RU2624261C2

RU2624261C2 - Нулевая точка генератора

Info

Publication number: RU2624261C2
Application number: RU2015144675A
Authority: RU
Inventors: Вальдемар КОВАЛЬСКИ; Кристоф ЛЕМАНН
Original assignee: Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2017-07-03
Also published as: CN105191086A; WO2014146855A1; US20160006312A1; CN105191086B; EP2782225A1; SA515361138B1; RU2015144675A; EP2939333A1; EP2939333B1; JP6224220B2; JP2016517259A; US10218236B2

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродинамической машине (1), которая содержит один корпус (2) и один ротор (4), а также нулевую точку (5), причем нулевая точка (5) расположена внутри корпуса (2) и может быть соединена с помощью закорачивающей перемычки (13, 15), причем закорачивающая перемычка выполнена таким образом, что возможно электрическое разъединение концов (10, 11, 12) нулевой точки внутри корпуса (2) генератора. Технический результат состоит в повышении надежности эксплуатации путем проведения испытательных измерений за счет возможности внешнего доступа к закорачивающей перемычке, которая электрически соединяет и отсоединяет нейтральные концы фазных обмоток от нулевой точки, расположенной внутри корпуса. 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к электродинамической машине, которая содержит укрепленный с возможностью вращения ротор и расположенный вокруг ротора статор, и расположенный вокруг статора корпус, причем статор содержит обмотку статора с тремя обмотками, причем обмотки содержат соответственно один отводящий конец и один конец нулевой точки, причем концы нулевой точки через закорачивающую перемычку соединены между собой к виду нулевой точки, причем нулевая точка расположена внутри корпуса.

В электрических генераторах в качестве формы исполнения электродинамической машины вырабатывают электрическую энергию. Для этого внутри статора расположен укрепленный с возможностью вращения вокруг оси вращения ротор, причем ротор вырабатывает магнитное поле, движущееся вокруг оси вращения. Это вращающееся магнитное поле индуцирует электрическое напряжение в расположенной в статоре обмотке. Поскольку при работе генераторов происходит повышение температуры, последние необходимо охлаждать. Известно охлаждение генераторов воздухом, кислородом или водородом. Для этого статор должен быть выполнен в стенке корпуса таким образом, чтобы эффективно предотвращался выход охлаждающей среды.

Конечно, все это ведет к тому, что выработанная в статоре электрическая энергия должна выводиться из корпуса наружу с помощью так называемых выводов тока, причем выводы тока не должны обуславливать утечки относительно корпуса. Расходы на изготовление выводов тока и их размещение в корпусе являются весьма высокими, поскольку вследствие присутствующих высоких напряжений и токов, необходимой стойкости к коротким замыканиям, а также вследствие требований касательно давления газа и газонепроницаемости предъявляют высокие электрические, термические, а также механические требования.

Как правило, в случае электрического генератора необходимы шесть выводов тока. В таких генераторах присутствуют три обмотки, которые называют также трехфазными обмотками и представляют собой одну фазу трехфазного питания переменным током. Каждая фаза содержит одну исходную и конечную точку, причем исходную и конечную точку выводят из корпуса соответственно через вывод тока. Таким образом, при трех фазах необходимы шесть выводов тока. Для этого делается различие между исходной точкой обмотки, которую называют линейным выводом, и конечной точкой обмотки, которую называют зажимом нейтральной точки. Известно совместно подключение друг к другу зажимов нейтральной точки, которые выведены из корпуса через выводы тока, к виду одной нулевой точки. Для передачи энергии три линейных вывода подключают к одному трансформатору блока генератора.

Изоляции обмоток, в частности обмотки статора, необходимо регулярно проверять, что означает необходимость проведения различных электрических измерений, например измерений сопротивления и проб напряжения, причем эти измерения проводят в автономном режиме. Эти измерения проводят отдельно по фазам. По этой причине присоединения обмоток выводят из корпуса с помощью так называемых выводов тока.

Нулевая точка турбогенератора является короткозамкнутой вне корпуса и закрыта кожухом нулевой точки. Присоединения фаз расположены в дорогостоящих экранированных выводящих трубах и доступ к ним возможен только при чрезвычайно высоких расходах на демонтаж. Для обеспечения возможности проведения измерений на отдельных фазах электрического генератора необходимо открыть этот кожух выводов тока и отдельно открыть нулевую точку, которая состоит из соединенных винтами закорачивающих перемычек, а после проведенных измерений вновь закрыть их.

