Патент на изобретение №2316861

(54) СИСТЕМА ОЧИСТКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ КОЛЛЕКТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАШИН ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к коллектору для вращающихся машин высокого напряжения и, в частности, к изолятору и фильтру для очистки и охлаждения коллектора тока. Система коллектора электрического тока содержит электропроводное токосъемное контактное кольцо, установленное на поворотном валу, и узел фиксированного проводящего кольца, образующий частично закрытый проводящий кольцевой канал переменного тока высокого напряжения, в котором установлены контактирующие элементы токосъемного контактного кольца. Отсек при потенциале земли частично закрывает токосъемное контактное кольцо и узел фиксированного проводящего кольца. Источник текучей среды направляет текучую среду в отсек таким образом, что текучая среда проходит в проводящий кольцевой канал для, по меньшей мере, охлаждения или очистки контактирующих элементов токосъемного контактного кольца. Полый изолятор конической формы имеет форму усеченного конуса с отверстием меньшего поперечного сечения, подсоединенным к проводящему кольцевому каналу, и участок с диаметром большего поперечного сечения, проходящий через отсек и соединенный с отсеком для выпуска текучей среды из проводящего кольцевого канала. Техническим результатом является обеспечение возможности прохождения воздуха через выпускной проход беспрепятственно и фильтрации воздуха, охлаждающего коллектор. 2 н. и 27 з.п. ф-лы, 4 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к коллектору электрического тока для вращающихся машин высокого напряжения и, в частности, к изолятору и фильтру, используемым для очистки и охлаждения коллектора тока.

Предшествующий уровень техники

Известны системы, например синхронные приводы и генераторы, которые подают электрический ток к обмотке ротора посредством токосъемных контактных колец. Ток обычно подается к токосъемным контактным кольцам через щетки, установленные на фиксированном проводящем кольце. Токосъемные контактные кольца находятся под низким напряжением, однако токосъемные контактные кольца могут быть использованы и в установках высокого напряжения.

Узел токосъемных контактных колец для использования в машинах и установках высокого напряжения раскрыт в патенте США № 6465926, (2002 г.) «Система очистки охлаждения вращающегося коллектора тока высокого напряжения». В патенте раскрыта система коллектора электрического тока, которая содержит для каждой фазы фиксированное проводящее кольцо, щетки, электропроводное токосъемное контактное кольцо и опорный узел токосъемного контактного кольца. Охлаждающий воздух циркулирует по системе коллектора для вращающихся машин высокого напряжения и выходит из корпуса коллектора через выпускной проход цилиндрической формы и фильтрующее устройство. Этот проход также включает электрическую шину, которая подает питание к фиксированному проводящему кольцу. Обычно поток охлаждающего воздуха проходит через щетки в системе коллектора, и при этом охлаждающий воздух перемещает и выносит угольные частицы или пыль, образованные в результате износа щеток, наружу через проход выпускного канала в электрической шине. Однако этот проход ограничен площадью поперечного сечения, определяемой первичным назначением электрической шины переносить электрический ток. Поэтому воздушный поток ограничен. Любое накапливание угольных частиц может привести к короткому замыканию обмоток машины, если их не удалять надлежащим образом из воздушного потока.

Краткое изложение существа изобретения

Технической задачей настоящего изобретения является создание системы коллектора высокого напряжения для вращающихся машин и трансформаторов, которые имеют выпускной проход, образующий изолированный выпускной проход между средой высокого напряжения системы коллектора и потенциалом земли за выпускным проходом, что позволяет воздуху, охлаждающему коллектор, проходить через выпускной проход беспрепятственно и без наращивания слоя угольных частиц вдоль его внутренних поверхностей, а также обеспечение фильтрации воздуха, охлаждающего коллектор, после того как он пройдет через выпускной проход.

