PL189061B1 - Korpus nośny dla uzwojenia elektrycznego - Google Patents

Abstract

1. Korpus nosny dla uzwojenia elektrycznego, majacy powierzchnie no- sna, z która laczony jest przewód elek- tryczny uzwojenia elektrycznego, otoczo- nego substancja impregnacyjna, znamien- ny tym. ze powierzchnia nosna (2) jest co najmniej czesciowo pokryta powloka (4) dla zabezpieczenia przeciwjarzeniowego. FIG. 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest korpus nośny dla uzwojenia elektrycznego.

W niemieckim opisie patentowym nr DE 3636008 przedstawiony jest korpus nośny dla uzwojenia elektrycznego, mający powierzchnię nośną, z którą łączony jest przewód elektryczny uzwojenia elektrycznego, otoczonego substancją impregnacyjną.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 0481984 Bl znany jest układ uzwojenia przewodzącego dla dużej maszyny elektrycznej, zwłaszcza dla turbogeneratora. Układ uzwojenia elektrycznego jest tak zbudowany, że w korpusie nośnym znajdują się rowki, z których każdy zawiera przewód elektryczny. Przewody elektryczne są izolowane i zamocowane w rowkach za pomocą odpowiednich środków. Układ uzwojenia elektrycznego jest metodą zupełnego nasycania otoczony utwardzalnym wypełniaczem, na przykład żywicą syntetyczną. Początkowo płynny wypełniacz utwardza się w temperaturze pomiędzy około 100 i 200°C. Po utwardzeniu zestalony do zwartego ciała układ uzwojenia przewodzącego oziębia się do temperatury pokojowej. Dochodzi przy tym do skurczów cieplnych. Powodują one naprężenia rozciągające wewnątrz układu. Może przy tym dojść do powstawania pęknięć. Na pęknięciach tych mogą występować wyładowania jarzeniowe, które zwłaszcza po upływie pewnego czasu mogą powodować uszkodzenia izolacji przewodów. Jak przedstawiono w europejskim opisie

189 061 patentowym nr EP 0481984 BI, powstawanie tych pęknięć powinno być koncentrowane w sposób kontrolowany w obszarze, w którym powinny występować jedynie nieszkodliwe niskie natężenia pola elektrycznego. W tym celu na izolację przewodu nawija się półprzewodzącą taśmę, stanowiącą pierwszą warstwę półprzewodzącą. Na tę pierwszą warstwę półprzewodzącą nawija się drugą warstwę półprzewodzącą, połączoną elektrycznie z pierwszą warstwę półprzewodzącą.

Pomiędzy obiema warstwami półprzewodzącymi umieszczona jest przepuszczalna dla wypełniacza warstwa rozdzielcza. Warstwa rozdzielcza, zawierająca korzystnie taśmę mikową, stanowi miejsce zadanego pękania, w związku z czym uwarunkowane termicznie naprężenia powodują pęknięcia w zasadzie tylko na warstwie rozdzielczej. Warstwa rozdzielcza leży w obszarze niskich lub zanikających natężeń pola elektrycznego, ponieważ jest usytuowana pomiędzy obiema, połączonymi elektrycznie warstwami półprzewodzącymi. Obie warstwy półprzewodzące mają w przybliżeniu jednakowy potencjał, wskutek czego obszar pomiędzy obiema warstwami półprzewodzącymi jest w przybliżeniu bezpotencjałowy, a zatem w przybliżeniu również pozbawiony pola elektrycznego. W związku z tym na pęknięciach, skoncentrowanych w obszarze warstwy rozdzielczej, nie dochodzi do niekorzystnych wyładowań jarzeniowych.