Открывание кожуха, разделение отдельных закорачивающих перемычек, которые соединяют выводы тока и образуют нулевую точку, а также восстановление мест контактов после процесса измерения являются весьма дорогостоящими.

По этой причине задачей изобретения является указанием электродинамической машины, при которой возможно более простое проведение испытательного измерения.

Эта задача решается с помощью электродинамической машины, которая содержит укрепленный с возможностью вращения ротор и расположенный вокруг ротора статор, а также расположенный вокруг статора корпус, причем статор содержит обмотку статора с тремя обмотками, причем обмотки содержат соответственно один отводящий конец и один конец нулевой точки, причем концы нулевых точек соединены между собой с помощью закорачивающей перемычки к виду одной нулевой точки, причем нулевая точка расположена вне корпуса, причем закорачивающая перемычка выполнена таким образом, что может быть произведено электрическое разъединение между концами нулевой точки, причем электрическое разъединение производят путем движения закорачивающей перемычки, причем закорачивающая перемычка способна перемещаться за пределами корпуса.

Изобретение исходит из идеи, что нулевую точку сначала располагают внутри корпуса, а разделение отдельных фаз производят посредством удаления закорачивающих перемычек. В результате этого отпадает необходимость в затруднительном снятии кожуха нулевой точки. Таким же образом более нет необходимости в занимающем длительное время разделении отдельных фаз с закорачивающими элементами. Это ведет к чрезвычайно большой экономии времени, так как выводы тока полностью отсутствуют.

Отпадает необходимость в проведении контроля крутящего момента применительно к винтам, которые необходимы для кожуха нулевой точки, что ведет к неизменному качеству соединения нулевой точки за счет использования штепсельного соединения. Таким же образом при соответствующем изобретению решении более нет необходимости в запасных частях, например новых элементах для резьбового соединения.

Существенный признак изобретения заключается в том, что закорачивающая перемычка, которая электрически соединяет между собой концы нулевой точки, расположена теперь внутри корпуса и может быть также внутри корпуса отсоединена от концов нулевой точки.

Предпочтительные варианты выполнения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

В первом предпочтительном усовершенствовании концы нулевой точки выводят с помощью измерительных линий наружу за пределы корпуса над местами измерения.

В соответствии с изобретением это осуществляется предпочтительно путем протягивания закорачивающей перемычки в одном направлении. При этом это протягивание должно производиться таким образом, что происходит полное электрическое разъединение с помощью закорачивающей перемычки.

В предпочтительном усовершенствовании происходит процесс, противоположный электрическому разъединению, а именно электрическое соединение посредством нажима в направлении к концам нулевой точки. При этом контакты должны быть выполнены таким образом, чтобы частое соединение и разъединение не вели к существенному эффекту износа.

Особо предпочтительным образом движение закорачивающей перемычки происходит вне корпуса. Это означает наличие механической связи между закорачивающей перемычкой и конструктивным элементом, с помощью которого в направлении к закорачивающей перемычке может быть приложена сила. При этом обслуживание этого конструктивного элемента можно производить в наружной от корпуса области.

В одном следующем предпочтительном усовершенствовании движение закорачивающей перемычки внутри корпуса производят электрически. Таким образом, закорачивающая перемычка должна быть механически соединена со следующим конструктивным элементом, при помощи которого движение закорачивающей перемычки может осуществляться электрически. При этом вне корпуса расположена система управления, за счет чего обеспечивается возможность закорачивающей перемычки вне корпуса.

Для этого в одном предпочтительном усовершенствовании закорачивающая перемычка соединена с в основном немагнитным рычажным механизмом, который соединен с устройством для подъема и опускания. Предпочтительным образом здесь следует использовать немагнитный рычажный механизм, так как в электродинамических машинах могут постоянно возникать магнитные силы и при наличии выполненного из магнитного материала рычажного механизма была бы создана мешающая сила. Для противодействия этой мешающей силе рычажный механизм должен быть выполнен из немагнитного материала.

Предпочтительным образом устройство может содержать двигатель, размеры которого должны быть выбраны такими, чтобы сила была достаточно большой, чтобы отделить закорачивающую перемычку от концов нулевой точки.

Предпочтительно концы нулевой точки с выводами измерительного тока прокладывают снаружи корпуса. Это должно привести к тому желаемому эффекту, что сразу после удаления закорачивающей перемычки происходит соединение выводов тока с измерительными линиями с целью обеспечения возможности измерения токов в фазах. За счет этого могут быть распознаны повреждения в изоляции.

