. 10. Корпусная изоляция по п.9, отличающаяся тем, что первый внутренний и второй слои изоляции пропитаны смолой, которая содержит частицы материала, стойкого к коронному разряду.10. Case insulation according to claim 9, characterized in that the first inner and second layers of insulation are impregnated with a resin that contains particles of corona-resistant material. 11. Корпусная изоляция по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один дополнительный слой изоляции, нанесенный последовательно на второй слой изоляции, причем каждый последующий слой изоляции имеет диэлектрическую проницаемость, которая меньше, чем у раннее нанесенного слоя изоляции.11. Housing insulation according to claim 9, characterized in that it further comprises at least one additional insulation layer applied sequentially to the second insulation layer, each subsequent insulation layer having a dielectric constant that is less than that of the earlier applied insulation layer. 12. Корпусная изоляция по п.9, отличающаяся тем, что обмотка предназначена для того, чтобы выдерживать напряжения свыше 4 кВ.12. Case insulation according to claim 9, characterized in that the winding is designed to withstand voltages above 4 kV. 13. Корпусная изоляция по п.12, отличающаяся тем, что обмотка предназначена для того, чтобы выдерживать напряжения, равные по меньшей мере 13,8 кВ.13. Case insulation according to item 12, wherein the winding is designed to withstand voltages equal to at least 13.8 kV. 14. Корпусная изоляция по п.9, отличающаяся тем, что толщина изоляции составляет менее 3,2 мм.14. Case insulation according to claim 9, characterized in that the insulation thickness is less than 3.2 mm 15. Корпусная изоляция по п.8, отличающаяся тем, что слюда для каждой ленты выбрана из группы, состоящей из анандита, аннита, биотита, битита, боромусковита, селадонита, чернихита, клинтонита, ефесита, феррианнита, глауконита, хендриксита, киношиталита, лепидолита, масутомилита, мусковита, нанпингита, парагонита, флогопита, полилитионита, прайсверкита, росколита, сидерофиллита, содиумфлогопита, тэниолита, вермикулата, вонезита и цинвалдита.15. Case insulation according to claim 8, characterized in that the mica for each tape is selected from the group consisting of anandite, annite, biotite, bitite, boromuscovite, celadonite, chernichite, clintonite, ephesite, ferriannite, glauconite, hendrixite, cinositalite, lepidolite , masutomilite, muscovite, nanpingite, paragonite, phlogopite, poly lithithionite, priceworkite, roscolite, siderophyllite, sodium phlogopite, teniolite, vermiculate, vonesite and cynvaldite.
RU2003110430/09A 2001-05-03 2001-09-06 Stepped electric filed insulation system for dynamoelectric machine RU2291542C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2,319,281 2000-09-14
CA2,344,564 2001-05-03
CA002344564A CA2344564C (en) 2000-09-14 2001-05-03 Graded electric field insulation system for dynamoelectric machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003110430A RU2003110430A (en) 2004-08-27
RU2291542C2 true RU2291542C2 (en) 2007-01-10

Family

ID=37761413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003110430/09A RU2291542C2 (en) 2001-05-03 2001-09-06 Stepped electric filed insulation system for dynamoelectric machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2291542C2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562231C1 (en) * 2011-10-26 2015-09-10 Сименс Акциенгезелльшафт External corona shield for electrical machine
RU2570808C1 (en) * 2013-07-03 2015-12-10 АЛЬСТОМ Риньюэбл Текнолоджиз Protection of end winding against corona discharge
RU168415U1 (en) * 2016-07-05 2017-02-02 Публичное акционерное общество "Силовые машины"-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт", (ПАО "Силовые машины") ELECTRIC MACHINE STATOR BUS
RU2693702C2 (en) * 2014-09-25 2019-07-04 Сименс Акциенгезелльшафт Corona discharge protection tape and electric machine
RU2721470C2 (en) * 2014-09-25 2020-05-19 Сименс Акциенгезелльшафт Crown protection system for electric machine and electric machine
US11081923B2 (en) 2014-09-25 2021-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Corona shielding system for an electrical machine
RU205999U1 (en) * 2021-03-17 2021-08-13 Павел Иванович Константинов MULTI-PHASE STATOR WINDING FOR ELECTROMECHANICAL CONVERTERS
RU2759660C1 (en) * 2021-04-05 2021-11-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) Insulation of the anchor winding of a locomotive dc traction motor
CN114822973A (en) * 2022-06-06 2022-07-29 深圳讯诺科技有限公司 Combined insulation high-speed core wire and combined application method of high-speed core wire

