RU2187874C1 - High-voltage electrical machine winding - Google Patents
High-voltage electrical machine winding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2187874C1 RU2187874C1 RU2001121365A RU2001121365A RU2187874C1 RU 2187874 C1 RU2187874 C1 RU 2187874C1 RU 2001121365 A RU2001121365 A RU 2001121365A RU 2001121365 A RU2001121365 A RU 2001121365A RU 2187874 C1 RU2187874 C1 RU 2187874C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- coating
- carborundum
- protective coating
- enamel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Insulating Of Coils (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к изготовлению обмоток электрических машин высокого напряжения. The invention relates to electrical engineering, in particular to the manufacture of windings of electrical high voltage machines.
Для устранения разрушающих изоляцию разрядных процессов на краях пазовой части секции обмотки электрической машины высокого напряжения на поверхности изоляции наносятся полупроводящие покрытия, уменьшающие напряженность продольного электрического поля благодаря относительно высокой проводимости покрытия и свойству ее увеличения при увеличении напряженности. To eliminate the disruptive insulation processes at the edges of the groove part of the winding section of the high voltage electric machine, semi-conductive coatings are applied to the insulation surface, which reduce the longitudinal electric field due to the relatively high conductivity of the coating and the property of its increase with increasing tension.
Известны полупроводящие эмали, в которых повышенная проводимость и ее увеличение при увеличении напряженности создаются путем введения в состав основного наполнителя карборунда и регулирующей добавки (см. а.с. СССР 463688, МПК С 09 D 5/24, а.с. СССР 710240, МПК С 09 D 5/24). Однако эти эмали не выдерживают необходимый уровень испытательных напряжений, постепенно разрушаются, обладают нестабильными свойствами. Semiconducting enamels are known in which increased conductivity and its increase with increasing tension are created by introducing carborundum and a regulatory additive into the main filler (see A.S. USSR 463688, IPC C 09 D 5/24, A.S. USSR 710240, IPC C 09 D 5/24). However, these enamels do not withstand the required level of test stresses, gradually collapse, and possess unstable properties.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является обмотка электрической машины высокого напряжения (см. а.с. СССР 1354341, МПК Н 02 К 3/40), содержащая расположенный в пазу магнитопровода изолированный проводник с полупроводящим покрытием на выходе проводника из паза, состоящим из двух последовательно расположенных участков, один из которых примыкает к магнитопроводу и гальванически соединен с ним, а второй участок примыкает к первому и гальванически соединен с ним, содержащих слои эмали с наполнителем из микропорошка карборунда с дисперсностью 20-28 мкм и содержанием последнего в эмали 75-80 мас.ч. The closest analogue to the claimed technical solution is the winding of an electric high-voltage machine (see AS USSR 1354341, IPC N 02 K 3/40), containing an insulated conductor located in the groove of the magnetic circuit with a semiconducting coating at the outlet of the conductor from the groove, consisting of two consecutive sections, one of which is adjacent to the magnetic circuit and galvanically connected to it, and the second section is adjacent to the first and galvanically connected to it, containing enamel layers filled with carb micropowder ore with a dispersion of 20-28 microns and a content of the latter in enamel of 75-80 parts by weight
Недостатками этой конструкции являются:
- предельное одноминутное испытательное напряжение, обеспечиваемое защитным покрытием, не превышает 65 кВ, тогда как в ряде случаев необходимый уровень испытательных напряжений составляет 82 кВ;
- на уровне рабочих напряжений не обеспечивается полное подавление ионизационных явлений, что в рабочих условиях приводит к постепенной деструкции защитного покрытия и последующему разрушению изоляции;
- различие электрических свойств карборунда в разных партиях материала затрудняет изготовление эмали и приводит к нестабильности свойств защитного покрытия, его повреждениям при испытаниях изоляции секций высоким напряжением.The disadvantages of this design are:
- the maximum one-minute test voltage provided by the protective coating does not exceed 65 kV, while in some cases the required level of test voltages is 82 kV;
- at the level of operating voltages, the complete suppression of ionization phenomena is not ensured, which under operating conditions leads to a gradual destruction of the protective coating and subsequent destruction of the insulation;
- the difference in the electrical properties of carborundum in different batches of material complicates the production of enamel and leads to instability of the properties of the protective coating, its damage when testing the insulation sections with high voltage.
