專(zhuān)利名稱(chēng)：非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器和發(fā)電機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及依據(jù)一種權(quán)利要求1,10及19項(xiàng)前序部分的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器及此轉(zhuǎn)換器的使用。
本發(fā)明還涉及依據(jù)權(quán)利要求20及29項(xiàng)的前序部分的一種發(fā)電機(jī)裝置。
在許多的情況中，電力的交換必須是以不同的或至少是不同步的頻率在交流網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，以下是常用的情況1．具有相同額定頻率，但非同步的三相網(wǎng)絡(luò)連結(jié)，例如西歐及東歐。
2．具有不同頻率的三相網(wǎng)絡(luò)連結(jié)，最常見(jiàn)的是50Hz/60Hz(例如在日本，拉丁美洲)。
3．具有一低頻率的三相網(wǎng)絡(luò)連結(jié)，供軌道車(chē)使用的單/雙相網(wǎng)絡(luò)，在歐洲是50Hz/16.2/3Hz，在美國(guó)是60Hz/25Hz。
4．使用非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器作為長(zhǎng)距離交流傳輸用的串聯(lián)補(bǔ)償。
現(xiàn)今，這種連接利用電力電子裝置及直流中間鏈接而進(jìn)行，在上述情況2及3中的連接系統(tǒng)中更得利于矩陣轉(zhuǎn)換器的輔助，對(duì)于上述情況2及3中是同步但不同頻率的連接系統(tǒng)而言，可因加入與同步機(jī)作機(jī)械連接的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器而改善。
在1985年，“Electric Technology USSR”,No.4,pp90-99中，由N.I.Blotskii所發(fā)表的“電力系統(tǒng)中非同步機(jī)之檢測(cè)與使用”一文中，公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)中所使用的非同步機(jī)，或其相關(guān)部分，它們可能是具有不同的額定頻率，或是具有相同的額定頻率，但在其必須維持的準(zhǔn)確程度上則有所差異，在

圖1中顯示了此種非同步機(jī)的構(gòu)造，該非同步機(jī)包含一個(gè)電機(jī)1，此電機(jī)1具有一個(gè)傳統(tǒng)式的三相定子以及一個(gè)非凸極同步轉(zhuǎn)子或一個(gè)凸極或非凸極電氣非對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)子，而相位引線則與一個(gè)滑環(huán)相連；一個(gè)激勵(lì)器2、循環(huán)轉(zhuǎn)換供應(yīng)器3或4和一個(gè)調(diào)節(jié)器5，構(gòu)成定子和轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)子環(huán)電壓及主機(jī)轉(zhuǎn)子角度及速度6，電壓7及電流感測(cè)器9所需的控制律，其中，激勵(lì)器2是一種循環(huán)轉(zhuǎn)換器或反相控制的整流器。
由G.A.Ghoneem于1995年9月在IEEMA Journal,Vol 125,No.9,pp.21-34所發(fā)表的“寬范圍感應(yīng)式頻率轉(zhuǎn)換器的性能特征”一文中，提及感應(yīng)式頻率轉(zhuǎn)換器可作為感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)中速度控制驅(qū)勸的可變頻率源。在圖2中揭示了一個(gè)感應(yīng)式頻率轉(zhuǎn)換器，這種感應(yīng)式頻率轉(zhuǎn)換器包含2個(gè)在機(jī)械及電氣上相耦合的繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)A,B，其中電機(jī)(A)的定子繞組系以線頻率(Vi,Fi)連接至三相電源，而另一電機(jī)(B)的定子繞組則表示可變的頻率輸出(Vo,Fo)，此二電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組10,12系以特殊的方式相連在一起，這個(gè)轉(zhuǎn)換器是由一個(gè)可變速度原動(dòng)機(jī)14，可以是一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)予以驅(qū)動(dòng)。
靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是效率較低(95％)，此乃因?yàn)榘雽?dǎo)體所造成的損耗，以及必須借助濾波器加以補(bǔ)償?shù)闹C波效應(yīng)，若使用直流中間連接，則將會(huì)導(dǎo)致采用設(shè)計(jì)復(fù)雜的特殊換流變壓器，這些濾波器對(duì)于整個(gè)組件而言，將占用極大的空間，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器并非針對(duì)高壓所設(shè)計(jì)，所以在每一邊需存在有一個(gè)變壓器，以便與交流網(wǎng)絡(luò)相連，則效率會(huì)與一個(gè)靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的效率相當(dāng)或甚至更低。