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562231C1 (en) * 2011-10-26 2015-09-10 Сименс Акциенгезелльшафт External corona shield for electrical machine
US9543800B2 (en) 2011-10-26 2017-01-10 Siemens Aktiengesellschaft External corona shielding for an electrical machine
RU2570808C1 (en) * 2013-07-03 2015-12-10 АЛЬСТОМ Риньюэбл Текнолоджиз Protection of end winding against corona discharge
US9331540B2 (en) 2013-07-03 2016-05-03 Alstom Renewable Technologies End winding corona protection
RU2721470C2 (en) * 2014-09-25 2020-05-19 Сименс Акциенгезелльшафт Crown protection system for electric machine and electric machine
RU2693702C2 (en) * 2014-09-25 2019-07-04 Сименс Акциенгезелльшафт Corona discharge protection tape and electric machine
US10673294B2 (en) 2014-09-25 2020-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Corona shielding system for an electrical machine
US10862362B2 (en) 2014-09-25 2020-12-08 Siemens Aktiengesellschaft Corona shielding system and electrical machine
US11081923B2 (en) 2014-09-25 2021-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Corona shielding system for an electrical machine
RU168415U1 (en) * 2016-07-05 2017-02-02 Публичное акционерное общество "Силовые машины"-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт", (ПАО "Силовые машины") ELECTRIC MACHINE STATOR BUS
RU205999U1 (en) * 2021-03-17 2021-08-13 Павел Иванович Константинов MULTI-PHASE STATOR WINDING FOR ELECTROMECHANICAL CONVERTERS
RU2759660C1 (en) * 2021-04-05 2021-11-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) Insulation of the anchor winding of a locomotive dc traction motor
CN114822973A (en) * 2022-06-06 2022-07-29 深圳讯诺科技有限公司 Combined insulation high-speed core wire and combined application method of high-speed core wire
CN114822973B (en) * 2022-06-06 2023-11-10 深圳讯诺科技有限公司 Combined insulating high-speed core wire and combined application method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3721359B2 (en) Stepped electric field insulation system for dynamoelectric machine
US5175396A (en) Low-electric stress insulating wall for high voltage coils having roebeled strands
US6498415B1 (en) High voltage stator coil having low loss insulator and electrode covering and method therefor
US20130221790A1 (en) Electrical machine coil insulation system and method
RU2291542C2 (en) Stepped electric filed insulation system for dynamoelectric machine
EP1933332A1 (en) Insulation system and method for a transformer
JP2000510316A (en) Conductor winding structure of large electric machine
US2939976A (en) Corona suppression in high voltage coils
CN111512520B (en) Insulation of sub-conductors of an electric machine
KR100643499B1 (en) Method to reduce partial discharge in high voltage stator coil's roebel filler
CA2861321C (en) High voltage stator coil with reduced power tip-up
US6677848B1 (en) High-voltage winding including double-sided insulating tape and associated methods
US5093598A (en) Semiconductor insulation layer for stator coil connections
US20140300241A1 (en) Electrical machine medium voltage coil insulation systems and methods
WO2016111204A1 (en) Coil for rotary electric machine
US11605994B2 (en) Winding insulation system
JPS58157350A (en) Insulated coil for rotary electric machine
JPH0510528Y2 (en)
CA2319281A1 (en) Graded electric field insulation system for dynamoelectric machine
JP2002125339A (en) Coil of high-voltage dynamoelectric machine
JPH0428198Y2 (en)
CN115912737A (en) Stator coil containing thermal stress relaxation layer and manufacturing method thereof
JPH0471346A (en) High-tension rotating machine coil
JPS6194531A (en) Armature winding for rotary electric machine
JPH07307228A (en) Gas insulated stationary induction electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100907