Задачей заявляемого изобретения является увеличение долговечности и надежности изоляции обмотки электрической машины путем повышения предельного уровня испытательных напряжений, обеспечения полного подавления ионизационных явлений в защитном покрытии при рабочем напряжении, повышение стабильности свойств защитного покрытия. The objective of the invention is to increase the durability and reliability of the insulation of the winding of an electric machine by increasing the maximum level of test voltages, ensuring complete suppression of ionization phenomena in the protective coating at operating voltage, increasing the stability of the properties of the protective coating.
Указанный технический результат достигается тем, что в указанной обмотке электрической машины высокого напряжения, содержащей расположенный в пазу магнитопровода изолированный проводник с полупроводящим покрытием на выходе проводника из паза, состоящим из двух последовательно расположенных участков, один из которых примыкает к магнитопроводу и гальванически соединен с ним, а второй участок примыкает к первому и гальванически соединен с ним, при этом указанные участки содержат слои эмали с наполнителем из микропорошка карборунда с дисперсностью 20-28 мкм и содержанием последнего в эмали 75-80 мас. ч., согласно изобретению первый участок полупроводящего покрытия выполнен длиной не более 40 мм, второй участок полупроводящего покрытия выполнен длиной не менее 200 мм, в эмаль покрытия в качестве регулирующей добавки введен микропорошок алюминия с дисперсностью 40-60 мкм, причем на первом участке полупроводящего покрытия его вводят в количестве 5-12% от массы карборунда, а на втором участке полупроводящего покрытия - в количестве 2-4% от массы карборунда. The specified technical result is achieved by the fact that in the specified winding of an electric high-voltage machine, containing an insulated conductor located in the groove of the magnetic circuit with a semiconducting coating at the outlet of the conductor from the groove, consisting of two consecutive sections, one of which is adjacent to the magnetic circuit and galvanically connected to it, and the second section is adjacent to the first and galvanically connected to it, while these sections contain enamel layers with filler from carborundum micropowder with d spersnostyu 20-28 um and a content of enamel in 75-80 wt. including, according to the invention, the first portion of the semiconducting coating is made with a length of not more than 40 mm, the second section of the semiconducting coating is made with a length of at least 200 mm, aluminum micropowder with a dispersion of 40-60 microns is introduced into the enamel coating as a control additive, moreover, in the first section of the semiconducting coating it is introduced in an amount of 5-12% by weight of carborundum, and in the second portion of the semi-conductive coating in an amount of 2-4% by weight of carborundum.
Первый участок покрытия выравнивает распределение тока в полупроводящем покрытии по периметру проводника у края магнитопровода и повышает напряжение появления ионизационных процессов в покрытии (свечение) на 60-80%. Второй участок покрытия выравнивает распределение напряженности электрического поля вдоль поверхности изоляции. Выполнение первого участка относительно малой длины (не более 40 мм), с проводимостью на 1-2 порядка более высокой, чем у второго участка, увеличивает стабильность покрытия и его работоспособность при предельных нагрузках. The first part of the coating equalizes the current distribution in the semiconducting coating along the perimeter of the conductor at the edge of the magnetic circuit and increases the voltage of the appearance of ionization processes in the coating (luminescence) by 60-80%. The second portion of the coating aligns the distribution of the electric field along the surface of the insulation. The execution of the first section of a relatively short length (not more than 40 mm), with a conductivity of 1-2 orders of magnitude higher than that of the second section, increases the stability of the coating and its performance under extreme loads.
Введение в эмаль добавки из микропорошка алюминия позволяет эффективно регулировать параметры зависимости проводимости эмали покрытия от напряжения и в итоге изготовить эмаль с необходимыми электрическими характеристиками. Микропорошок алюминия хорошо смешивается с карборундом, уменьшает седиментацию наполнителя и улучшает равномерность свойств по объему эмали в исходном состоянии и после ее нанесения. The introduction of aluminum micropowder additives into the enamel makes it possible to effectively control the voltage dependence of the conductivity of the enamel coating and, as a result, to produce enamel with the necessary electrical characteristics. Aluminum micropowder mixes well with carborundum, reduces the sedimentation of the filler and improves the uniformity of properties in volume of enamel in the initial state and after its application.