W niemieckim zgłoszeniu patentowym nr DE 4219064 Al opisany jest układ zabezpieczenia przeciwjarzeniowego dla uzwojenia stojana maszyny elektrycznej. W przedstawionym uzwojeniu stojana otoczony główną izolacją przewód elektryczny jest umieszczony w rowku pakietu blach. Rowek ten ma ściankę. Główna izolacja jest otoczona pierwszą powłoką zabezpieczenia przeciwjarzeniowego z półprzewodzącego materiału. Na tę pierwszą powłokę zabezpieczenia przeciwjarzeniowego nakłada się drugą powłokę zabezpieczenia przeciwjarzeniowego. Druga powłoka zabezpieczenia przeciwjarzeniowego przylega do ścianki rowka. Powłoka ta jest tak obrobiona, że odpycha żywicę impregnacyjną, którą jest nasycone uzwojenie stojana, wskutek czego druga powłoka zabezpieczenia przeciwjarzeniowego nie skleja się ani z pierwszą powłoką zabezpieczenia przeciwjarzeniowego, ani tez ze ścianką rowka. Dzięki temu spowodowane temperaturą różnice wydłużeń pomiędzy przewodem elektrycznym i pakietem blach mogą w dużej mierze istnieć bez naprężeń mechanicznych. Zapobiega to w znacznym stopniu powstawaniu pęknięć, na których mogą zachodzić wyładowania jarzeniowe.

Celem wynalazku jest opracowanie korpusu nośnego dla uzwojenia elektrycznego.

Korpus nośny dla uzwojenia elektrycznego, mający powierzchnię nośną z którą łączony jest przewód elektryczny uzwojenia elektrycznego, otoczonego substancją impregnacyjną według wynalazku charakteryzuje się tym, ze powierzchnia nośna jest co najmniej częściowo pokryta powłoką dla zabezpieczenia przeciwjarzeniowego.

Korzystnie powłoka i substancja impregnacyjna wykazują względem siebie słabe własności adhezyjne.

Korzystnie powłoka jest z materiału o małej przewodności elektrycznej.

Korzystnie powłoka jest z materiału odkształcalnego sprężyście, który wypełnia przestrzeń pomiędzy powierzchnią nośną i przewodem elektrycznym, powstającą zwłaszcza wskutek wydłużenia cieplnego.

Korzystnie powłoka zawiera silikon. Może ona się składać z kauczuku silikonowego lub lakieru silikonowego, zwłaszcza sieciującego w temperaturze pokojowej.

Korzystnie powłoka ma grubość od 10 pm do 1 mm.

Korzystnie korpus nośny ma postać pakietu blach dla uzwojenia stojana generatora, zwłaszcza turbogeneratora o mocy większej niż 10 MVA.

Korzystnie stojan turbogeneratora ma uzwojenie z przewodem prądowym, przy czym uzwojenie elektryczne stanowi uzwojenie stojana, zaś przewód elektryczny stanowi przewód prądowy stojana.

Korzystnie korpus nośny ma powierzchnię, w której znajduje się rowek ze ścianką, stanowiącą powierzchnię nośną..

Korzystnie korpus nośny ma pasek osłaniający, zamykający rowek i mający skierowaną do rowka, wewnętrzną powierzchnię, pokrytą co najmniej częściowo powłoką.

189 061

Korzystnie korpus nośny ma pośredni suwak z powierzchnią, dzielący rowek na dwie części, przy czym powierzchnia suwaka pośredniego jest co najmniej częściowo pokryta powłoką.

Korpus nośny według wynalazku pozwala w prosty sposób wykonać takie uzwojenie elektryczne, w którym istnieje skuteczne zabezpieczenie przeciwjarzeniowe. Szczególna zaleta powłoki na nośnej powierzchni korpusu nośnego zawiera się w znacznym uproszczeniu wykonania przewodu elektrycznego do montażu na korpusie nośnym względnie w korpusie nośnym. Z reguły wymagane jest jedynie zaizolowanie przewodu elektrycznego i zaopatrzenie tej izolacji w pojedynczą warstwę zabezpieczenia przeciwjarzeniowego, na przykład półprzewodzącą taśmę. Przy wytwarzaniu przewodu elektrycznego można tutaj pominąć dodatkowe środki, zapobiegające powstawaniu pęknięć lub służące do kontrolowanego powstawania pęknięć. Oznacza to oszczędność czasu i obniżenie kosztów.

Jeżeli pomiędzy powłoką i substancją impregnacyjną występuje nieznaczna przyczepność, wówczas zmniejsza to niebezpieczeństwo powstawania pęknięć, jakie mogą się tworzyć wskutek naprężeń mechanicznych. Takie naprężenia mechaniczne spowodowane są zwłaszcza różnymi wydłużeniami cieplnymi przewodu elektrycznego i korpusu nośnego. Lepsze zabezpieczenie przeciwjarzeniowe osiąga się dzięki temu, że powłoka po nasyceniu substancją impregnacyjną wytwarza niewielką przyczepność pomiędzy korpusem nośnym i przewodem elektrycznym. W ten sposób bowiem unika się naprężeń mechanicznych, jakie mogłyby być spowodowane różnymi wydłużeniami cieplnymi korpusu nośnego i przewodu elektrycznego w przypadku sklejenia tych dwóch elementów na stałe. Wskutek tego nie dochodzi w ogóle lub jedynie w nieznacznym stopniu do powstawania pęknięć, na których mogłyby zachodzić wyładowania jarzeniowe.

Powłoka, która słabo przewodzi prąd elektryczny, wspomaga zabezpieczenie przeciwjarzeniowe, ponieważ nie występują lokalne zgromadzenia ładunków, a co za tym idzie, lokalne silne pola elektryczne. Słaba przewodność sprawia, że nie są indukowane znacząco silne prądy wirowe.

Jeżeli, powłoka jest tak odkształcalna sprężyście, że powstająca, zwłaszcza wskutek wydłużenia cieplnego, przestrzeń pomiędzy powierzchnią nośną i przewodem elektrycznym jest wypełniana tą powłoką, wówczas przy cieplnym skurczu przewodu elektrycznego i/lub korpusu nośnego nie powstaje szczelina, na której mogłoby dochodzić do wyładowań jarzeniowych. Odkształcalna sprężyście powloką kompensuje skurcz w ten sposób, że powłoka zwiększa swoją grubość, wskutek czego nie dochodzi do powstania szczeliny.

Powłoka zawiera korzystnie silikon, zwłaszcza kauczuk silikonowy lub lakier silikonowy, w szczególności sieciujący w temperaturze pokojowej. Lakier silikonowy względnie kauczuk silikonowy są substancjami szczególnie nadającymi się na wspomnianą powłokę. Powłoką ta może jednak również zawierać inne substancje, korzystnie dodatek nadający jej cechy półprzewodzące.

Jeżeli korpus nośny ma powierzchnię, w której znajduje się rowek ze ścianką, stanowiącą powierzchnię nośną, przy czym rowek ten jest korzystnie zamknięty paskiem osłaniającym, zaopatrzonym w skierowaną do rowka, wewnętrzną powierzchnię, pokrytą co najmniej częściowo powłoką, wówczas z reguły przewód elektryczny jest ułożony w rowku korpusu nośnego i zabezpieczony wspomnianym paskiem osłaniającym, który zapobiega przesunięciu przewodu w kierunku promieniowym. Naprężenia mechaniczne, spowodowane uwarunkowanym cieplnie przesunięciem pomiędzy przewodem elektrycznym i paskiem osłaniającym, można wyeliminować w ten sposób, że wewnętrzna powierzchnia paska jest pokryta powłoką.

Korpus nośny ma korzystnie pośredni suwak z powierzchnią, dzielący rowek na dwie części, przy czym powierzchnia suwaka pośredniego jest co najmniej częściowo pokryta powłoką. W turbogeneratorze dwa przewody elektryczne mogą być umieszczone w rowku jeden nad drugim. Najpierw montuje się przy tym przewód dolny, zabezpieczając go przed promieniowym przesunięciem za pomocą suwaka pośredniego. Nad suwakiem pośrednim montuje się drugi przewód elektryczny. Naprężenia mechaniczne, spowodowane uwarunkowanym cieplnie przesunięciem pomiędzy przewodem elektrycznym i suwakiem pośrednim, można wyeliminować, pokrywając powłoką całą powierzchnię suwaka pośredniego lub część jego powierzchni.

189 061

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia korpus nośny dla uzwojenia elektrycznego, fig. 2 - fragment korpusu nośnego z fig. 1, fig. 3 - rowek korpusu nośnego z wbudowanymi przewodami elektrycznymi, fig. 4 - fragment przewodu elektrycznego, graniczącego ze ścianką rowka, w przekroju, oraz fig. 5 - fragment przewodu elektrycznego z fig. 4 po skurczu cieplnym.

