SE513385C2 - Roterande elektrisk maskin där statorlindningen utgörs av en högspänningskabel - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 513 385 2 varv, varvid de lindningskabeln upptagande spåren i statorplå- tarna blir djupa och mängden statorplåt stor.

Syftet med föreliggande uppfinning är att lösa ovan- stående problem och möjliggöra en maskin med mindre stator och därigenom en anläggning som är dimensionsmässigt, men inte ef- fektmässigt mindre. Detta syfte uppnås genom att maskinen en- ligt uppfinning erhållit i de patentkraven angivna känneteck- nen.

Uppfinningen skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar ett tvärsnitt genom en kabel, använd vid uppfinningen, fig. 2 visar ett axialsnitt genom en maskin enligt uppfinningen, utformad som en vattenkraftsgenerator, fig. 3 likaledes visar ett axialsnitt genom en annan utföringsform av maskinen enligt uppfinningen, 4 likaledes utföringsform av maskinen 5 likaledes utföringsform av maskinen fig. visar ett axialsnitt genom ännu en enligt uppfinningen och fig. visar ett axialsnitt genom ännu en enligt uppfinningen.

Uppfinningen är i första hand tänkt att användas vid och dess fördelar blir särskilt framträdande med en högspän- (fig. l) ett kärnan omslutande inre halvle- ningskabel 1 av det slag som är uppbyggd av en kärna med ett flertal kardeler 2, dande skikt 3, ett det inre halvledande skiktet omslutande isolerande skikt 4 och ett det isolerande skiktet omslutande yttre halvledande skikt 5. en diameter i intervallet 20-200 mm och en ledningsarea i Speciellt avses en dylik kabel med intervallet 80-3000 mmz. Kabeln omfattar i detta sammanhang således ej det yttre skyddshölje som normalt omger en kabel vid kraftdistribution.

Den isolerade ledaren eller högspänningskabeln som används vid föreliggande uppfinning är flexibel och böjlig och av det slag som närmare beskrivs i WO 97/45919 och WO 97/45847.

Ytterligare beskrivning av den isolerade ledaren eller kabeln finns i WO 97/45918, WO 97/45930 och WO 97/45931. l som visar den detalj som avser den isolerade att de I fig. ledaren eller kabeln, är de tre skikten utförda så, 10 15 20 25 30 35 513 385 3 vidhäftar varandra även då kabeln böjes. Den visade kabeln är flexibel och denna egenskap bibehålles hos kabeln under dess livslängd.

I fig. 1 visas i axialsnitt en första utföringsform av en roterande högspänningsmaskin enligt uppfinningen, i detta fall utformad som en vattenkraftsgenerator. axeln 6, som i detta fall är lagrad i ett enda styrlager 7, är På turbin- rotorekrarna 8 fästa. Dessa uppbär rotorn 9 med sin magnetise- ringslindning 10. Statorn 11 uppbäres underifrån på ett fast underlag 12, och statorlindningen 13 skjuter med sina härvän- dar 14 ut från statorn 11.

I jämförelse med tidigare föreslagna högspännings maskiner har alltså statorn och rotorn bytt plats på ömse sidor om luftgapet 15. Detta innebär att spårdjupet 16 för statorlindningen 13 blir mindre liksom mängden statorplåt för en given luftgapsdiameter 17.

Med 18 betecknas bromsar för rotorn 9, anordnade på det fasta underlaget 12 för friktionsingrepp med rotorn. De i fig. 1 visade pilarna antyder strömningen av kylluft genom statorn 11.

Polerna 21 på rotorn är utpräglade, och genom att dessa är placerade på rotorns 9 insida mot statorn 11 kan rotorringen utan risk köras med höga varvtal utan att några problem föreligger med dennas hållfasthet, som annars kan vara fallet i det högre varvtalsregistret.

I fig. 3-5 visas tre andra utföringsformer av maski- nen enligt uppfinningen, utformad som en vattenkraftsgenera- tor. Här framgår hur man på olika sätt kan utnyttja generator- gropen 22 mer eller mindre väl. I fig. 3 visas statorn 11 hängande i den fasta balken 19, medan rotorn 9 uppbäres av nedanför statorn anordnade ekrar 8. I detta fall krävs emel- lertid två styrlager 7 och 20 för axeln 6.

I fig. 3 rotorekrarna 8 är anordnade under statorn 11. 4 visas en variant av maskinen, där liksom i fig. Genom att ekrarna 8 lutar snett uppåt utnyttjas generatorgropen 22 bätt- re och totalhöjden blir mindre. Fortfarande krävs dock två styrlager 7 och 20. 10 15 20 25 513 385 4 I fig. 5 visas en ännu mer komprimerad variant med ännu mer lutande ekrar 8. Maskinen har därmed komprimerats så pass att man här kan nöja sig med ett styrlager 7.

Rotorn 9 och statorn ll kan vara sà dimensionerade att vid nominell spänning, nominell effektfaktor och övermag- netiserad drift de termiskt baserade stator- och rotorström- gränserna överskrids ungefär samtidigt. Det kan emellertid även vara sà dimensionerade att vid nominell spänning, nomi- nell effektfaktor och övermagnetiserad drift den termiskt baserade statorströmgränsen överskrids innan den termiskt baserade rotorströmgränsen överskrids. Maskinen har lämpligen vid nominell spänning, nominell effektfaktor och övermagne- tiserad drift 100% överlastkapacitet under två timmar. Den synkrona reaktansen i tvärled är lämpligen väsentligt mindre än den synkrona reaktansen i direktled. Maskinen är lämpligen utrustad med magnetiseringssystem, som möjliggör en negativ och positiv magnetisering.

I maskinen är lämpligen statorlindningens faser Y- kopplade. Därvid kan statorlindningens Y-punkt vara isolerad och skyddad från överspänningar med ventilavledare, Stator- lindningens Y-punkt kan emellertid även vara jordad med hjälp av ett tredjetonsfilter, alltså ett spärrfilter mellan Y-punkt och jord. Spärrfiltret kan då vara så utformat att det kraf- tigt minskar alternativt eliminerar tredjetonsströmmar genom maskinen, samtidigt som den dimensioneras så, att spänningar och strömmar begränsas vid fel i systemet. Tredjetonsfiltret kan vara skyddat mot överspänningar med ventilavledare, kopp- lad parallellt med tredjetonsfiltret.

Claims (7)

10 15 20 25 513 385 PATENTKRAV

1. Roterande elektrisk maskin med en magnetkrets för högspånning, kânnetecknad av en stator (ll), vars lindning består av högspänningskabel (1), och en rotor (9), som omger statorn (11), (1) omgiven av en fast isolator med ett inre skikt med halvledande varvid kabeln omfattar en böjlig ledare, egenskaper, en isolerande_del och ett yttre skikt med halv- isolerande egenskaper.

2. Maskin enligt patentkrav 1, kännetecknad av att skikten är inrättade att vidhäfta varandra, även då kabeln böjes.

3. Maskin enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad av att rotorn (9) är fast förbunden med maskinens axel (6) för ut- eller ingående rörelseenergi via förbi statorn (11) sig (17). p

4. Maskin enligt patentkravet 3, kânnetecknad av att stràckande ekrar statorn (11) uppbäres underifrån på ett fast underlag (12) och att rotorn (9) uppbäres ovanifràn av över statorn (11) från maskinaxeln (6) sig sträckande ekrar (8).

5. Maskin enligt patentkravet 3, kånnetecknad av att statorn (11) uppbäres ovanifràn av fasta radiella balkar (19) och att rotorn (9) uppbäres underifrån av under statorn (11) från maskinaxeln (6) sig sträckande ekrar (8).

6. Maskin enligt patentkravet 4 eller 5, kânnetecknad av att bromsarna (18) för rotorn är anordnade på det fasta underlaget (12) för friktionsingrepp med rotorn (9).

7. Maskin enligt något av patentkraven 1-6, kânnetecknad av att rotorn (9) uppbär utpräglade poler (21).