Наличие защитного покрытия из полупроводящего материала, состоящего из двух участков, выполнение первого участка длиной не более 40 мм, второго участка длиной не менее 200 мм и введение в эмаль защитного покрытия наполнителя из микропорошка карборунда с дисперсностью 20-28 мкм и содержанием последнего в эмали 75-80 мас.ч. и использование в качестве регулирующей добавки микропорошка алюминия с дисперсностью 40-60 мкм на первом участке в количестве 5-12% от массы карборунда, а на втором участке - в количестве 2-4% от массы карборунда увеличивает предельный уровень испытательных напряжений до 82 кВ, полностью подавляет ионизационные явления в защитном покрытии, повышает стабильность свойств защитного покрытия, т.е. в итоге увеличивает долговечность и надежность изоляции обмотки электрической машины. The presence of a protective coating of semiconducting material, consisting of two sections, the implementation of the first section of a length of not more than 40 mm, the second section of a length of not less than 200 mm and the introduction into the enamel of a protective coating of filler from carborundum micropowder with a fineness of 20-28 microns and the content of the latter in enamel -80 parts by weight and the use of aluminum micropowder with a dispersion of 40-60 microns in the first portion in the amount of 5-12% of the mass of carborundum as a regulatory additive and in the second portion in the amount of 2-4% of the mass of carborundum increases the limit level of test voltages to 82 kV, completely suppresses ionization phenomena in the protective coating, increases the stability of the properties of the protective coating, i.e. ultimately increases the durability and reliability of the insulation of the windings of the electric machine.
Новым в заявляемом изобретении является то, что в защитном покрытии первый участок выполнен длиной не более 40 мм и в эмаль покрытия этого участка введен микропорошок алюминия с дисперсностью 40-60 мкм в количестве 5-12% от массы карборунда, а второй участок выполнен длиной не менее 200 мм и в эмаль покрытия этого участка введен микропорошок алюминия с дисперсностью 40-60 мкм в количестве 2-4% от массы карборунда. New in the claimed invention is that in the protective coating the first section is made no more than 40 mm long and aluminum micropowder with a dispersion of 40-60 microns in the amount of 5-12% by weight of carborundum is introduced into the enamel coating of this section, and the second section is not made less than 200 mm and aluminum micropowder with a dispersion of 40-60 microns in the amount of 2-4% by weight of carborundum was introduced into the coating enamel of this section.
Выполнение в защитном покрытии первого участка, ближнего к пазовой зоне, длиной не более 40 мм, второго участка длиной не менее 200 мм и введение в эмаль защитного покрытия в качестве регулирующей добавки микропорошка алюминия с дисперсностью 40-60 мкм на первом участке в количестве 5-12% от массы карборунда, а на втором участке в количестве 2-4% от массы карборунда не выявлено из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень". Implementation in the protective coating of the first section closest to the groove zone of not more than 40 mm in length, the second section of not less than 200 mm in length and the introduction into the enamel of the protective coating as an additive, micropowder of aluminum with a dispersion of 40-60 microns in the first section in the amount of 5- 12% by weight of carborundum, and in the second section in an amount of 2-4% by weight of carborundum is not identified from the existing prior art, which allows us to conclude that the claimed invention meets the patentability condition of "inventive step".
На фиг. 1 представлена часть обмотки с защитным покрытием. На фиг.2 показана область параметров зависимости проводимости эмали от напряженности электрического поля (начальная проводимость Go и коэффициент степени экспоненты β), в которой обеспечивается достижение указанного выше технического результата. In FIG. 1 shows a part of a winding with a protective coating. Figure 2 shows the region of the parameters of the dependence of the conductivity of enamel on the electric field strength (initial conductivity Go and exponent coefficient β), which ensures the achievement of the above technical result.
Проводник 1 с изоляцией 2 уложен в пазу магнитопровода 3. Поверх изоляции 2 нанесено проводящее покрытие 4. Защитное покрытие состоит из двух участков. Первый участок 5 покрытия примыкает к магнитопроводу 3 и гальванически соединен с ним через проводящее покрытие 4. Второй участок 6 покрытия примыкает к первому участку 5 и гальванически с ним контактирует. A
На участке 5 покрытие выполнено в виде слоя эмали с наполнителями из микропорошка карборунда с дисперсностью 20-28 мкм и содержащем последнего в эмали 75-80 мас.ч. и микропорошка алюминия с дисперсностью 40-60 мкм в количестве 5-12% от массы карборунда. Длина первого участка не более 40 мм. In section 5, the coating is made in the form of an enamel layer with fillers from carborundum micropowder with a fineness of 20-28 μm and the latter containing 75-80 parts by weight of enamel. and aluminum micropowder with a dispersion of 40-60 microns in an amount of 5-12% by weight of carborundum. The length of the first section is not more than 40 mm.