Поставленная задача согласно настоящему изобретению решена путем создания системы коллектора электрического тока, содержащей электропроводное токосъемное контактное кольцо, установленное на поворотном валу, и узел фиксированного проводящего кольца, образующий частично закрытый, проводящий переменный ток высокого напряжения, кольцевой канал, в котором установлены контактирующие элементы токосъемного контактного кольца. Отсек потенциала земли, по меньшей мере, частично закрывает токосъемное контактное кольцо и узел фиксированного проводящего кольца. Источник текучей среды направляет эту среду в отсек таким образом, что текучая среда проходит в проводящий кольцевой канал для выполнения, по меньшей мере, одного охлаждения или очистки контактирующих элементов токосъемного контактного кольца. Полый изолятор конической формы имеет элемент в виде усеченного конуса с отверстием более узкого поперечного сечения, соединенный с проводящим кольцевым каналом, и участок с диаметром большего поперечного сечения, проходящий через отсек и соединенный с отсеком для выпуска текучей среды из токопроводящего кольцевого канала.

Целесообразно изобретение содержит камеру для сбора, установленную на внешней стенке отсека и охватывающую участок изолятора, который проходит за отсек. Камера для сбора имеет фильтр, установленный отдельно и поперек выпускного отверстия изолятора для фильтрации частиц из текучей среды при прохождении через фильтр.

Коническая форма полого изолятора обеспечивает профиль электрического поля, где эквипотенциальные линии проходят по касательной к потоку текучей среды через изолятор, с увеличением расстояния между ними. Коническая форма изолятора увеличивает распределение электрического потенциала поля и способствует тому, что угольные частицы не вступают в контакт с внутренней боковой стенкой изолятора. В результате этого угольные частицы в текучей среде имеют тенденцию перемещаться вдоль центральной части изолятора, отстоящей от внутренних стенок изолятора. Это ингибирует наращивание слоя угольных частиц на внутренних поверхностях изолятора, что могло бы привести к созданию условий короткого замыкания для узла ротора. При этом размер изолятора определяется количеством текучей среды, необходимой для охлаждения и очистки системы коллектора электрического тока.

Согласно изобретению используют систему вращающегося трансформатора, в которой система коллектора электрического тока подает ток к узлу ротора, имеющему обмотки ротора, которые вращаются вокруг поворотного вала, а статор имеет обмотки статора, и также предусмотрен привод для вращения узла ротора.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем настоящее изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает вид сбоку в разрезе известной системы вращающегося трансформатора;

фиг.2 – вид сверху (поперечный разрез) системы вращающегося трансформатора, имеющего изолятор конической формы, согласно изобретению;

фиг.3 – продольное сечение изолятора конической формы с зазором между U-образным кольцом и токосъемным контактным кольцом, согласно изобретению;

фиг.4 – продольный разрез изолятора и изображение эквипотенциальных линий электрического поля, проходящих через изолятор, согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

На фиг.1 представлена система 20 вращающегося трансформатора, раскрытая в патенте США № 6465926, 2002 г., конструкция которой содержит элементы, аналогичные заявленным и имеют те же ссылочные номера, содержащая узел 22 ротора и статор 24, имеющий обмотки 25. Узел 22 ротора содержит секцию 26 клетки ротора, токосъемные проводящие кольца обмоток 21 ротора (так же известные как кольца 27 коллектора) и поворотный вал 28. Узел 22 ротора установлен с возможностью поворота вокруг оси RX ее поворотного вала 28 как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Вращение узла 22 ротора осуществляется приводом 30.

Система 20 вращающегося трансформатора используется в среде высокого напряжения и большого тока, имеющей переменные напряжения и ток. В этом примере система 20 вращающегося трансформатора предназначена для передачи электрической мощности между первой электрической системой (например, первой электрической сетью) и второй электрической системой (например, второй электрической сетью). В этом случае один из узлов 22 ротора и статор 24 подсоединены (например, линиями трехфазного тока) к первой электрической системе, а другой узел – ко второй электрической системе. Привод 30 вращает узел 22 в ответ на сигнал привода, формируемый системой управления (не показана). Первая и вторая электрические системы могут иметь отличающиеся электрические характеристики (например, частоту или фазу). Система управления может управлять двунаправленным образом системой 20 вращающегося трансформатора при переменной скорости для передачи мощности от первой электрической системы ко второй электрической системе или наоборот (то есть от второй электрической системы к первой электрической системе).

