Claims (40)
1. Вращающаяся электрическая машина высокого напряжения, содержащая статор (6), ротор (7) и, по меньшей мере, одну обмотку (1), намотанную на статоре, имеющую внутреннее электропроводящее средство (3) и окружающую электрическую изоляцию (4), отличающаяся тем, что указанное электропроводящее средство содержит проводящее средство (32) и охлаждающее средство (31) для охлаждения проводящего средства (32) для повышения удельной электропроводности проводящего средства, и тем, что указанная электрическая изоляция (4) является твердой и содержит отстоящие друг от друга внутренний и наружный слои (35, 36), каждый из которых обладает полупроводниковыми свойствами и, между указанными внутренним и наружным слоями, промежуточный слой (37) электроизолирующего материала.1. A rotating electric high-voltage machine containing a stator (6), a rotor (7) and at least one winding (1) wound on a stator, having an internal electrically conductive means (3) and surrounding electrical insulation (4), characterized the fact that the conductive means comprises a conductive means (32) and a cooling means (31) for cooling the conductive means (32) to increase the conductivity of the conductive means, and the fact that the specified electrical insulation (4) is solid and contains spaced different from each other, the inner and outer layers (35, 36), each of which has semiconductor properties and, between the indicated inner and outer layers, an intermediate layer (37) of electrically insulating material.
2. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что указанный полупроводниковый внутренний слой (35) электрически подсоединен к регулируемому электрическому потенциалу и находится, по существу, под тем же самым регулируемым электрическим потенциалом вдоль своей длины. 2. An electric machine according to claim 1, characterized in that said semiconductor inner layer (35) is electrically connected to an adjustable electric potential and is substantially under the same adjustable electric potential along its length.
3. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанный полупроводниковый наружный слой (36) подсоединен к регулируемому электрическому потенциалу вдоль своей длины. 3. An electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that said semiconductor outer layer (36) is connected to an adjustable electric potential along its length.
4. Электрическая машина по п. 3, отличающаяся тем, что указанный полупроводниковый наружный слой (36) подсоединен к указанному регулируемому электрическому потенциалу в отстоящих друг от друга областях вдоль длины наружного слоя. 4. An electric machine according to claim 3, characterized in that said semiconductor outer layer (36) is connected to said adjustable electric potential in spaced regions along the length of the outer layer.
5. Электрическая машина по п. 3 или 4, отличающаяся тем, что указанный регулируемый электрический потенциал является потенциалом земли. 5. An electric machine according to claim 3 or 4, characterized in that said adjustable electric potential is the potential of the earth.
6. Электрическая машина по п. 5, отличающаяся тем, что при подсоединении полупроводникового наружного слоя (36) к потенциалу земли электрическое поле машины как в пазах (10) обмоток, так и в областях лобовых частей обмоток будет близким к нулю. 6. An electric machine according to claim 5, characterized in that when connecting the semiconductor outer layer (36) to the earth potential, the electric field of the machine, both in the grooves (10) of the windings and in the areas of the frontal parts of the windings, will be close to zero.
7. Электрическая машина по п. 3 или 4, отличающаяся тем, что электрическая машина имеет более одной обмотки, намотанной на статор, и тем, что для каждой обмотки выбран отдельный регулируемый потенциал. 7. The electric machine according to claim 3 or 4, characterized in that the electric machine has more than one winding wound on the stator, and in that a separate adjustable potential is selected for each winding.
8. Электрическая машина по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что по меньшей мере, один из указанных полупроводниковых внутреннего и наружного слоев (35, 36) имеет, по существу, такой же коэффициент (α) теплового расширения, как указанный изолирующий слой (37). 8. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that at least one of said semiconductor inner and outer layers (35, 36) has substantially the same coefficient of thermal expansion (α) as said insulating layer (37).
9. Электрическая машина по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что каждая пара соседних слоев (35-37) указанной электрической изоляции прикреплены друг к другу, по существу, вдоль всех их поверхностей контакта. 9. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that each pair of adjacent layers (35-37) of the indicated electrical insulation are attached to each other, essentially along all their contact surfaces.
10. Электрическая машина по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что одна или каждая обмотка выполнена в виде кабеля (1). 10. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that one or each winding is made in the form of a cable (1).
11. Электрическая машина по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что указанное проводящее средство (32) содержит сверхпроводящее средство. 11. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-10, characterized in that the conductive means (32) contains a superconducting means.
12. Электрическая машина по п. 11, отличающаяся тем, что охлаждающее средство содержит центральное трубчатое опорное средство (31) для транспортировки криогенной охлаждающей текучей среды, например - жидкого азота, и тем, что сверхпроводящее средство (32) имеет удлиненную форму и обмотано вокруг трубчатого опорного средства. 12. An electric machine according to claim 11, characterized in that the cooling means comprises a central tubular support means (31) for transporting a cryogenic cooling fluid, for example liquid nitrogen, and in that the superconducting means (32) is elongated and wound around tubular support means.
13. Электрическая машина по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что указанное сверхпроводящее средство содержит сверхпроводящий материал, имеющий высокую переходную температуру (или высокотемпературный сверхпроводящий (ВТС) материал). 13. An electric machine according to claim 11 or 12, characterized in that said superconducting means comprises a superconducting material having a high transition temperature (or high temperature superconducting (HTS) material).
14. Электрическая машина по п. 13 при его зависимости от п. 12, отличающаяся тем, что ВТС-материал содержит ВТС-ленту или провод, намотанный вокруг трубчатого опорного средства (31). 14. An electric machine according to claim 13, depending on claim 12, characterized in that the PTS material comprises a PTS tape or wire wound around a tubular support means (31).
15. Электрическая машина по любому из пп. 1-14, отличающаяся тем, что предусмотрены теплорасширяющие средства (34) между указанным электропроводящим средством (3) и указанной окружающей электрической изоляцией (4). 15. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-14, characterized in that heat-expanding means (34) are provided between said electrically conductive means (3) and said surrounding electrical insulation (4).
16. Электрическая машина по п. 15, отличающаяся тем, что указанное теплорасширяющее средство содержит зазор (34) на расширение. 16. An electric machine according to claim 15, characterized in that said heat-expanding means comprises an expansion gap (34).
17. Электрическая машина по п. 16, отличающаяся тем, что зазор (34) на расширение содержит пустое пространство. 17. An electric machine according to claim 16, characterized in that the expansion gap (34) contains empty space.
18. Электрическая машина по п. 16, отличающаяся тем, что зазор (34) на расширение заполнен сжимаемым материалом, например, вспененным пластмассовым материалом. 18. An electric machine according to claim 16, characterized in that the expansion gap (34) is filled with compressible material, for example, foamed plastic material.
19. Электрическая машина по п. 18, отличающаяся тем, что указанный сжимаемый материал включает в себя электропроводный или полупроводниковый материал. 19. The electric machine of claim 18, wherein said compressible material includes an electrically conductive or semiconductor material.
20. Электрическая машина по любому из пп. 1-19, отличающаяся тем, что снаружи проводящего средства предусмотрено теплоизолирующее средство. 20. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-19, characterized in that an insulating means is provided outside the conductive means.
21. Электрическая машина, по любому из пп. 1-20, отличающаяся тем, что одна или каждая обмотка намотана в пазах (10) статора, образованных в статоре, и тем, что каждый паз (10) статора содержит некоторое число, по существу, круглых цилиндрических отверстий (12), проходящих в осевом и радиальном направлении снаружи друг от друга, причем каждая пара соседних отверстий (12) соединена сужающейся перешеечной частью (13). 21. The electric machine, according to any one of paragraphs. 1-20, characterized in that one or each winding is wound in the grooves (10) of the stator formed in the stator, and in that each groove (10) of the stator contains a number of essentially circular cylindrical holes (12) passing in axially and radially outward from each other, with each pair of adjacent holes (12) connected by a tapering isthmus part (13).
22. Электрическая машина по п. 21, отличающаяся тем, что радиусы указанных отверстий (12) каждого паза статора уменьшаются в направлении к ротору (7). 22. An electric machine according to claim 21, characterized in that the radii of said holes (12) of each stator groove are reduced in the direction of the rotor (7).
23. Электрическая машина по любому из пп. 1-22, отличающаяся тем, что указанная вращающаяся электрическая машина выполнена с возможностью подсоединения к одному или более уровням напряжения системы. 23. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-22, characterized in that the said rotating electric machine is configured to connect to one or more voltage levels of the system.
24. Электрическая машина по п. 23, отличающаяся тем, что одна обмотка снабжена отдельными ответвлениями для подсоединения к разным уровням напряжения системы. 24. The electric machine according to claim 23, characterized in that one winding is provided with separate branches for connection to different voltage levels of the system.
25. Электрическая машина по п. 23 или 24, отличающаяся тем, что предусмотрена отдельная обмотка для подсоединения к каждому уровню напряжения системы. 25. An electric machine according to claim 23 or 24, characterized in that a separate winding is provided for connecting to each voltage level of the system.
26. Электрическая машина по любому из пп. 1-25, отличающаяся тем, что указанный промежуточный слой (37) находится в плотном механическом контакте с каждым из указанных внутреннего и наружного слоев (35, 36). 26. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-25, characterized in that the said intermediate layer (37) is in tight mechanical contact with each of these inner and outer layers (35, 36).
27. Электрическая машина по любому из пп. 1-25, отличающаяся тем, что указанный промежуточный слой (37) соединен с каждым из указанных внутреннего и наружного слоев (35, 36). 27. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-25, characterized in that the intermediate layer (37) is connected to each of these inner and outer layers (35, 36).
28. Электрическая машина по п. 27, отличающаяся тем, что сила адгезии между указанным промежуточным слоем (37) и каждым из полупроводниковых внутреннего и наружного слоев (35, 36) имеет величину того же порядка, что и собственная прочность материала промежуточного слоя. 28. An electric machine according to claim 27, characterized in that the adhesion force between said intermediate layer (37) and each of the semiconductor inner and outer layers (35, 36) has the same magnitude as the intrinsic strength of the material of the intermediate layer.