本發(fā)明的目的在于解決上述提到的問(wèn)題，并且提供一種具有相同或不同頻率且與交流網(wǎng)絡(luò)相連的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器。而該目的可以通過(guò)提供由權(quán)利要求1、10或19的前序部分所限定的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在其特征部分中則說(shuō)明了相關(guān)的有利特征。
本發(fā)明中的轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)以第1頻率f1運(yùn)轉(zhuǎn)且與一第1交流網(wǎng)絡(luò)相連的第1定子，以及一個(gè)以第2頻率f2旋轉(zhuǎn)且與一第2交流網(wǎng)絡(luò)相連的第2定子，此轉(zhuǎn)換器亦包含一個(gè)在旋轉(zhuǎn)時(shí)與此第1及第2頻率f1,f2有關(guān)的轉(zhuǎn)子裝置，上述定子中至少有一個(gè)定子各具有至少一個(gè)繞組，其中各個(gè)繞組至少包含一個(gè)載流導(dǎo)體，而各個(gè)繞組則具有一個(gè)絕緣系統(tǒng)，其中至少具有二個(gè)半導(dǎo)體層，而各個(gè)半導(dǎo)體層則構(gòu)成一個(gè)等電位面，而在此二個(gè)等電位面間則置有一個(gè)固體絕緣物。
依據(jù)該轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)實(shí)施例，其具有一個(gè)以第1頻率f1運(yùn)轉(zhuǎn)且與第1交流網(wǎng)絡(luò)相連的第1定子，以及一個(gè)以第2頻率f2運(yùn)轉(zhuǎn)且與第2交流網(wǎng)絡(luò)相連的第2定子，此轉(zhuǎn)換器亦具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)時(shí)與上述兩個(gè)頻率f1及f2有關(guān)的轉(zhuǎn)子裝置，上述定子各至少具有一個(gè)繞組，其中各個(gè)繞組具有一條至少包含一個(gè)載流導(dǎo)體的電線，各個(gè)導(dǎo)體包含數(shù)個(gè)導(dǎo)線，而在此導(dǎo)體的周?chē)鷦t包覆著一個(gè)半導(dǎo)體內(nèi)層，而在此半導(dǎo)體內(nèi)層的周?chē)鷦t包覆著一個(gè)固體絕緣層，而在此絕緣層周?chē)鷦t包覆著一個(gè)外部半導(dǎo)體層。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)以第1頻率f1運(yùn)轉(zhuǎn)且與第1交流網(wǎng)絡(luò)相連的第1定子，以及一個(gè)以第2頻率f2運(yùn)轉(zhuǎn)且與第2交流網(wǎng)絡(luò)相連的第2定子，此轉(zhuǎn)換器亦包含一個(gè)在旋轉(zhuǎn)時(shí)與上述第1及第2頻率f1,f2有關(guān)的轉(zhuǎn)子裝置，各個(gè)定子至少具有一個(gè)繞組，其中各個(gè)繞組至少具有一個(gè)載流導(dǎo)體，各個(gè)繞組亦包含有一個(gè)絕緣系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于其發(fā)熱及電氣特性，可允許在該非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器中存在有超出36KV的電壓水平。
如同權(quán)利要求1,10或19中的敘述，本發(fā)明的一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)是可以在不借用額外的變壓器或其他設(shè)備的狀況下，將兩個(gè)非同步的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)則是具有高達(dá)99％的效率。
由于這種絕緣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較適合固體型式，故由熱力及電氣的角度而言，可應(yīng)用在超過(guò)36KV的電壓，此種系統(tǒng)不需中間降壓變壓器，即可連接至高壓網(wǎng)絡(luò)，如此可獲得上述提及的優(yōu)點(diǎn)。這樣的系統(tǒng)優(yōu)選地，但不是必需地包括根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)的異步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的特征。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是解決上述的問(wèn)題并且提供一種具可變旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)電機(jī)裝置，依據(jù)權(quán)利要求20或29的前序部分而提供的發(fā)電機(jī)裝置可達(dá)到該項(xiàng)目的，其有利特征在所述權(quán)利要求的特性部分中有所說(shuō)明。