Предпочтительно предусмотрен преобразователь тока для измерения отдельных фаз одной нулевой точки.

Примеры исполнения изобретения описаны ниже на основании чертежа. Он не изображает примеры исполнения в точном виде, более того, чертеж там, где это необходимо для пояснения, выполнен в схематической и/или легко искаженной форме.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг. 1 - перспективный вид генератора в соответствии с уровнем техники;

фиг. 2 - схематический вид в сечении соответствующей изобретению части генератора;

фиг. 3 - другое перспективное изображение соответствующей части генератора.

Фиг. 1 показывает перспективный вид генератора 1 в качестве варианта исполнения электродинамической машины. Такие электрические генераторы вырабатывают электрическую энергию между 10 и 1500 МВт. Электрический двигатель является, например, следующей формой исполнения электродинамический машины 1.

Генератор содержит один корпус 2, а также ротор 4, укрепленный в корпусе 2 с возможностью вращения вокруг оси 3 вращения. Ротор 4 содержит не изображенные более подробно на фиг. 1 обмотки, которые обозначены строчными буквами u, v и w. В сфере коммунального электроснабжения генераторы обычно выполняют с тремя обмотками. Обмотки u, v и w содержат соответственно один отводящий конец 9 и один конец 5 нулевой точки. Отводящие концы u, v и w выведены наружу через выводы 8 тока. При этом выводы 8 тока расположены на корпусе 2 газонепроницаемо и с высоким пробивным напряжением. Для выводов 8 тока относительно концов нулевой точки выбраны буквы x, y и z. В соответствии с уровнем техники концы x, y и z нулевой точки электрически соединены между собой и над образованным таким образом концом нулевой точки расположен (неизображенный) кожух нулевой точки.

На фиг. 2 схематично показаны лобовая часть 6 обмотки статора и пакет 7 железа.

Выполненная таким образом электродинамическая машина 1 содержит укрепленный с возможностью вращения ротор 4 и расположенный вокруг ротора 4 статор. Статор содержит обмотку статора с тремя обмотками. Обмотки содержат соответственно один отводящий конец 9 и один первый конец 10 нулевой точки, один второй конец 11 нулевой точки и один третий конец 12 нулевой точки. Первый конец 10 нулевой точки с помощью закорачивающей перемычки 13 электрически соединен со вторым концом 11 нулевой точки. Таким образом, концы 10, 11 и 12 объединены в одну нулевую точку 5. Эта нулевая точка 5 расположена внутри корпуса 2. Теперь закорачивающая перемычка 13 выполнена таким образом, что может производиться электрическое разъединение между концами 10, 11 и 12 нулевой точки.

Для этого закорачивающая перемычка 13 выполнена с возможностью движения в одном направлении 14. Это направление показано на фиг.2 в виде двойной стрелки. При этом закорачивающая перемычка 13 движется за пределами корпуса. При этом корпус 2 закрыт.

Движение закорачивающей перемычки 13 вверх ведет к вытягиванию закорачивающей перемычки 13 и, следовательно, к электрическому разъединению между первым концом 10 нулевой точки и вторым концом 11 нулевой точки.

На фиг. 3 показано изображение, развернутое на 90° относительно фиг. 2. Вторая закорачивающая перемычка 15 соединяет второй конец 11 нулевой точки с третьим концом 12 нулевой точки. В отношении второй закорачивающей перемычки 15 действует то же, что и для закорачивающей перемычки 13. Вытягивание в направлении 14 вверх ведет к электрическому разъединению между вторым концом 11 нулевой точки и третьим концом 12 нулевой точки.

В этом случае электрическое соединение становится вновь возможным, если как закорачивающая перемычка 13, так и вторая закорачивающая перемычка 15 двигаются вниз, так что с помощью закорачивающей перемычки обеспечивается соприкосновение между первой нулевой точкой и второй нулевой точкой. Таким же образом, если необходимо вновь обеспечить электрическое соединение, также должно производиться движение второй закорачивающей перемычки 15 вниз в направлении 14.

При этом движение закорачивающих перемычек 13 и 15 производится механически вне корпуса 2. Также представляется возможным, что движение закорачивающих перемычек 13, 15 внутри корпуса происходит электрически.