Система 40 коллектора, размещенная над узлом 22 ротора, содержит токосъемные контактные кольца 27, опорный узел 42 токосъемного контактного кольца и узел 44 фиксированного проводящего кольца. В приведенной в качестве примера трехфазной системе система 40 коллектора имеет три токосъемных контактных кольца 27А, 27В и 27С (любое из них обозначено как токосъемное контактное кольцо 27) и три соответствующих узла 44 фиксированного проводящего кольца (любой из них обозначен как узел 44 фиксированного проводящего кольца). Линии трехфазного тока от одной из электрических систем подсоединены к соответствующим линиям узлов 44 фиксированного проводящего кольца системы 40 коллектора узла 22 ротора. Другие линии трехфазного тока подсоединяют другую электрическую систему к статору 24. В описываемом варианте воплощения изобретения токосъемные контактные кольца 27 являются кольцами номинального напряжения 17 кВ.

Система 40 коллектора может быть размещена в отсеке 56 корпуса 50 (фиг.1). Отсек 56 разделен на три подотсека 57А-57С. Эти подотсеки предпочтительно изолированы по фазе друг относительно друга и альтернативно могут быть разделены по фазе. Коллекторная система 40, используемая для электрического сопряжения с узлом 22 ротора, имеет конструкцию, по существу, размещенную в трех различных плоскостях, называемых фазовыми плоскостями. В конструкции, показанной на фиг.1, система 20 вращающегося трансформатора установлена вертикально, три фазовые плоскости системы 40 коллектора являются, по существу, горизонтальными плоскостями. В первой или самой верхней фазовой плоскости, обозначенной пунктирной линией 58А, токосъемное контактное кольцо 27А и узел 44А фиксированного проводящего кольца размещены внутри подотсека 57А. Аналогичным образом во второй или средней фазовой плоскости 58В токосъемное контактное кольцо 27В и узел 44В фиксированного проводящего кольца размещены внутри подотсека 57, а в третьей или самой низкой фазовой плоскости 58С токосъемное контактное кольцо 27С и узел 44С фиксированного проводящего кольца размещены внутри подотсека 57С.

Опорный узел 42 токосъемного контактного кольца предусмотрен для каждой фазовой плоскости 58 системы 40 коллектора.

На фиг.2 представлен поперечный разрез системы вращающегося трансформатора заявленного изобретения.

Что касается одной из фазовых плоскостей 58, на фиг.2 показан опорный узел 42 токосъемного контактного кольца, включающий множество опорных изоляторов 102, установленных отдельно с заданными интервалами по наружной окружности поворотного вала 28. В качестве примера показано шесть опорных изоляторов 102, установленных вокруг оси RX. Каждый из опорных изоляторов 102 проходит, по существу, радиально от периферии поворотного вала 28 и имеет узел 106 крепления/регулировки, установленный на его конце.

Каждый из узлов 44 фиксированного проводящего кольца имеет щеточные сборки 70 (контактирующие элементы токосъемного контактного кольца), установленные с угловыми интервалами вокруг поворотного вала 28. Электрический ток передается между щетками щеточных сборок 70 и соответствующими токосъемными контактными кольцами 27 и таким образом и между узлом 22 ротора и электрической системой, подсоединенной к узлу 44 фиксированного проводящего кольца. Электрический ток проходит между токосъемными контактными кольцами 27 и обмотками узла 22 ротора через проводники 80 шины. Имеется проводник 80 шины для каждой из трех фаз, например проводники 80А, 80В и 80С шины. Каждый из проводников 80 шины проходит через соответствующий один из трех изолированных по фазе шинных каналов 82.

Каждый узел 44 (фиг.2, 3) фиксированного проводящего кольца содержит U-образную конструкцию, установленную на изолирующей опорной стойке кольца и опорной полке кольца (не показаны). Опорная полка кольца служит для образования перегородки или заземленного металлического листа между подотсеками 57 отсека 56.

U-образная конструкция 200 имеет верхнюю плату 200Т проводящего кольца, нижнюю плату 200В проводящего кольца, а также прикрепленную к ней покрывающую стенку 200W. Проводящий кольцевой канал 220 образован внутри U-образной кольцевой конструкции 44, например между верхней платой 200Т проводящего кольца и нижней платой 200В проводящего кольца.

Узлы 44 фиксированного проводящего кольца каждой фазовой плоскости имеют щеточные сборки 70, размещенные и установленные так, как показано на фиг.2 и 3. Щеточные сборки 70 размещены с угловыми интервалами вокруг поворотного вала 28. В приведенном примере каждая U-образная конструкция 44 кольца имеет восемьдесят шесть щеточных сборок 70, установленных в сорока трех парах, причем сорок три щеточные сборки 70 подвешены снизу верхней платы 200Т проводящего кольца, а другие сорок три щеточные сборки 70 установлены на нижней плате 200В проводящего кольца.

На фиг.3 показан пример пары щеточных сборок 70, использованных в системе 70 вращающегося трансформатора. Каждая щеточная сборка 70 содержит угольную щетку 240 и щеткодержатель 242. Щеткодержатели 242 подвешены над верхней платой 200Т проводящего кольца и установлены на нижней плате 200В проводящего кольца посредством болтов и шайб. Изолирующий щит (не показан) размещен между щеткодержателем 242 и платами 200Т, 200В кольца. Электропроводные выводы (например, медные оплетки) 250 начинаются у заднего конца угольных щеток 240 и оканчиваются на клемме 252 быстрого разъединения, которая электропроводно установлена посредством зажимов на одной из плат 200Т, 200В кольца. Каждая щеточная сборка 70 содержит узлы 256 инвертирующей пружины для приложения постоянного усилия смещения на угольные щетки 240 в направлении к токосъемному контактному кольцу 27. В указанном патенте США № 6465926 более подробно раскрыты узлы фиксированного проводящего кольца и щеточные сборки.

Каждая U-образная конструкция 200 (фиг.2) кольца имеет электропроводную электрическую шину 260, проходящую в радиальном направлении. Электрическая шина 260 проходит через стенку 56 отсека, будучи изолированной от нее. На периферическом конце, удаленном от U-образной конструкции 200 кольца, электрическая шина 260 имеет соединитель 262 шины. Каждая электрическая шина 260 имеет канал 350, который снабжен пробкой 351, вваренной в него для предотвращения воздушного потока вдоль шинного канала 350. Это предотвращает протекание вдоль электрической шины 260 охлаждающего воздуха, несущего угольные частицы.

На фиг.2 и 3 показан полый изолятор 400 конической формы, проходящий от стенки 200W проводящего кольцевого канала 44. Полый изолятор 400 подсоединен к отсеку 56 посредством фланца 410, имеющего болты 424, проходящие через него. Полый изолятор 400 конической формы имеет форму усеченного конуса 414, который размещен между фиксированным проводящим кольцом 44 и стенкой 56 отсека. Усеченный конус 414 имеет ряд ребер 432, которые обеспечивают увеличенную длину электрического приращения к изолятору, при этом О-образное кольцо 423 обеспечивает возможность расширения между разнородными материалами изолятора 400 и фиксированного проводящего кольца 44. Фиксированное проводящее кольцо 44 имеет отверстие 49 в стенке 200W и снабжено кольцевым фланцем 422 из медного материала. Изолятор 400 имеет более узкий конец 418, вставленный в кольцевой фланец 422 и удерживаемый на месте посредством О-образного кольца 423. Такое крепление обеспечивает возможность некоторого проскальзывания между изолятором 400 и проводящим кольцом 44 благодаря неодинаковым коэффициентам теплового расширения этих деталей. Изолятор 400 имеет участок 465 с поперечным сечением большего диаметра, который проходит через отсек 56 и подсоединяется к нему. Следует отметить, что изолятор 400 содержит материал на основе циклоалифатических эпоксидных соединений или может содержать какой-либо другой подходящий электроизоляционный материал, например полимерное эпоксидное соединение или керамику, например фарфор.

Внутренние стенки 460 изолятора 400 расходятся в направлении наружу у стенок 426, размещенных за отсеком 56 и фланцем 424. Назначение расходящейся стенки 460 – двоякое. Расходящиеся стенки 460 обеспечивают увеличение поверхностной зоны 428 отверстия, через которую вытекает текучая среда, имеющая траекторию воздуха 334F, при этом скорость воздуха вне отверстия 428, направленного в смежный фильтр 420, будет достаточно низкой, чтобы обеспечить эффективное абсорбирование угольных частиц, содержащихся в воздушном потоке. С другой стороны, расходящиеся в направлении наружу стенки 460 предотвращают наращивание слоя угольных частиц, дополнительно к воздействию на них профиля электрического поля (фиг.4) между соединением высокого напряжения на медном фланце 422 и заземлением на фланце 424 отсека 56. Коническая форма участка в виде усеченного конуса 414 приводит к тому, что расстояние между эквипотенциальными линиями 500 (фиг.4), проходящими через полый изолятор 400 вблизи усеченного конуса 414, увеличивается вдоль центральной оси 600. Следовательно, любые заряженные частицы или угольные частицы, способные заряжаться высоким напряжением внутри системы коллектора, подвержены воздействию профиля электрического поля и текут через центр изолятора 400, а не смежно внутренним стенкам изолятора 400.

На фиг.2 и 3 также представлена камера 430 для сбора, которая содержит камеру прямоугольной формы, имеющую боковые стенки 431 и фланцы 429, прикрепленные болтами 434 к стенке 56 отсека. Для более высоких токов камера 430 может иметь цилиндрическую форму. Боковые стенки 431 снабжены загнутым внутрь фланцем 442, прикрепленным болтами. Фланец 442 имеет установленный и закрепленный на нем фильтр 420. Фильтр является обычным промышленным фильтром для удаления угольной пыли, имеющей размер частиц менее около 1 микрона. В результате использование фильтра и изолятора обеспечивает возможность текучей среде эффективным образом протекать по траектории 334G и обеспечивать охлаждение фиксированного проводящего кольца, а также одновременно удалять или выводить частицы угольной пыли фильтром 420 из потока 334F текучей среды.

Следует отметить, что форма изолятора 400 обеспечивает значительные преимущества по сравнению с обычным использованием полого изолятора. Благодаря профилю электрического поля между фиксированным проводящим кольцом, находящимся под высоким потенциалом, и корпусом 56, находящимся под потенциалом земли, полый изолятор 400 предотвращает осаждение угольных частиц и образование слоя угольных частиц вдоль внутренних стенок изолятора 400. Это предотвращает формирование условий короткого замыкания угольными частицами вдоль внутренних стенок изолятора.

Поскольку система 20 вращающегося трансформатора работает при высоком напряжении, она должна быть закрыта. Кожух для системы 20 вращающегося трансформатора, включающей отсек 56 корпуса 50, описан выше. Однако пыль в кожухе, образованная износом угольных щеток 240, может накапливаться и осаждаться на поверхности опорных изоляторов 102 (фиг.2). Поэтому согласно изобретению в систему 20 вращающегося трансформатора вводят охлаждающую/очищающую текучую среду (например, воздух) и управляют потоком этой охлаждающей/очищающей текучей среды для выноса пыли от щеток с опорных изоляторов 102. Более того, зазор 48 воздушного потока между токосъемным контактным кольцом 27 и узлом 44 фиксированного проводящего кольца способствует очистке и охлаждению системы 20 вращающегося трансформатора. Охлаждающая/очищающая текучая среда проходит через воздушный зазор 48 мимо контактных точек угольных щеток 240 и затем вдоль полукруглого кожуха к впускному изолятору 400. Подвижная охлаждающая/очищающая текучая среда образует средство для отвода тепла от угольных щеток 240 и узла 44 фиксированного проводящего кольца, снижая рост температуры из-за электрических потерь и механического трения.

Согласно изобретению система 20 вращающегося трансформатора имеет один или более охлаждающих/очищающих источников текучей среды, таких как вентилятор 300 и вентилятор 302 (показаны на фиг.1). Вентилятор 302 имеет привод 304 вентилятора и подсоединен для подачи вентилирующей текучей среды, так же известной как охлаждающая/очищающая текучая среда (например, воздуха), через систему 308 каналов внутрь корпуса 50, как показано стрелками 310. Вентилятор 300 установлен на кронштейне 320 (прикреплен к корпусу 50) и обслуживает как привод 30, так и отсек 56, включая охлаждение и очистку токосъемных контактных колец 27 и узлов 44 фиксированного проводящего кольца с их щеточными сборками 70.

Охлаждающая/очищающая текучая среда (например, воздух) проходит от вентилятора 300 через систему 328 каналов, как показано стрелками 330. Система 328 каналов имеет входной канал или аналогичное устройство для плоскости 58 каждой фазы, так что для каждой фазы текучая среда поступает внутрь соответствующих подотсеков 56А, 56В и 56С, как показано стрелками 332А-332С.

Приведенная в качестве примера траектория охлаждающей/очищающей текучей среды плоскости 58 одной фазы представлена на фиг.3. На фиг.2 показан указательной стрелкой 334А поток текучей среды, т.е. охлаждающая/очищающая текучая среда поступает через канал 336 системы 328 каналов. Охлаждающую/очищающую текучую среду, поступающую в подотсек 58, продувают к центру подотсека 58, имеющего форму шестиугольника, заполняя внутреннюю область подотсека 58 вплоть до поворотного вала 28. По существу, поступающая охлаждающая/очищающая текучая среда очищает пространство вокруг каждого из опорных изоляторов 102, как показано стрелкой 334В (фиг.2). Охлаждающая/очищающая текучая среда затем протекает над токосъемным контактным кольцом 27, как показано стрелкой 334С, и охлаждает токосъемное контактное кольцо 27. Охлаждающая/очищающая текучая среда затем поступает в воздушный зазор 48 (фиг.3) между токосъемным контактным кольцом 27 и узлом 44 фиксированного проводящего кольца, как показано стрелкой 334С (фиг.2). Зазор 48 обеспечивает направление воздушного потока поперек поверхности раздела угольной щетки 240 и токосъемного контактного кольца 27. Охлаждающая/очищающая текучая среда затем поступает в канал 220 проводящего кольца в щеточной сборке 70 и проходит над щеточной сборкой 70 (показано стрелкой 334D на фиг.3). В проводящем кольцевом канале 220 охлаждающая/очищающая текучая среда проходит по полукруглой траектории вокруг узла 44 фиксированного проводящего кольца, как показано стрелкой 334Е (фиг.2). Таким образом, внутри узла 44 фиксированного проводящего кольца охлаждающая/очищающая текучая среда движется по полукруглой траектории даже в случае, когда поворотный вал 28 не вращается. Охлаждающую/очищающую текучую среду затем выпускают из отсека 58 через выпускной канал 430, как показано стрелкой 334F на фиг.2 и 3.

Скорости охлаждающей/очищающей текучей среды внутри проводящего кольцевого канала 220 узла 44 фиксированного проводящего кольца превышают скорости в пространстве, являющемся внутренним относительно токосъемного контактного кольца 27, облегчая сбор угольной пыли и аналогичного материала, когда охлаждающая/очищающая текучая среда перемещается вокруг кольцевого кожуха. Но даже в пространстве, являющемся внутренним относительно кольца 27, охлаждающая/очищающая текучая среда перемещается мимо опорных изоляторов 102 и поддерживает их в чистом состоянии.

Воздух был упомянут выше в качестве одного примера соответствующей охлаждающей/очищающей текучей среды. Другие не ограничивающие изобретение примеры соответствующей текучей среды, которые могут служить в качестве охлаждающих/очищающих текучих сред, включают масло, водород (газ) и сульфогексафторид (газ) (SF6). Использование SF6 в закрытой или герметизированной системе может уменьшить размер системы 40 коллектора. SF6 имеет более высокую удельную теплопроводность и более высокую диэлектрическую прочность, чем воздух. Если текучей средой является SF6, то при определенном атмосферном давлении расстояние между проводниками и землей может быть снижено до половины воздушных зазоров.

Вентилятор 300 и вентилятор 302 являются лишь примерами источников охлаждающей/очищающей текучей среды. Другие источники текучей среды, которые могут направлять охлаждающую/очищающую текучую среду в соответствующие отсеки, также попадают под объем патентной защиты изобретения, например источники, где воздух находится под давлением. Можно предположить, что поток текучей среды, подающейся в проводящий кольцевой канал 220, мог быть введен посредством прокладки канала через одну или более стенок 200Т, 200В и 200W в дополнение к пропусканию воздуха через воздушный зазор 48.

Понятие “высокое напряжение”, употребляемое в области вращающихся машин и приведенное в данном описании, предполагает диапазон напряжения от 13,8 кВ до, по меньшей мере, 26 кВ, и может быть даже выше. Под низким напряжением подразумевается, в общем, напряжение 4кВ и ниже, под средним напряжением – 6600В и 7200В.

Изобретение охватывает различные модификации и эквиваленты в пределах объема защиты, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Система (40) коллектора электрического тока, содержащая электропроводное токосъемное контактное кольцо (27), установленное на поворотном валу, узел (44) фиксированного проводящего кольца, образующий частично закрытый проводящий кольцевой канал (220) переменного тока, в котором установлены контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца, отсек (56) при потенциале земли для, по меньшей мере, частичного закрытия токосъемного контактного кольца (27) и узла (44) фиксированного проводящего кольца, источник (300) текучей среды, направляющий текучую среду в проводящий кольцевой канал (220) для выполнения, по меньшей мере, одной из функций охлаждения или очистки контактирующих элементов (70) токосъемного контактного кольца, полый изолятор (400) конической формы, имеющий форму усеченного конуса (414) с отверстием (418) меньшего поперечного сечения, подсоединенным к проводящему кольцевому каналу (220), и участок (465) с диаметром большего поперечного сечения, проходящий через отсек (56) и соединенный с отсеком (56), для выпуска текучей среды из проводящего кольцевого канала (220) переменного тока.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что токосъемное контактное кольцо (27) и узел (44) фиксированного проводящего кольца установлены с образованием зазора (48) между ними, при этом источник (300) текучей среды обеспечивает направление текучей среды в отсек (56) таким образом, что текучая среда проходит через зазор (48) и попадает в проводящий кольцевой канал (220) для осуществления дополнительно, по меньшей мере, охлаждения или очистки поверхности раздела токосъемного контактного кольца (27) и контактирующих элементов (70) токосъемного контактного кольца.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что полый изолятор (400) имеет коническую форму, расширяющуюся в направлении к выпускному отверстию (428), находящемуся за отсеком (56).

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что полый изолятор (400) имеет диаметр, увеличивающийся за отсеком (56).

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что полый изолятор (400) имеет участок (426) внутренней стенки в виде выпуклой кривой за отсеком (56).

6. Система по п.3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит камеру для сбора, установленную на отсеке (56) и охватывающую часть полого изолятора (400), который проходит за отсек (56), причем камера для сбора имеет фильтр (420), установленный отдельно и поперек выпускного отверстия (428) полого изолятора (400) для фильтрации частиц текучей среды, проходящей через фильтр.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что полый изолятор (400) подсоединен к проводящему кольцевому каналу (220) на скользящей посадке.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца являются щетками.

9. Система по п.2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит опорный узел (42) токосъемного контактного кольца, содержащий множество опорных изоляторов (102), расположенных на расстоянии в радиальном направлении вокруг поворотного вала (28) для крепления электропроводного токосъемного контактного кольца (27) к поворотному валу (28), при этом источник (300) текучей среды обеспечивает направление текучей среды на, по меньшей мере, некоторые опорные изоляторы (102) для очистки опорных изоляторов (102) перед направлением текучей среды через зазор (48).

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что источник (300) текучей среды является вентилятором.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что проводящий кольцевой канал (220) предназначен для направления текучей среды по траектории, являющейся, по меньшей мере, частично полукруглой, к полому изолятору (400) конической формы.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что узел (44) фиксированного проводящего кольца содержит первую проводящую плату (200Т) и вторую проводящую плату (200В), размещенные параллельно друг другу для образования между ними проводящего кольцевого канала (220), при этом контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца установлены в проводящем кольцевом канале (220).

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца установлены на первой проводящей плате (200Т), а по меньшей мере, другие контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца установлены на второй проводящей плате (200В).

14. Система по п.12, отличающаяся тем, что контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца установлены попарно в узле фиксированного проводящего кольца, причем один контактирующий элемент токосъемного контактного кольца каждой пары установлен на первой проводящей плате (200Т), а другой контактирующий элемент токосъемного контактного кольца каждой пары установлен на второй проводящей плате (200В).