Na wszystkich figurach rysunku jednakowe odnośniki mają to samo znaczenie.

Na figurze 1 ukazany jest schematycznie korpus nośny 1 w postaci pakietu blach dla uzwojenia stojana turbogeneratora. Stanowi on pusty wewnątrz, ustawiony wzdłuż osi 1A cylinder o wewnętrznej powierzchni IB i zewnętrznej powierzchni 1C. Wewnętrzna powierzchnia IB i zewnętrzna powierzchnia 1C stanowią część powierzchni ID korpusu nośnego. Na wewnętrznej powierzchni IB rozciąga się wzdłuż osi 1A, na całej długości korpusu nośnego 1, kilka usytuowanych w jednakowych odstępach względem siebie, rowków 8 o prostokątnych przekrojach. Przy zastosowaniu takiego korpusu nośnego 1 w nie przedstawionym turbogeneratorze w każdy z rowków 8 włożony jest jeden przewód elektryczny 3 (patrz fig. 3) względnie dwa, leżące jeden nad drugim, przewody elektryczne 3 A, 3B. Przewody elektryczne 3 są połączone ze sobą, tworząc nie przedstawione uzwojenie elektryczne. Dalsze szczegóły są objaśnione w odniesieniu do fig. 3. Gotowe, nie przedstawione uzwojenie elektryczne wraz z korpusem nośnym 1 zostaje otoczone substancją impregnacyjną przy użyciu metody zupełnego nasycania. Substancja impregnacyjna zostaje utwardzona. Po utwardzeniu substancji impregnacyjnej powstaje zwarte, stanowiące całość, ciało stałe.

Na figurze 2 ukazany jest we fragmencie korpusu nośnego 1 z fig. 1 rowek 8 Rowek ten ma ścianki 8A, 8B i 8C. Ścianki 8A, 8B i 8C stanowią część powierzchni nośnej 2. Na ściance 8A rowka umieszczona jest powłoka 4. Powłoka 4 jest powłoką słabo przewodzącą prąd elektryczny i odkształcalną sprężyście w kierunku prostopadłym do powierzchni 8A.

Na figurze 3 ukazany jest, odpowiadający fig. 2, fragment z dwoma, umieszczonymi jeden nad drugim w rowku 8, przewodami elektrycznymi 3A, 3B. Każdy z przewodów elektrycznych 3A, 3B jest otoczony odpowiednią izolacją 5. Na izolację 5 jest nawinięta słabo przewodząca taśma 6 zabezpieczenia przeciwjarzeniowego. Dolny przewód 3 A jest zabezpieczony przed przesunięciem w kierunku promieniowym w górę za pomocą pośredniego suwaka 9 o powierzchniach 9A, 9B. Z pośrednim suwakiem 9 połączony jest górny przewód 3B. Ten z kolei jest zabezpieczony przed promieniowym przesunięciem w górę za pomocą paska osłaniającego 7 o wewnętrznej powierzchni 7A. Powierzchnię nośną 2 stanowi w tym przykładzie wykonania wewnętrzna powierzchnia 7A paska osłaniającego 7, powierzchnie 9A, 9B suwaka pośredniego i ścianki 8A, 8B i 8C rowka. W tym przykładzie wykonania wszystkie te powierzchnie są pokryte powłoką 4. Powłoką 4 można jednak pokryć tylko niektóre z tych powierzchni lub ich części, natomiast pozostałe powierzchnie lub pozostałe części tych powierzchni pozostawić bez powłoki. Przy zupełnym nasycaniu tak wykonanego uzwojenia elektrycznego substancja impregnacyjna przywiera jedynie nieznacznie do powłoki 4. Dzięki temu nie dochodzi do powstawania pęknięć wskutek naprężeń mechanicznych, spowodowanych różnymi wydłużeniami cieplnymi przewodu elektrycznego 3 z jednej strony i korpusu nośnego 1 z drugiej strony. W ten sposób powstaje skuteczne zabezpieczenie przeciwjarzeniowe, ponieważ nie dochodzi do wyładowań jarzeniowych na pęknięciach.

Na figurze 4 ukazany jest obszar styku pomiędzy przewodem elektrycznym 3 i korpusem nośnym 3 we fragmencie przekroju, prostopadłego do przewodu elektrycznego 3. W stanie nagrzanym, zwłaszcza przy utwardzaniu substancji impregnacyjnej, powłoka 4 zostaje ściśnięta pomiędzy zewnętrzną taśmą 6 zabezpieczenia przeciwjarzeniowego otoczonego izolacją 5 przewodu elektrycznego 3 i ścianką 8B rowka 8 w korpusie nośnym 1. Po utwardzeniu substancji impregnacyjnej dochodzi do oziębienia, a zatem do skurczu cieplnego zarówno przewodu elektrycznego 3, jak też korpusu nośnego 1. Stan ten jest przedstawiony na fig. 5. Odstęp pomiędzy przewodem elektrycznym 3 i korpusem nośnym 1 jest tu większy w porównaniu do nagrzanego stanu z fig. 4. Taki większy odstęp powoduje zwiększenie przestrzeni pomiędzy przewodem elektrycznym 3 i korpusem nośnym 1 wypełnionej powłoką 4, ponieważ jest ona odkształcalna sprężyście. Jest to widoczne na grubości powłoki 4, powiększonej w porównaniu do fig. 4. W ten sposób pomiędzy przewodem elektrycznym 3 i korpusem nośnym 1 nie powstaje szczelina, której mogłoby dochodzić do wyładowań jarzeniowych.

189 061

FIG.3

189 061

FIG.5

189 061

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Korpus nośny dla uzwojenia elektrycznego, mający powierzchnię nośną, z którą łączony jest przewód elektryczny uzwojenia elektrycznego, otoczonego substancją impregnacyjną, znamienny tym, że powierzchnia nośna (2) jest co najmniej częściowo pokryta powłoką (4) dla zabezpieczenia przeciwjarzeniowego.
2. 2. Korpus nośny według zastrz. 1, znamienny tym, ze powłoka (4) i substancja impregnacyjna wykazują względem siebie słabe własności adhezyjne.
3. 3. Korpus nośny według zastrz. 1, znamienny tym, ze powłoka (4) jest z materiału 0 małej przewodności elektrycznej.
4. 4. Korpus nośny według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka (4) jest z materiału odkształcalnego sprężyście, który wypełnia przestrzeń pomiędzy powierzchnią nośną (2) i przewodem elektrycznym (3), powstającą zwłaszcza wskutek wydłużenia cieplnego.
5. 5. Korpus nośny według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka (4) zawiera silikon.
6. 6. Korpus nośny według zastrz. 5, znamienny tym, że powłoka (4) jest z kauczuku silikonowego lub lakieru silikonowego, zwłaszcza sieciującego w temperaturze pokojowej.
7. 7. Korpus nośny według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka (4) ma grubość od 10 pm do 1 mm.
8. 8. Korpus nośny według zastrz. 1, znamienny tym, że ma postać pakietu blach dla uzwojenia stojana generatora, zwłaszcza turbogeneratora o mocy większej niz 10 MVA.
9. 9. Korpus nośny według zastrz. 8, znamienny tym, że stojan turbogeneratora ma uzwojenie (3C) z przewodem prądowym (3), przy czym uzwojenie elektryczne (3C) stanowi uzwojenie (3C) stojana, zaś przewód elektryczny (3) stanowi przewód prądowy (3) stojana.
10. 10. Korpus nośny według zastrz. 1, znamienny tym, że ma powierzchnię (ID), w której znajduje się rowek (8) ze ścianką (8A, 8B, 8C), stanowiącą powierzchnię nośną (2).
11. 11. Korpus nośny według zastrz. 10, znamienny tym, że ma pasek osłaniający (7), zamykający rowek (8) i mający skierowaną do rowka (8), wewnętrzną, powierzchnię (7A), pokrytą co najmniej częściowo powłoką (4).
12. 12. Korpus nośny według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, ze ma pośredni suwak (9) powierzchnią (9A, 9B), dzielący rowek (8) na dwie części, przy czym powierzchnia (9A, 9B) suwaka pośredniego jest co najmniej częściowo pokryta powłoką (4).