На участке 6 покрытие выполнено в виде слоя эмали с наполнителями из микропорошка карборунда с дисперсностью 20-28 мкм и содержанием последнего в эмали 75-80 мас.ч. и микропорошка алюминия с дисперсностью 40-60 мкм в количестве 2-4% от массы карборунда. Длина второго участка не менее 200 мм. In section 6, the coating is made in the form of an enamel layer with fillers from carborundum micropowder with a fineness of 20-28 microns and a content of the latter in enamel of 75-80 wt.h. and aluminum micropowder with a dispersion of 40-60 microns in an amount of 2-4% by weight of carborundum. The length of the second section is not less than 200 mm.
Процентное содержание микропорошка алюминия в каждом из участков подбирается экспериментально. The percentage of aluminum micropowder in each of the sections is selected experimentally.
При приложении к проводнику 1 высокого напряжения относительно магнитопровода 3, в частности равного 82 кВ, участок 6 покрытия выравнивает распределение тока в покрытии по периметру проводника 1 у края магнитопровода и повышает напряжение появления ионизационных процессов в покрытии (свечение) на 60-80%. Участок 6 покрытия выравнивает распределение напряженности электрического поля вдоль поверхности изоляции 2. When a high voltage is applied to the
На диаграмме (фиг. 2) показана область оптимальных значений G0 и β зависимости проводимости эмали покрытия от напряжения, выраженной формулой
G=G0 exp (βЕ),
где G - проводимость эмали, См (сименс);
G0 - начальная проводимость эмали, См;
Е - напряженность в покрытии, кВ/см;
β - коэффициент в степени экспоненты, см/кВ.The diagram (Fig. 2) shows the region of optimal values of G 0 and β of the dependence of the conductivity of the coating enamel on the voltage, expressed by the formula
G = G 0 exp (βЕ),
where G is the enamel conductivity, Cm (siemens);
G 0 - the initial conductivity of the enamel, cm;
E - tension in the coating, kV / cm;
β - coefficient in the exponent, cm / kV.
В этой области максимальные нагрузки (напряженность поля и плотность тока) в начале покрытия не превышают предельно допустимых значений в одноминутном испытательном режиме при напряжении 82 кВ, что определено экспериментально. In this area, the maximum loads (field strength and current density) at the beginning of the coating do not exceed the maximum permissible values in a one-minute test mode at a voltage of 82 kV, which is determined experimentally.
Для участка 5 область параметров начальной проводимости эмали и коэффициента в степени экспоненты располагается выше верхней линии параллелограмма, для участка 6 - это область, ограниченная параллелограммом. For section 5, the region of the parameters of the initial enamel conductivity and coefficient in the exponent is located above the top line of the parallelogram; for section 6, this is the area limited by the parallelogram.
Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость". The above allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121365A RU2187874C1 (en) | 2001-06-30 | 2001-06-30 | High-voltage electrical machine winding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121365A RU2187874C1 (en) | 2001-06-30 | 2001-06-30 | High-voltage electrical machine winding |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2187874C1 true RU2187874C1 (en) | 2002-08-20 |
Family
ID=20252203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001121365A RU2187874C1 (en) | 2001-06-30 | 2001-06-30 | High-voltage electrical machine winding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2187874C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516377C2 (en) * | 2007-08-08 | 2014-05-20 | Джиангмен Идеар Ханью Электрикал Джоинт-Сток Ко., Лтд. | Permanent-magnet synchronous motor for drainage pump |
| RU2649316C1 (en) * | 2014-09-29 | 2018-04-02 | Сименс Акциенгезелльшафт | Active part in the form of rotor or stator, the method of manufacturing such an active part and electrical machine |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2042208A (en) * | 1934-04-12 | 1936-05-26 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Dynamo-electric machine |
| US3210461A (en) * | 1962-10-12 | 1965-10-05 | Westinghouse Electric Corp | Electrical stress-grading coatings |
| US3823334A (en) * | 1973-07-18 | 1974-07-09 | Westinghouse Electric Corp | Electrical apparatus with high voltage electrical conductor insulated by material including high dielectric constant inserts |
