RU99119328A - Синхронная машина - Google Patents

Claims (38)

1. Синхронная машина с регулированием мощности и/или напряжения, содержащая статор с обмоткой статора и ротор с обмоткой возбуждения, отличающаяся тем, что обмотка статора содержит высоковольтный кабель с твердой изоляцией, а ротор выполнен так, что на графике допустимой мощности кривая обусловленного нагревом предела по току ротора пересекается с кривой обусловленного нагревом предела по току статора при коэффициенте мощности значительно ниже номинального или кривая обусловленного нагревом предела по току ротора проходит выше кривой обусловленного нагревом предела по току статора, причем машина снабжена средствами ограничения токов для предотвращения теплового повреждения.

2. Синхронная машина по п.1, отличающаяся тем, что средства ограничения токов содержат термоизмерительные элементы для определения температуры статора по меньшей мере в одной точке, критической к нагреву, и/или содержат устройство для измерения тока и устройство для измерения напряжения, предназначенные для измерения тока и напряжения статора, а также содержат схему регулирования, соединенную с термоизмерительными элементами и/или с устройством для измерения тока и устройством для измерения напряжения для уменьшения активной мощности или тока возбуждения, если температура, и/или ток статора или напряжение статора, превышает заранее заданные предельные значения.

3. Синхронная машина по п.2, отличающаяся тем, что термоизмерительные элементы включают по меньшей мере одно измерительное устройство, расположенное в такой точке в статоре, которая чувствительна к нагреву, для измерения температуры в этой точке.

4. Синхронная машина по п.3, отличающаяся тем, что измерительное устройство помещено на стенке паза внутри паза, предназначенного для обмотки статора.

5. Синхронная машина по п.2, отличающаяся тем, что термоизмерительные элементы включают устройство для оценки температуры, выполненное с возможностью определения температуры пластин статора в критической для нагрева точке на основе потерь в сердечнике и в проводниках, а также температуры хладагента, чтобы заставлять схему регулирования понижать ток возбуждения, если определяемая температура превышает заранее заданное предельное значение.

6. Синхронная машина по какому-либо из пп.2-5, отличающаяся тем, что термоизмерительные элементы включают устройства для оценки температуры, выполненные с возможностью определения температуры в проводниках и в существенных частях изоляции кабеля, исходя из потерь в проводниках.

7. Синхронная машина по какому-либо из пп.2-6, отличающаяся тем, что схема регулирования выполнена так, чтобы при увеличении температуры статора начинать уменьшение тока возбуждения при такой температуре, которая ниже максимально допустимой температуры статора.

8. Синхронная машина по какому-либо из пп.1-7, отличающаяся тем, что схема регулирования выполнена так, чтобы начинать уменьшение после того, как в течение заданного времени температура будет выше номинальной рабочей температуры, то есть температуры в номинальном режиме работы, на которую рассчитана машина, но ниже максимально допустимой температуры статора.

9. Синхронная машина по какому-либо из пп.1-8, отличающаяся тем, что схема регулирования выполнена так, что когда ток статора превышает предел тока статора, схема регулирования управляет током возбуждения так, чтобы выходное напряжение машины было равно требуемому рабочему напряжению, если время, в течение которого ток статора превышает предел тока статора, меньше максимально допустимого времени, а если максимально допустимое время превышено, то схема регулирования уменьшает ток возбуждения до тех пор, пока ток статора не станет равным пределу тока статора.

10. Синхронная машина по п.9, отличающаяся тем, что схема регулирования выполнена так, чтобы начинать уменьшение тока возбуждения с некоторой задержкой после превышения предела тока статора.

11. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что обмотка возбуждения снабжена дополнительными витками для увеличения напряжения магнитного полюса.

12. Синхронная машина по п.11, отличающаяся тем, что некоторая часть дополнительных витков выполнена в виде охлаждающих витков обмотки.

13. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что обмотка возбуждения выполнена с увеличенной площадью сечения проводников для обеспечения относительно низкой плотности тока в обмотке.

14. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что в ней установлены отдельные средства охлаждения обмотки возбуждения.

15. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что система охлаждения выполнена так, что она подключается для обеспечения принудительного охлаждения, если ток статора превышает предел тока статора или ожидается, что он его превысит, и/или если измеренная температура превышает заранее заданную предельную величину.

16. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что кабель является высоковольтным кабелем и содержит сердцевину из множества жил, внутренний полупроводящий слой, окружающий сердцевину, изолирующий слой, окружающий внутренний полупроводящий слой, и внешний полупроводящий слой, окружающий изолирующий слой.

17. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что высоковольтный кабель имеет диаметр в интервале 20-200 мм и сечение проводящей области в интервале 80-3000 мм².

18. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что обмотка в ней является гибкой, а упомянутые слои находятся в контакте друг с другом.

19. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что упомянутые слои выполнены из материалов с такой упругостью и таким соотношением между коэффициентами теплового расширения, что изменения объема слоев, вызываемые температурными флуктуациями во время работы, поглощаются за счет упругости материалов таким образом, что слои сохраняют свою адгезию друг к другу.

20. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что материалы упомянутых слоев имеют высокую упругость, предпочтительно с модулем упругости меньшим, чем 500 МПа, наиболее предпочтительно - меньшим, чем 200 МПа.

21. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что коэффициенты теплового расширения материалов упомянутых слоев имеют по существу одинаковую величину.

22. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что адгезия между слоями имеет по меньшей мере такую же величину, что и прочность наименее прочного из материалов.

23. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что каждый из полупроводящих слоев образует по существу одну эквипотенциальную поверхность.

24. Синхронная машина по какому-либо из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ротор имеет явно выраженные полюса.

25. Синхронная машина по какому-либо из пп.1-23, отличающаяся тем, что ротор является ротором цилиндрического типа.

26. Способ регулирования мощности и/или напряжения синхронной машины, выполненной в соответствии с каким-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что допускают работу машины при токе статора, превышающем обусловленный нагревом предел тока статора, в течение некоторого периода времени, меньшего, чем максимально допустимый предел времени, после чего перегрузку снижают за счет уменьшения активной мощности или тока возбуждения, или того и другого.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что машина способна работать без риска теплового повреждения при токе статора, превышающем по меньшей мере на 30% обусловленный нагревом предел тока статора в течение по меньшей мере 3 мин, при условии, что машина имела номинальную температуру до возникновения перегрузки.

28. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что машина способна работать без риска теплового повреждения при токе статора, превышающем по меньшей мере на 30% обусловленный нагревом предел тока статора в течение по меньшей мере 5 мин, при условии, что машина имела номинальную температуру до возникновения перегрузки.

29. Способ согласно какому-либо из пп.26-28, отличающийся тем, что машина способна работать без риска теплового повреждения при токе статора, превышающем обусловленный нагревом предел тока статора по меньшей мере на 50% в течение по меньшей мере 5 мин, а предпочтительно - превышающем обусловленный нагревом предел тока статора по меньшей мере на 80% в течение по меньшей мере 15 мин, при условии, что машина имела номинальную температуру до возникновения перегрузки.

30. Способ регулирования мощности и/или напряжения в синхронной машине, содержащей статор с обмоткой статора и ротор с обмоткой возбуждения, отличающийся тем, что обмотку статора наматывают кабелем, снабженным высоковольтной изоляцией, а ротор машины конструируют так, чтобы на графике допустимой мощности кривые обусловленных нагревом пределов по токам ротора и статора пересекались при величине коэффициента мощности, которая значительно ниже номинальной величины, причем активную мощность понижают, если ток статора увеличивается настолько, что возникает риск теплового повреждения.

31. Способ по п.30, отличающийся тем, что току статора разрешают превышать предел тока статора в течение заранее заданного максимального времени, причем если ток статора превышает предел тока статора, то активную мощность понижают до тех пор, пока ток статора не станет равным пределу тока статора, при условии, что время, в течение которого ток статора превышает предел тока статора, не превышает упомянутого максимально допустимого времени.

32. Способ по п. 31, отличающийся тем, что если ток статора превышает предел тока статора в течение времени, превышающего максимально допустимое время, активную мощность и ток возбуждения понижают, пока ток статора не станет равен пределу тока статора.

33. Способ по какому-либо из пп.30-32, отличающийся тем, что активную мощность уменьшают линейно.

34. Способ по какому-либо из пп.30-32, отличающийся тем, что активную мощность уменьшают линейно, если ток статора превышает предел тока статора, но не достигает заранее заданной второй предельной величины, превышающей предел тока статора, и уменьшают активную мощность как можно более быстро, если ток статора превышает упомянутую вторую предельную величину.

35. Способ по п. 33 или 34, отличающийся тем, что скорость уменьшения выбирают такой, чтобы предотвратить колебания мощности в электрической сети, а также повреждения турбин и других частей электростанции, в состав которой входит синхронная машина.

36. Способ по п. 33 или 34, отличающийся тем, что скорость уменьшения выбирают в зависимости от постоянной времени нагревания статора.

37. Способ по какому-либо из пп.33-36, отличающийся тем, активную мощность понижают в такой степени, чтобы поддерживать допустимое выходное напряжение машины.

38. Способ по какому-либо из пп.30-37, отличающийся тем, что предельной величиной коэффициента мощности является ноль.