端部绕组电晕放电保护制造技术

一种端部绕组电晕放电保护。一种旋转电机的绕组，包括导体和包围该导体的主绝缘，布置在主绝缘的外表面上的端部绕组电晕放电保护，该端部绕组电晕放电保护包括第一层，其特征在于，第一层的表面电阻在10Ohm到80Ohm的范围中，且该端部绕组电晕放电保护还包括布置在第一层的外表面上的第二层，其中，该第二层由半导体材料制成，且其中，第三层布置在第二层的外表面上，且由中等电阻材料制成。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种端部绕组电晕放电保护。一种旋转电机的绕组，包括导体和包围该导体的主绝缘，布置在主绝缘的外表面上的端部绕组电晕放电保护，该端部绕组电晕放电保护包括第一层，其特征在于，第一层的表面电阻在10Ohm到80Ohm的范围中，且该端部绕组电晕放电保护还包括布置在第一层的外表面上的第二层，其中，该第二层由半导体材料制成，且其中，第三层布置在第二层的外表面上，且由中等电阻材料制成。【专利说明】端部绕组电晕放电保护
本公开涉及发电机的定子或者发电机的转子绕组。更具体而言，本公开涉及异步电机的转子的改进的端部绕组电晕放电保护。
技术介绍
现有技术电能转换依赖于具有处于50Hz或者60Hz频率的交流电(AC)和从几百伏特到几十万伏特范围的电压水平的三相电网。旋转机械能到电能的转换以及反过来(的转换)分别通过发电机以及通过马达来实现。那些旋转电机可分为异步和同步设备。这样的电机的三相绕组包括铜导体，其需要主绝缘(groundwall insulat1n,接地壁绝缘)，特别是在槽段中。当增加这种电机的额定功率输出时，电压水平升高，以便最小化材料的使用以及最大化效率。 具有高于1000V的电压水平的电机除了主绝缘之外需要槽段中的特别的场分级措施。对于控制主绝缘的两侧上的电容性电流以及由旋转的磁场引起的轴向电压来说，槽电晕放电保护是必须的。因此，槽电晕放电保护在绕组的外表面上建立电极。其100Ω到10000 Ω的表面电阻确保了槽电晕放电保护到接地槽壁的持续的电连接，并且限制了轴向电流。此外，在端部绕组处，第二种场分级技术变得必须，以便控制从接地槽段到端部连接的电压降。端部连接甚至可处于高电压电势。用于端部绕组电晕放电保护的通常使用的解决方案采用具有非线性电阻特性的电阻场分级材料。 端部绕组电晕放电保护和槽电晕放电保护两者都设计为以如下方式控制表面电流:不会发生可见的放电(电晕放电、电弧放电)，且实现电机的安全和长期的运行。这些系统对各电机供应商而言是众所周知的，且考虑到电机设计，它们是关键技术。从利用高电压旋转电机进行电能转换开始，它们已被开发，且已被优化。对于从16 2/3Hz到60Hz范围的AC正弦电压而言，端部绕组和槽电晕放电保护系统是意义明确的。 同步旋转电机通过转子极绕组产生磁场。转子极的数量和定子磁场的频率限定了旋转电机的每分钟转数(rpm)。 随着新的功率变换器的出现，马达的转子以及发电机的转子可被供有具有各不相同的频率和相位角的(正弦)电流和电压。因此，每分钟转数现在可在很大程度上有所不同。取决于功率变换器的类型，电流或者电压形状可能不再是正弦的。作为代替，电流的或者电压的形状由脉宽调制(PWM)来确定。 脉宽调制涉及在不同的电压水平之间的切换，并且导致电压的迅速变化(高dU/dt)。结果，与50Hz或者60Hz处的正弦电压相比，电容性电流和电压将更高。此外，切换频率典型地在几百Hz的范围中。由于这些挑战,主绝缘的以及还有槽电晕放电保护的和端部绕组电晕放电保护的设计会改变。必须有新的设计和技术开发来满足这些要求。 在抽水蓄能电站(PSP) (pump storage plants)中，标准同步电机可由双馈异步电机代替。这种类型的电机允许可变速度运行。在这种情况下，标准同步电机的旋转部分由三相高电压(处于约4-5kV)绕组代替，该三相高电压绕组由功率变换器供馈。电压变化则以dU/dt 乂 lkV/^s以及几百Hz的切换频率发生。 用于支承绕组的标准设计一般采用玻璃纤维绳索和板。对于双馈异步电机的转子绕组，由于离心力和振动引起的高的机械应力要求使用钢材料以用于机械支承。这些支承材料的该导电性在端部绕组区域中导致新的电气问题。 本公开以提供前述需要以及克服前述困难为目的。