該發(fā)電機(jī)裝置包含一個(gè)定子，一個(gè)與一個(gè)渦輪機(jī)相連的圓柱形轉(zhuǎn)子，其中，定子系連接至一個(gè)以f2頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的交流網(wǎng)絡(luò)，而該渦輪機(jī)系以頻率f1來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，該發(fā)電機(jī)裝置亦包含一個(gè)轉(zhuǎn)子裝置，此轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)與頻率f1及f2相關(guān)，該定子及第1圓柱形轉(zhuǎn)子各至少具有一個(gè)繞組，其中的各個(gè)繞組至少包含一個(gè)載流導(dǎo)體，而各個(gè)繞組包含一個(gè)絕緣系統(tǒng)，此絕緣系統(tǒng)至少具有兩個(gè)半導(dǎo)體層，其中各層半導(dǎo)體構(gòu)成一個(gè)等電位面，而在此二個(gè)等電位面之間則置有一個(gè)固體的絕緣體。
依據(jù)本發(fā)電機(jī)裝置的另一個(gè)實(shí)施例，它包含一個(gè)定子以及一個(gè)第1圓柱形轉(zhuǎn)子，其中的定子連接至一個(gè)以f2頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的交流網(wǎng)絡(luò)，而第1圓柱形轉(zhuǎn)子則連接至一個(gè)渦輪機(jī)，此渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)在f1的頻率下，該發(fā)電機(jī)裝置亦具有一個(gè)在旋轉(zhuǎn)時(shí)與頻率f1及f2相關(guān)的轉(zhuǎn)子裝置，定子及第1圓柱形轉(zhuǎn)子各至少具有一個(gè)繞組，其中各個(gè)繞組具有一個(gè)電纜，而此電纜至少包含有一個(gè)載流導(dǎo)體，各導(dǎo)體至包含數(shù)條絞線，而在此導(dǎo)體的周?chē)鷦t包覆著一個(gè)半導(dǎo)體內(nèi)層，而在此半導(dǎo)體內(nèi)層的周?chē)鷦t包覆著一個(gè)固體的絕緣層，而在絕緣層的周?chē)鷦t包覆著一個(gè)半導(dǎo)體外層。
上述及其他的優(yōu)選實(shí)施例在各從屬權(quán)利要求有所說(shuō)明。
本發(fā)明中某些部分涉及在特定應(yīng)用中使用本文所提出的非同步轉(zhuǎn)換器，例如在權(quán)利要求38-41中所述，而在這種應(yīng)用中，本發(fā)明所具備的優(yōu)點(diǎn)更加顯著。
以下將結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1中的電路圖系依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，說(shuō)明用以連接電力系統(tǒng)的非同步機(jī)；圖2中的電路圖系依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，說(shuō)明作為一可變頻率源的感應(yīng)式頻率轉(zhuǎn)換器；圖3顯示目前所修改之標(biāo)準(zhǔn)電纜中的組件；圖4顯示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的第1實(shí)施例；圖5顯示一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的第2實(shí)施例；圖6顯示一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的第1實(shí)施例；以及圖7顯示一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的第2實(shí)施例。
圖3顯示一個(gè)改進(jìn)式電纜的實(shí)施例，圖中的電纜20具有一個(gè)載流導(dǎo)體22，此導(dǎo)體又包含二個(gè)交錯(cuò)配置的非絕緣及絕緣之絞線，其中存在有一個(gè)機(jī)電交錯(cuò)配置的突出的半導(dǎo)體的內(nèi)層封套24，其周?chē)仓粚油怀龅慕^緣層26，此絕緣層周?chē)侔砸粋€(gè)半導(dǎo)體外層28，在此實(shí)施例中，此電纜作為一個(gè)繞組，其不需有金屬屏蔽且無(wú)外層包皮。
最少有二層，最好是所有層能具有相同的散熱系數(shù)，若繞組具有良好的熱動(dòng)特性，則可得到此項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，避免缺陷及破壞。
圖4系依據(jù)本發(fā)明，顯示一個(gè)非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器30的第1實(shí)施例，這個(gè)非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器30用以連接相同或不相同頻率的交流網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)換器30具有一個(gè)第1定子32與一個(gè)第2定子34，其中，第1定子32連接至一個(gè)以第1頻率f1運(yùn)轉(zhuǎn)的第1交流網(wǎng)絡(luò)(未示出)，而第2定子34則連接至一個(gè)以第2頻率f2運(yùn)轉(zhuǎn)的第2交流網(wǎng)絡(luò)(未示出)，在此實(shí)施例中，定子32及34為三相，定子32及34各具有三個(gè)繞組，其中各個(gè)繞組至少具有一個(gè)載流導(dǎo)體，而各個(gè)繞組具有一個(gè)絕緣系統(tǒng)，此一系統(tǒng)至少具有2個(gè)半導(dǎo)體層，各層實(shí)質(zhì)上構(gòu)成一個(gè)等電位面，而在此2個(gè)等電位面間則配置有一個(gè)固體絕緣，這些繞組亦可以圖3中所示型式的電纜所構(gòu)成，此轉(zhuǎn)換器30亦包含一個(gè)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與第1及第2頻率f1及f2相關(guān)的轉(zhuǎn)子36，在此實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子36具有二個(gè)在電氣及機(jī)械上彼此相連的三相轉(zhuǎn)子361,362，它們是相對(duì)于定子32,34呈同心圓狀配置，此轉(zhuǎn)換器30亦包含一個(gè)與該轉(zhuǎn)子361,362相連的輔助裝置38，其用以啟動(dòng)轉(zhuǎn)子361,362，使得該轉(zhuǎn)換器30在連接至交流網(wǎng)絡(luò)之前，轉(zhuǎn)子361,362能運(yùn)轉(zhuǎn)至一個(gè)適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)速度，各個(gè)轉(zhuǎn)子361,362具有一個(gè)低壓繞組(未示出)，當(dāng)?shù)?定子32以頻率f1連接至一個(gè)三相交流網(wǎng)絡(luò)且第2定子34以頻率f2連接至一個(gè)三相交流網(wǎng)絡(luò)時(shí)，轉(zhuǎn)子361、362將以f1-f22]]>的頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，而定子電流的頻率則為(f1+f2)/2，這種轉(zhuǎn)換器所具有的效率對(duì)于小頻率的變動(dòng)而言非常高(約99％)，這是因?yàn)樗械碾娏κ且宰儔浩鞯姆绞阶鱾鬏敚僭O(shè)f1＜f2，則f1-f2f2]]>比例的電力是以機(jī)械的方式傳輸，而其余f1f2]]>比例的電力則是以變壓器的方式傳送，機(jī)械的能量?jī)H消耗在維持旋轉(zhuǎn)之用。
圖5是依據(jù)本發(fā)明，顯示非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器40的一個(gè)第2實(shí)施例，此非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器40亦用以連接至具有相同或不同頻率的交流網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)換器40包含一個(gè)第1定子42與一個(gè)第2定子44，其中，第1定子42連接至一個(gè)具有第1頻率f1的交流網(wǎng)絡(luò)(未示出)，而第2定子44則連接至一個(gè)具有第2頻率f2的第2交流網(wǎng)絡(luò)(未示出)，在此實(shí)施例中，定子42,44為三相定子，其各具有3個(gè)繞組，在圖4中可針對(duì)各個(gè)繞組作說(shuō)明，轉(zhuǎn)換器40亦具有一個(gè)轉(zhuǎn)子46，此轉(zhuǎn)子46在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與第1及第2頻率相關(guān)，而在此實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子46則是相對(duì)于定子42,44作同心圓狀的配置，該轉(zhuǎn)子46具有一個(gè)第1回路線48及第2回路線50，而此回路48,50是彼此相連的且配置在該轉(zhuǎn)子46上彼此相對(duì)，此二個(gè)線回路48,50亦可分隔為二個(gè)扇形部位521及522，其中各個(gè)扇形部位521及522具有一個(gè)α寬的角度，此轉(zhuǎn)換器40亦具有一個(gè)與該轉(zhuǎn)子46相連的輔助裝置(未示出)，以便啟動(dòng)轉(zhuǎn)子46，使得在轉(zhuǎn)換器40與該交流網(wǎng)絡(luò)連接之前，運(yùn)轉(zhuǎn)至一適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，為了補(bǔ)償該頻率差Δf，轉(zhuǎn)子46只需以頻率fR=π-απ·Δf4]]>進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其中Δf=|f1-f2|，對(duì)于α=π/4而言，此意謂著fR=3Δf16]]>，亦即極低的旋轉(zhuǎn)頻率，此實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)是低旋轉(zhuǎn)頻率及僅使用到一個(gè)轉(zhuǎn)子。
圖6為依據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的一個(gè)具有可變旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)電機(jī)60的第一實(shí)施例，此發(fā)電機(jī)60具有一個(gè)定子62及一個(gè)第1圓柱形轉(zhuǎn)子64，其中，定子62連接至一個(gè)具有頻率f2的交流網(wǎng)絡(luò)(未顯示)，而圓柱形轉(zhuǎn)子64則連接至一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)在一頻率f1下的渦輪機(jī)66，此發(fā)電機(jī)60亦具有一個(gè)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與頻率f1及f2有關(guān)的轉(zhuǎn)子68，定子62及該第1圓柱狀轉(zhuǎn)子64各具有至少一個(gè)繞組(未示出)，各個(gè)繞組則至少具有一個(gè)載流導(dǎo)體，而各個(gè)繞組亦具有一個(gè)絕緣系統(tǒng)，其至少包含有2個(gè)半導(dǎo)體層，其中各半導(dǎo)體層構(gòu)成一個(gè)等電位面，而在此兩個(gè)等電面之間則配置有一個(gè)固體絕緣物。在另一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)繞組亦可具有如圖3所示的電纜，此轉(zhuǎn)子68包含2個(gè)以電氣及機(jī)械方式進(jìn)行連結(jié)的轉(zhuǎn)子681,682，而轉(zhuǎn)子681及682是以中空的方式，呈同心圓狀地配置在該定子62及圓柱形轉(zhuǎn)子64的周?chē)?，在此?shí)施例中定子62具有一個(gè)圓柱形的外形，轉(zhuǎn)子681及682各具有一個(gè)低壓繞組(未示出)，且當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，它們是以頻率(f1-f2)/2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)電機(jī)60運(yùn)作時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的頻率則為(f1+f2)/2，發(fā)電機(jī)60現(xiàn)已與電力頻率無(wú)關(guān)，且可以運(yùn)轉(zhuǎn)在一個(gè)最佳化參數(shù)的頻率下。這種發(fā)電機(jī)60較之傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)60具有較佳的效率以及功率匹配。
圖7系依據(jù)本發(fā)明，說(shuō)明發(fā)電機(jī)70的第2個(gè)實(shí)施例，此發(fā)電機(jī)70包含一個(gè)定子72以及一個(gè)第1圓柱形轉(zhuǎn)子74，其中，定子72系與一個(gè)具有頻率f2的交流網(wǎng)絡(luò)(未示出)相連，而第1圓柱形轉(zhuǎn)子74則連接至一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)在頻率f1之下的渦輪機(jī)76，此發(fā)電機(jī)70亦包含一個(gè)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與頻率f1及f2相關(guān)的轉(zhuǎn)子78，定子72及第1圓柱形轉(zhuǎn)子74各至少具有一個(gè)繞組(未示出)，此繞組可以是圖6中所提及的型式，轉(zhuǎn)子78包含一個(gè)第1轉(zhuǎn)子781，及一個(gè)第2轉(zhuǎn)子782，此二個(gè)轉(zhuǎn)子系以電氣及機(jī)械的方式彼此相連，第1轉(zhuǎn)子781為中空的且呈同心圓狀配置在該第1圓柱形轉(zhuǎn)子74的周?chē)?，而?轉(zhuǎn)子782為圓柱形且為定子72所包圍。第1及第2轉(zhuǎn)子781及782各具有一個(gè)低壓繞組，且轉(zhuǎn)子781及782在當(dāng)發(fā)電機(jī)70運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是以頻率(f1-f2)/2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，定子72是中空的，且配置在第2轉(zhuǎn)子782周?chē)?，發(fā)電機(jī)70與圖6中的發(fā)電機(jī)60有相同的運(yùn)作方式，且具有相同的優(yōu)點(diǎn)。
此實(shí)施例僅顯示三相網(wǎng)絡(luò)的連接，但本發(fā)明亦適用于連接至一個(gè)三相網(wǎng)絡(luò)，其中一個(gè)定子具有單/雙相的應(yīng)用。本發(fā)明也可用于連接一個(gè)三相網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)單/雙相網(wǎng)絡(luò)，其中一個(gè)具有三相應(yīng)用的定子經(jīng)由一個(gè)斯考特連結(jié)或其他對(duì)稱(chēng)式連結(jié)而連結(jié)至一個(gè)單/雙相網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明亦適用于二個(gè)以上定子及轉(zhuǎn)子以便與二個(gè)以上的交流網(wǎng)絡(luò)相連之情況，唯一的條件是只能有二個(gè)非同步網(wǎng)絡(luò)相連。
本發(fā)明并不限定在上述的實(shí)施例，只要是在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍中，仍存在許多修改的空間。
權(quán)利要求
1．一種非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，用以連接具有相同或不同頻率的交流網(wǎng)絡(luò)，其中，此轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)第1定子及一個(gè)第2定子，第1定子連接至一個(gè)具有一第1頻率f1的第1交流網(wǎng)絡(luò)，而第2定子則連接至一個(gè)具有第2頻率f2的第2交流網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，該轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)在旋轉(zhuǎn)時(shí)與第1頻率f1和第2頻率f2相關(guān)的轉(zhuǎn)子，以及其中至少有一個(gè)定子各具有至少一個(gè)繞組，其中各個(gè)繞組至少具有一個(gè)載流導(dǎo)體，而各個(gè)繞組具有一個(gè)絕緣系統(tǒng)，其具有至少二個(gè)半導(dǎo)體層，其中各個(gè)半導(dǎo)體層實(shí)質(zhì)上構(gòu)成一個(gè)等電位面，而在此二個(gè)等電位面之間則置有一個(gè)固體絕緣物。
2．如權(quán)利要求1所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，至少有一個(gè)半導(dǎo)體層具有與固體絕緣物相同的熱擴(kuò)散系數(shù)。
3．如權(quán)利要求2所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，半導(dǎo)體層的內(nèi)層電位基本與導(dǎo)體的電位相等。
4．如權(quán)利要求2或3所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，半導(dǎo)體層的外層配置成基本構(gòu)成包覆導(dǎo)體的一個(gè)等電位面。
5．如權(quán)利要求4所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該外層連接至一個(gè)特定的電位。
6．如權(quán)利要求5所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該特定電位是一個(gè)接地電位。
7．如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，至少有二個(gè)半導(dǎo)體層具有基本相等的熱擴(kuò)散系數(shù)。
8．如前述任一權(quán)利要求所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，載流導(dǎo)體具有多個(gè)絞線，其中僅有少數(shù)的絞線彼此為非隔離。
9．如前述任一權(quán)利要求所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，各個(gè)半導(dǎo)體層及固體絕緣物系固定地沿著整個(gè)連接面連接至相鄰層或固體絕緣物。
10．一種非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，用以連接具有相同或不同頻率的交流網(wǎng)絡(luò)，其中，此轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)第1定子及一個(gè)第2定子，第1定子系連接至一個(gè)具有第1頻率f1的第1交流網(wǎng)絡(luò)，而第2定子則連接至一個(gè)具第2頻率f2的第2交流網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，此種轉(zhuǎn)換器還具有一個(gè)在旋轉(zhuǎn)時(shí)與第1頻率f1及第2頻率f2相關(guān)的轉(zhuǎn)子，以及各個(gè)定子具有至少一個(gè)繞組，其中各個(gè)繞組具有一個(gè)至少具有一個(gè)載流導(dǎo)體的電纜，各個(gè)導(dǎo)體具有多個(gè)絞線，-在該導(dǎo)體周?chē)?，配置著一個(gè)半導(dǎo)體內(nèi)層，-在該半導(dǎo)體內(nèi)層周?chē)?，配置著該固體絕緣物的絕緣層，以及-在該絕緣層之周?chē)渲弥粋€(gè)半導(dǎo)體外層。
11．如權(quán)利要求10所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該電纜亦包括金屬屏蔽及包皮。
12．如權(quán)利要求11所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，電纜的直徑約為20-250mm，而導(dǎo)體之面積約為80-3000mm2。
13．如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該轉(zhuǎn)子具有二個(gè)以電氣及機(jī)械方式相連的轉(zhuǎn)子，這些轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子作同心圓狀的配置。
14．如權(quán)利要求13所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該轉(zhuǎn)換器亦具有一個(gè)與該轉(zhuǎn)子相連的輔助裝置，以便在連接至該轉(zhuǎn)換器之前，將轉(zhuǎn)子啟動(dòng)至一個(gè)適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)速度。
15．如權(quán)利要求14所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，各個(gè)轉(zhuǎn)子具有一個(gè)低壓繞組，而此轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率為(f1-f2)/2，而當(dāng)此轉(zhuǎn)換器運(yùn)作時(shí)，該定子的電流的頻率為(f1+f2)/2。
16．如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該轉(zhuǎn)子裝置僅具有一個(gè)相對(duì)于該定子呈同心圓狀配置的轉(zhuǎn)子。
17．如權(quán)利要求16所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該轉(zhuǎn)子具有一個(gè)第1線回路及一個(gè)第2線回路，其中此二個(gè)線回路彼此相連，且在轉(zhuǎn)子上是呈彼此相對(duì)地配置，此外亦利用二個(gè)扇形部位予以隔離，其中各個(gè)扇形部位具有角度為α的寬度。
18．如權(quán)利要求17所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，它具有一個(gè)與該轉(zhuǎn)子相連接的輔助裝置，用以在與該轉(zhuǎn)換器相連之前將轉(zhuǎn)子啟動(dòng)至一個(gè)適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)速度，而此轉(zhuǎn)子的頻率為fR=π-απ·Δf4]]>，其中Δf=|f1-f2|。
19．一種非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，用以連接具有相同或不同頻率的交流網(wǎng)絡(luò)，其中，此轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)第1定子及第2定子，第1定子連接至一個(gè)具有第1頻率f1的第1交流網(wǎng)絡(luò)，而第2定子則連接至一個(gè)具有第2頻率f2的第2交流網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，此轉(zhuǎn)換器還具有一個(gè)在旋轉(zhuǎn)時(shí)與第1頻率f1與第2頻率f2相關(guān)的轉(zhuǎn)子，以及各定子具有至少一個(gè)繞組，其中各個(gè)繞組具有至少一個(gè)載流導(dǎo)體，且亦具有一個(gè)絕緣系統(tǒng)，其中以其散熱及電氣特性而言，可使得此種非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器取得超過(guò)36KV的電壓水平。
20．一種具有可變旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)電機(jī)裝置，其中，此發(fā)電機(jī)裝置具有一個(gè)定子及一個(gè)第1圓柱形轉(zhuǎn)子，其中定子連接至一個(gè)具頻率f2的一個(gè)交流網(wǎng)絡(luò)，而第1圓柱形轉(zhuǎn)子則連接至一個(gè)以頻率f1運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)，其特征在于，此發(fā)電機(jī)裝置亦具有一個(gè)在旋轉(zhuǎn)時(shí)與頻率f1及f2相關(guān)的轉(zhuǎn)子裝置，而該定子及第1圓柱形轉(zhuǎn)子各至少具有一個(gè)繞組，其中各繞組至少具有一個(gè)載流導(dǎo)體，而各個(gè)繞組具有一個(gè)絕緣系統(tǒng)，而此絕緣系統(tǒng)至少具有二個(gè)半導(dǎo)體層，其中各個(gè)半導(dǎo)體層構(gòu)成一個(gè)等電位面，而在此等電位面之間則置有一個(gè)固定絕緣物。
21．如權(quán)利要求20所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，其中至少一個(gè)半導(dǎo)體層大體上具有與該固體絕緣物相同的熱擴(kuò)散系數(shù)。
22．如權(quán)利要求21所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，其中半導(dǎo)體內(nèi)層之電位與導(dǎo)體的電位相等。
23．如權(quán)利要求21或22所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體外層在配置上構(gòu)成一個(gè)包覆在該導(dǎo)體外圍的等電位面。
24．如權(quán)利要求23所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體外層連接至一個(gè)特定的電位。
25．如權(quán)利要求24所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該特定的電位為接地電位。
26．如權(quán)利要求20-25中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，上述至少有二個(gè)半導(dǎo)體層具有基本相等的熱擴(kuò)散系數(shù)。
27．如權(quán)利要求20-26中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該載流導(dǎo)體具有多數(shù)個(gè)絞線，其中有少量的絞線彼此為非隔絕的。
28．如權(quán)利要求20-27中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，上述二個(gè)半導(dǎo)體層的各個(gè)半導(dǎo)體層及該固體絕緣物是基本沿著整個(gè)連接面，固定地與相鄰層或固體絕緣物相連。
29．一種具有可變旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)電機(jī)裝置，其具有一個(gè)定子與一個(gè)第1圓柱形轉(zhuǎn)子，該定子連接至一個(gè)具有頻率f2的交流網(wǎng)絡(luò)，而第1圓柱形轉(zhuǎn)子則連接至一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)在頻率為f1的渦輪機(jī)，其特征在于，該發(fā)電機(jī)具有一個(gè)在旋轉(zhuǎn)時(shí)與頻率f1及f2相關(guān)的轉(zhuǎn)子，且該定子及第1圓柱形轉(zhuǎn)子各至少包含一個(gè)繞組，其中各個(gè)繞組具有一個(gè)至少具有一載流導(dǎo)體的電纜，-各導(dǎo)體具有多個(gè)絞線，-在該導(dǎo)體外圍包覆一個(gè)半導(dǎo)體內(nèi)層，-在半導(dǎo)體內(nèi)層之周?chē)鷦t置有一個(gè)固定絕緣物的絕緣層，以及-在該絕緣層之周?chē)糜幸粋€(gè)外部半導(dǎo)體層。
30．如權(quán)利要求29所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該電纜亦具有一個(gè)金屬屏蔽及包皮。
31．如權(quán)利要求30所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，此電纜具有一個(gè)約為20-250mm的直徑，以及約為80-3000mm2的導(dǎo)體面積。
32．如權(quán)利要求20-31中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)子裝置具有二個(gè)以機(jī)械及電氣的方式相連的轉(zhuǎn)子，其中各個(gè)轉(zhuǎn)子為中空且是以同心圓狀配置在定子及圓柱形轉(zhuǎn)子的外圍。
33．如權(quán)利要求32所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)子裝置的轉(zhuǎn)子各具有一個(gè)低壓繞組，當(dāng)此發(fā)電機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該轉(zhuǎn)子是以頻率(f1-f2)/2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
34．如權(quán)利要求33所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該定子具有圓柱的外形。
35．如權(quán)利要求20-31中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)子裝置具有一個(gè)第1轉(zhuǎn)子及一個(gè)第2轉(zhuǎn)子，這二個(gè)轉(zhuǎn)子是以機(jī)械及電氣的方式相連，其中第1轉(zhuǎn)子為中空的，且是呈同心圓狀地配置在第1圓柱形轉(zhuǎn)子的周?chē)?，且該?轉(zhuǎn)子是圓柱形的。
36．如權(quán)利要求35所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，上述轉(zhuǎn)子裝置的第1及第2轉(zhuǎn)子各具有一個(gè)低壓繞組，當(dāng)發(fā)電機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第1及第2轉(zhuǎn)子是以頻率(f1-f2)/2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
37．如權(quán)利要求36所述的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，該定子為中空的，且配置在第2轉(zhuǎn)子的外圍。
38．一種如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，該非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器可連接至具相同額定頻率的非同步三相網(wǎng)絡(luò)。
39．一種如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，該非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器可連接至具不同頻率的三相網(wǎng)絡(luò)。
40．一種如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，該非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器可作為長(zhǎng)距離交流傳輸?shù)拇?lián)補(bǔ)償。
41．一種如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，該非同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器可作為無(wú)功功率補(bǔ)償之用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)非同步轉(zhuǎn)換器及一種發(fā)電機(jī)裝置,這種轉(zhuǎn)換器包含一個(gè)以第1頻率f
文檔編號(hào)B60M3/00GK1220051SQ9719503
公開(kāi)日1999年6月16日 申請(qǐng)日期1997年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月29日
發(fā)明者馬茨·雷永, 索斯藤·舒特, 克里斯蒂安·薩斯, 烏多·弗羅姆 申請(qǐng)人:Abb阿西亞布朗·勃法瑞公司