Закорачивающая перемычка 13 соединяют с немагнитным рычажным механизмом 16 с устройством 17 для подъема и опускания.

Чтобы теперь в случае сервисного обслуживания обеспечить возможность проведения измерений, выполнены измерительные линии 18, 19 и 20, которые электрически выводят концы 10, 11 и 12 нулевой точки через места 21, 22 и 23 наружу за пределы корпуса 2.

Измерительная линия 18 соединяет конец 10 нулевой точки с местом 21 измерения. Измерительная линия 19 соединяет конец 11 нулевой точки с местом 22 измерения. Измерительная линия 20 соединяет конец 20 нулевой точки с местом 23 измерения.

Таким образом, преобразователи тока прокладывают внутрь. Для обеспечения возможности измерений на отдельных фазах после разъединения концов 10, 11 и 12 нулевой точки с помощью закорачивающих перемычек 13 и 15 контактные места отдельных присоединений нулевой точки прокладывают наружу с помощью выводов измерительного тока. Там после гальванического разъединения присоединений фаз они могут использоваться в выводной области генератора для желаемых электрических измерений обмотки статора.

Claims

1. Электродинамическая машина (1),

содержащая установленный с возможностью вращения ротор (4) и расположенный вокруг ротора (4) статор и расположенный вокруг статора корпус (2),

причем статор содержит обмотку статора с тремя катушками,

причем катушки содержат соответственно один отводящий конец (9) и один конец (10, 11, 12) нулевой точки,

причем концы (10, 11, 12) нулевой точки с помощью закорачивающей перемычки (13, 15) соединены между собой к виду одной нулевой точки (5),

причем нулевая точка (5) расположена за пределами корпуса (2),

причем закорачивающая перемычка (13, 15) выполнена с возможностью электрического разъединения между концами (10, 11, 12) нулевой точки,

отличающаяся тем, что электрическое разъединение осуществляется посредством перемещения закорачивающей перемычки (13, 15), причем закорачивающая перемычка (13, 15) выполнена с возможностью перемещения за пределами корпуса (2).

2. Электродинамическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что концы (10, 11, 12) нулевой точки посредством измерительных линий (18, 19, 20) выведены наружу за пределы корпуса (2) через места (21, 22, 23) измерения.

3. Электродинамическая машина по п. 2, отличающаяся тем, что электрическое разъединение осуществляется посредством вытягивания закорачивающей перемычки (13, 15) в одном направлении.

4. Электродинамическая машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что электрическое соединение между концами (10, 11, 12) нулевой точки осуществляется посредством нажима в направлении (14) к концам (10, 11, 12) нулевой точки.

5. Электродинамическая машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что движение закорачивающей перемычки (13, 15) осуществляется механически за пределами корпуса (2).

6. Электродинамическая машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что движение закорачивающей перемычки (13, 15) осуществляется электрически за пределами корпуса (2).

7. Электродинамическая машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что закорачивающая перемычка (13, 15) соединена с, по существу, немагнитным рычажным механизмом (16) и рычажный механизм (16) соединен с устройством (17) для подъема и опускания.

8. Электродинамическая машина по п. 7, отличающаяся тем, что устройство (17) содержит двигатель.

9. Электродинамическая машина по любому из пп. 1-3, 8, отличающаяся тем, что концы (10, 11, 12) нулевой точки с выводами (8) измерительного тока расположены за пределами корпуса (2).

10. Электродинамическая машина по п. 4, отличающаяся тем, что концы (10, 11, 12) нулевой точки с выводами (8) измерительного тока расположены за пределами корпуса (2).

11. Электродинамическая машина по п. 5, отличающаяся тем, что концы (10, 11, 12) нулевой точки с выводами (8) измерительного тока расположены за пределами корпуса (2).

12. Электродинамическая машина по п. 6, отличающаяся тем, что концы (10, 11, 12) нулевой точки с выводами (8) измерительного тока расположены за пределами корпуса (2).

13. Электродинамическая машина по п. 7, отличающаяся тем, что концы (10, 11, 12) нулевой точки с выводами (8) измерительного тока расположены за пределами корпуса (2).

14. Электродинамическая машина по п. 9, отличающаяся тем, что она содержит преобразователи тока для измерения на отдельных фазах одной нулевой точки (5).

15. Электродинамическая машина по пп. 10-13, отличающаяся тем, что она содержит преобразователи тока для измерения на отдельных фазах одной нулевой точки (5).