技术实现思路
目的是一种系统，其允许控制端部绕组的表面上的功率变换器驱动的脉冲引起的电压降。最终目的是控制电压降，使得不发生放电。 该解决方案还需要确保任何表面电流流到定子芯，而且不流过支承端部绕组的金属螺栓。由于接触电弧放电引起的腐蚀否则将成为问题。 该目的以及其它目的由根据本申请权利要求1的端部绕组电晕放电保护实现。 此外，两个金属螺栓之间的空间是有限的。绕组内部的铜导体的截面由最大电流给出且不能改变。绕组的主绝缘的厚度也是由于电介质约束而给出的。从而，考虑到绕组组件的空间要求，新的端部绕组电晕放电保护必须尽可能薄。 本公开的又一个目的是提供可由带层以及由涂料层制成的端部绕组电晕放电保护。 本公开的又一个目的是提供一种端部绕组电晕放电保护，在其端部连接器处，该端部绕组电晕放电保护可承受4kV到5kV的(正弦)AC电压。 本公开的又一个目的是提供适用于承载直至3kA电流的绕组的端部绕组电晕放电保护。 本公开的另一个目的是提供具有上述端部绕组电晕放电保护的电机。 本公开的又一个目的是该电机是异步电机。 本公开的另一个目的是提供一种电机，其具有应用于该电机的转子的上述端部绕组电晕放电保护。 本公开的另一个目的是提供一种电机，其具有应用于该电机的定子的上述端部绕组电晕放电保护。 本公开的又一个目的是提供一种电机，其端部绕组可由钢结构支承。 【专利附图】【附图说明】 前述目的以及本专利技术的许多伴随的优点将变得更容易理解，因为当结合附图参照以下详细描述时，同样的内容变得更好理解，其中:图1提供了具有端部绕组电晕放电保护的绕组的三维图。 图2是具有端部绕组的绕组的示意图。图2还描绘了端部绕组的机械支承。 参考标号:I 一束绳2主绝缘3端部绕组电晕放电保护的最内层 4端部绕组电晕放电保护的中间层 5端部绕组电晕放电保护的最外层 6端部绕组 7金属螺栓8槽段之前的弯曲部分 9槽段10端部连接器之前的弯曲部分 11端部连接器。 【具体实施方式】 图1是具有端部绕组电晕放电保护的绕组的三维图示。一束绳I布置在绕组的中央且形成导体。绳优选地由铜或者铜合金制成，并且携带穿过绕组的电流。典型地，旋转电机的绕组携带若干kA的电流。那些电流可为交流电以及直流电。 绳典型地处于几百V到若干kV范围的电势。这就是为什么绳必须相对于外部被电气绝缘的原因。绕组的主绝缘2确保了这样的电气绝缘。主绝缘的厚度取决于的绳的电压。典型地，主绝缘的厚度为若干毫米。 该端部绕组电晕放电保护由三个层3，4，5制成。最内层3是高导电性层。其表面电阻在10 Ω IlJ 200 Ω的范围中。更优选地，最内层的表面电阻在20 Ω到80 Ω的范围中。还更优选地，最内层的表面电阻在30Ω到80Ω的范围中。该层的目的是限制沿着端部绕组的表面的电压差。这与由功率变换器供馈的电机尤其相关，其中，电压的急剧升高(dU/dt)可导致端部绕组电晕放电保护的表面上的过量的电容性电流和/或电压。 第二层4是由半导体材料制成的。穿过该层的电流非线性地依赖于电压。该层的目的是限制垂直于端部绕组的表面的电流。这就是为什么垂直于表面的该层的电阻关键的原因。该电阻典型地在ΙΟΟΜΩ/mm2到106MQ/mm2的范围中。更优选地，电阻在ΙΟΟΟΜΩ/mm2到15MΩ/mm2的范围中。还更优选地，电阻在ΙΟΟΟΜΩ/m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转电机的绕组，包括导体和包围所述导体的主绝缘，布置在所述主绝缘的外表面上的端部绕组电晕放电保护，所述端部绕组电晕放电保护包括第一层，其特征在于，所述第一层的表面电阻在10Ohm到200Ohm的范围中，且所述端部绕组电晕放电保护还包括布置在所述第一层的外表面上的第二层，其中，所述第二层由半导体材料制成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A科伊普弗勒，J波希，T鲁冈德，
申请(专利权)人：阿尔斯通再生能源技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR