[发明专利]电磁装置

说明书

〔发明领域〕

本发明涉及一种以电力为目的的电磁装置，其含有一产生磁场的电路，该电路包括至少一具有一绝缘系统的导电体。该电磁装置可被使用在任何电连接线上。其功率范围可从VA高至1000MVA。其主要目的是应用在高电压，可高达今日使用的最高传输电压。

本发明的第一方面，是企图使用一转动电机。该电机含有同步电机，其主要是做为连接至配电网路及输电网路等以下称为电力网路之发电机。该等同步电机亦被使用做为电动机及可供相位补偿以及电压控制，即该同步电机是作为机械性空转机。其技术领域仍包含双进给机、异步换流级联、外极心电机、同步通量电机及异步电机。

本发明的另一方面，是该电磁装置由一变压器或一电抗器所形成。变压器是被使用于所有电能的传输与分配，其任务是允许两个以上之电性系统之间电能的交换，且基于此一任务，电磁感应是以一已知方式被使用。主要使用于本发明的变压器属于所谓的电力变压器，其具有一从数百KVA高至超过1000MVA的额定功率，该额定功率含有一额定电压由3-4KV高至相当高的传输电压，400KV至800KV或更高。

虽然以下有关第二方面的已知技术的描述主要是关于电力变压器，本发明仍可应用于电抗器，如所周知，其可被设计成单相及三相电抗器。关于绝缘系统及冷却系统，原则上，电抗器及变压器具有相同实施例。因此，电抗器可采用空气绝缘、油绝缘、自身冷却及油压冷却等。虽然电抗器有一绕组(每一相)且可被设计成具有或不具有磁心，已知技术的描述仍与电抗器有相当大的关连。

该感应电磁的电路在一些实施例可以是空气环绕但包含一规定的磁心，该磁心是为叠板状、标准或定向、板状或其它形状，例如非均相或以粉末为基质、物质的、或其它可允许一交流通量的作用者，该电路亦包含一绕组。该电路常包含某种冷却系统。在转动电机的例子中，绕组可被安装于电机的定子或转子内，或者皆安装于两者内。

本发明亦包含在一电磁装置内控制电场的方法及制造磁路的方法。

〔已知技术之描述〕

为能够解释及描述本发明，以下将讨论关于转动电机及电力变压器方面的已知技术。

转动电机

该转动电机将以同步电机举例说明。该说明的第一部分大致上是关于该电机的磁路及根据经典技术该磁路如何被组成。在大部分例子中磁路是被装设于定子，因此以下正常情况下，磁路将被当做成具有一叠板铁心(laminated core)的定子，磁路的绕组被当做成定子的绕组，及供绕组之用在叠板铁心内的凹槽将被当做定子凹槽或只是凹槽。

大部分的同步电机在转子内具有一磁场绕组，其中主通量是由直流电流所产生，以及在定子内有一交流绕组，该同步电机一般为三相设计。有时候，该等同步电机被设计成具有突状极心(salient poles)。后者在转子内具有交流绕组。

大型的同步电机的定子本体常被做成焊接结构的板钢。其叠板铁心通常由涂有清漆0.35或0.5mm的电板(electric sheet)做成。对于较大型的电机，电板是被冲制成段状，其借助于楔(wedges)/或楔形榫(dovetails)连接至定子本体。该叠板铁心是借助压力指梁及压力盘支持。    

关于同步电机之绕组的冷却，可使用三种不同的冷却系统。

在气流冷却的例子中，定子绕组及转子绕组皆由流过的冷却气流冷却。冷却气流的通道位于定子叠板铁心，及转子内。为借助气流径向通风及冷却，至少用于中型及大型电机内的板状铁心被分隔成堆以使径向及轴向通风道安置于铁心内。冷却气流可由周围空气组成，但在高功率下，大致上使用一具有热交换器的闭合式冷却系统。氩气流冷却被使用于轮机发电机及大型的同步补偿器(synchronous compensator)。该冷却方法之运作是与具有热交换的空气冷却方式一样，但可以使用氩气取代空气做为冷却剂。氩气较空气具有好的冷却容量，但其造成密封及测漏上的困难。已知使用水冷却在高功率的轮机发电机的定子绕组与转子绕组上。冷却通道成管状，装设于定子绕组之导体内。大型电机所面临的问题是其冷却不均匀，以致造成电机上的温度差异。

定子绕组是装设于板状铁心之凹槽(slots)内，该等凹槽通常具有矩形或梯形的截面积。每一绕组相包含有一些串联的线圈组且每一线图组包含一些串联的线圈。线圈的不同部分被设计成装设于定子内的线圈侧及装设于定子外部的线圈端。一线圈含有一个在高度及/或宽度上聚集一起的导体。每一导体之间有一薄绝缘体，例如是环氧树脂/玻璃纤维。