29. Электрическая машина по п. 26 или 28, отличающаяся тем, что указанные слои (35-37) соединены вместе путем экструзии. 29. An electric machine according to claim 26 or 28, characterized in that said layers (35-37) are joined together by extrusion.
30. Электрическая машина по п. 29, отличающаяся тем, что внутренний и наружный слои (35, 36) полупроводникового материала и изолирующий промежуточный слой (37) нанесены вместе поверх проводящего средства (3) через мундштук для многослойной экструзии. 30. An electric machine according to claim 29, characterized in that the inner and outer layers (35, 36) of the semiconductor material and the insulating intermediate layer (37) are applied together over the conductive means (3) through the mouthpiece for multilayer extrusion.
31. Электрическая машина по любому из пп. 1-30, отличающаяся тем, что указанный внутренний слой (35) содержит первый пластмассовый материал, имеющий диспергированные внутри него первые электропроводящие частицы, указанный наружный слой (36) содержит второй пластмассовый материал, имеющий диспергированные внутри него вторые электропроводящие частицы, а указанный промежуточный слой (37) содержит третий пластмассовый материал. 31. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-30, characterized in that said inner layer (35) contains a first plastic material having first electrically conductive particles dispersed inside it, said outer layer (36) contains a second plastic material having second electrically conductive particles dispersed inside it, and said intermediate layer (37) contains a third plastic material.
32. Электрическая машина по п. 31, отличающаяся тем, что каждый из указанных первого, второго и третьего пластмассовых материалов содержит каучук на основе сополимера этилена и бутилакрилата, каучук на основе тройного сополимера этилена и пропилена с диеновым сомономером (КОТСЭПДС), каучук на основе сополимера этилена и пропилена (КОСЭП), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полипропилен (ПП), полибутилен (ПБ), сшитый полиэтилен (СПЭ), этилен-пропиленовый каучук (ЭПК) или кремний-органический каучук. 32. The electric machine according to p. 31, characterized in that each of the first, second and third plastic materials contains rubber based on a copolymer of ethylene and butyl acrylate, rubber based on a triple copolymer of ethylene and propylene with a diene comonomer (KOTSEPDS), rubber based copolymer of ethylene and propylene (COSEP), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polybutylene (PB), crosslinked polyethylene (SPE), ethylene-propylene rubber (EPA) or silicon-organic rubber .
33. Электрическая машина по п. 31, 32 или 33, отличающаяся тем, что указанные первый, второй и третий пластмассовые материалы имеют, по меньшей мере, по существу одинаковые коэффициенты теплового расширения. 33. An electric machine according to claim 31, 32 or 33, characterized in that said first, second and third plastic materials have at least substantially the same thermal expansion coefficients.
34. Электрическая машина по п. 31, 32 или 33, отличающаяся тем, что указанные первый, второй и третий пластмассовые материалы представляют собой один и тот же материал. 34. The electric machine according to p. 31, 32 or 33, characterized in that the said first, second and third plastic materials are one and the same material.
35. Электрическая машина по любому из пп. 1-34, отличающаяся тем, что она предназначена для применения при высоких напряжениях, обычно составляющих свыше 10 кВ, в частности - свыше 36 кВ, а предпочтительно - более 72,5 кВ и до очень высоких напряжений передачи, таких, как 400 - 800 кВ или выше. 35. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-34, characterized in that it is intended for use at high voltages, usually more than 10 kV, in particular more than 36 kV, and preferably more than 72.5 kV, and up to very high transmission voltages, such as 400 - 800 kV or higher.
36. Электрическая машина по любому из пп. 1-35, отличающаяся тем, что она предназначена для применения в диапазоне мощности свыше 0,5 МВА, предпочтительно 30 - 1000 МВА. 36. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-35, characterized in that it is intended for use in a power range above 0.5 MVA, preferably 30 to 1000 MVA.
37. Электрическая машина по любому из пп. 1-36, отличающаяся тем, что машину можно эксплуатировать с перегрузкой и до 100% в течение периода времени, превышающего 15 мин и достигающегося примерно двух часов. 37. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-36, characterized in that the machine can be operated with overload and up to 100% for a period of time exceeding 15 minutes and reaching about two hours.
38. Электрическая машина по любому из пп. 1-36, отличающаяся тем, что она соединена непосредственно с энергосетью через соединительные устройства и без промежуточного трансформатора между машиной и сетью. 38. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-36, characterized in that it is connected directly to the power grid through connecting devices and without an intermediate transformer between the machine and the network.
39. Электрическая машина по любому из пп. 1-36, отличающаяся тем, что регулирование напряжения вращающейся электрической машины осуществляется путем регулирования потока магнитного поля через ротор. 39. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-36, characterized in that the voltage regulation of the rotating electric machine is carried out by regulating the flow of the magnetic field through the rotor.
40. Электрическая машина по любому из пп. 1-36, отличающаяся тем, что машину можно эксплуатировать без механической нагрузки, и тем, что машина предназначена для компенсации индуктивной или емкостной нагрузки на сеть. 40. The electric machine according to any one of paragraphs. 1-36, characterized in that the machine can be operated without mechanical load, and the fact that the machine is designed to compensate for inductive or capacitive load on the network.