| EP0077957B1 (en) * | 1981-10-08 | 1986-03-05 | Nippon Unicar Company Limited | Semi-conductive compositions, based on ethylene-vinyl acetate copolymers, having adhesion to and strippability from crosslinked polyolefin substrates |
| DE3639508A1 (en) * | 1985-11-22 | 1987-05-27 | Ricoh Kk | Transparent, electrically conducting film and method of fabricating it |
| RU2099043C1 (en) * | 1993-07-30 | 1997-12-20 | Марийский инновационный центр "Возрождение Марий Эл" | Thermotherapeutic apparatus |
| RU2150760C1 (en) * | 1998-11-10 | 2000-06-10 | Государственное унитарное предприятие Научно-технический центр ВЭИ "Электроизоляция" | Semiconducting tape |
-
2001
- 2001-06-30 RU RU2001121365A patent/RU2187874C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2042208A (en) * | 1934-04-12 | 1936-05-26 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Dynamo-electric machine |
| US3210461A (en) * | 1962-10-12 | 1965-10-05 | Westinghouse Electric Corp | Electrical stress-grading coatings |
| US3823334A (en) * | 1973-07-18 | 1974-07-09 | Westinghouse Electric Corp | Electrical apparatus with high voltage electrical conductor insulated by material including high dielectric constant inserts |
| EP0077957B1 (en) * | 1981-10-08 | 1986-03-05 | Nippon Unicar Company Limited | Semi-conductive compositions, based on ethylene-vinyl acetate copolymers, having adhesion to and strippability from crosslinked polyolefin substrates |
| DE3639508A1 (en) * | 1985-11-22 | 1987-05-27 | Ricoh Kk | Transparent, electrically conducting film and method of fabricating it |
| RU2099043C1 (en) * | 1993-07-30 | 1997-12-20 | Марийский инновационный центр "Возрождение Марий Эл" | Thermotherapeutic apparatus |
| RU2150760C1 (en) * | 1998-11-10 | 2000-06-10 | Государственное унитарное предприятие Научно-технический центр ВЭИ "Электроизоляция" | Semiconducting tape |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516377C2 (en) * | 2007-08-08 | 2014-05-20 | Джиангмен Идеар Ханью Электрикал Джоинт-Сток Ко., Лтд. | Permanent-magnet synchronous motor for drainage pump |
| RU2649316C1 (en) * | 2014-09-29 | 2018-04-02 | Сименс Акциенгезелльшафт | Active part in the form of rotor or stator, the method of manufacturing such an active part and electrical machine |
| US10637318B2 (en) | 2014-09-29 | 2020-04-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Active part formed as a rotor or stator, a method for producing the active part, and an electrical machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20080152898A1 (en) | Varistor-based field control tape | |
| JPH047522B2 (en) | ||
| WO2016061230A1 (en) | Dielectric material with enhanced breakdown strength | |
| CN104081632B (en) | Electrical conduction device, partial discharge at end-winding preventer and manufacture method thereof | |
| RU2658323C2 (en) | Corona shielding system, in particular external corona shielding system for an electric machine | |
| RU2187874C1 (en) | High-voltage electrical machine winding | |
| US12470103B2 (en) | Semiconductive member, stator coil, and rotating electric machine | |
| Conley et al. | Fundamentals of semi-conductive systems for high voltage stress grading | |
| RU2137234C1 (en) | HIGH-VOLTAGE WIRE FOR AERIAL POWER LINES OF ABOUT 60 kV | |
| RU2686680C2 (en) | Crown protection system for the electrical machine | |
| RU74002U1 (en) | FIRE SAFE ELECTRICAL CABLE | |
| SU1046772A1 (en) | High voltage a.c.cable | |
| JPH0365106B2 (en) | ||
| CN107004461B (en) | Corona shielding material with adjustable resistance | |
| JP2800079B2 (en) | DC power cable | |
| EP4345849A1 (en) | Electrical stress grading compositions and devices including the same | |
| US4454375A (en) | Power cable joint structure having sheath isolation member containing electrode spheres | |
| SU1354341A1 (en) | Winding of high-voltage electric machine | |
| US20250330056A1 (en) | Rotating electric machine | |
| JPS6137721B2 (en) | ||
| SU888217A2 (en) | High-voltage device | |
| JP3657890B2 (en) | Gas insulated switchgear | |
| SU1424061A1 (en) | A.c. high-voltage cable | |
| Poluektova et al. | Effect of conductive-zone sizes and positions on the characteristics of discharge activity on a solid insulation surface | |
| US1715889A (en) | Insulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080731 |