15. Система (20) вращающегося трансформатора, содержащая узел (22) ротора, имеющий обмотки ротора, которые вращаются вокруг поворотного вала (28), статор (24), имеющий обмотки (25) статора, привод (30) для вращения узла (22) ротора, систему (40) коллектора тока высокого напряжения, через которую обеспечивается подача тока к узлу (22) ротора и которая содержит электропроводное токосъемное контактное кольцо (27), установленное на поворотном валу (28), узел (44) фиксированного проводящего кольца, образующий частично закрытый проводящий кольцевой канал (220) тока, в котором установлены контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца (27), отсек (56) при потенциале земли, предназначенный для, по меньшей мере, частичного закрытия токосъемного контактного кольца (27) и узла фиксированного проводящего кольца, источник (300) текучей среды, направляющий текучую среду в проводящий кольцевой канал (200) для выполнения, по меньшей мере, одной из функций охлаждения или очистки поверхности раздела токосъемного контактного кольца (27) и контактирующих элементов (70) токосъемного контактного кольца (27), полый изолятор (400) конической формы, имеющий форму усеченного конуса (414) с отверстием (418) меньшего поперечного сечения, подсоединенным к проводящему кольцевому каналу (220), и участок (465) с диаметром большего поперечного сечения, проходящий через отсек (56) и соединенный с отсеком (56), для выпуска текучей среды из проводящего кольцевого канала (220) тока.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что токосъемное контактное кольцо (27) и узел (44) фиксированного проводящего кольца установлены с образованием зазора (48) между ними, при этом источник (300) текучей среды обеспечивает направление текучей среды в отсек (56) таким образом, что текучая среда проходит через зазор (48) и попадает в проводящий кольцевой канал (220) для осуществления дополнительно, по меньшей мере, охлаждения или очистки поверхности раздела токосъемного контактного кольца (27) и контактирующих элементов (70) токосъемного контактного кольца.

17. Система по п.15, отличающаяся тем, что полый изолятор (400) имеет коническую форму, расширяющуюся в направлении к выпускному отверстию (428), находящемуся за отсеком (56).

18. Система по п.17, отличающаяся тем, что полый изолятор (400) имеет диаметр, увеличивающийся за отсеком (56).

19. Система по п.18, отличающаяся тем, что полый изолятор (400) имеет участок (426) внутренней стенки в виде выпуклой кривой за отсеком (56).

20. Система по п.17, отличающаяся тем, что дополнительно содержит камеру для сбора, установленную на отсеке (56) и охватывающую часть полого изолятора (400), который проходит за отсек (56), причем камера для сбора имеет фильтр (420), установленный отдельно и поперек выпускного отверстия (428) полого изолятора (400) для фильтрации частиц текучей среды, проходящей через фильтр.

21. Система по п.15, отличающаяся тем, что полый изолятор (400) подсоединен к проводящему кольцевому каналу (220) на скользящей посадке.

22. Система по п.16, отличающаяся тем, что зазор (48) является кольцевым зазором.

23. Система по п.16, отличающаяся тем, что контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца являются щетками.

24. Система по п.16, отличающаяся тем, что дополнительно содержит опорный узел (42) токосъемного контактного кольца, содержащий множество опорных изоляторов (102), расположенных на расстоянии в радиальном направлении вокруг поворотного вала (28) для крепления электропроводного токосъемного контактного кольца (27) к поворотному валу (28), при этом источник (300) текучей среды обеспечивает направление текучей среды на, по меньшей мере, некоторые опорные изоляторы (102) для очистки опорных изоляторов (102) перед направлением текучей среды через зазор (48).

25. Система по п.15, отличающаяся тем, что источник (300) текучей среды является вентилятором.

26. Система по п.25, отличающаяся тем, что проводящий кольцевой канал (220) предназначен для направления текучей среды по траектории, являющейся, по меньшей мере, частично полукруглой, к полому изолятору (400) конической формы.

27. Система по п.15, отличающаяся тем, что узел (44) фиксированного проводящего кольца содержит первую проводящую плату (200Т) и вторую проводящую плату (200В), размещенные параллельно друг другу для образования между ними проводящего кольцевого канала (220), при этом контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца установлены в проводящем кольцевом канале (220).

28. Система по п.27, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца установлены на первой проводящей плате (200Т), а по меньшей мере другие контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца установлены на второй проводящей плате (200В).

29. Система по п.27, отличающаяся тем, что контактирующие элементы (70) токосъемного контактного кольца установлены попарно в узле фиксированного проводящего кольца, причем один контактирующий элемент токосъемного контактного кольца каждой пары установлен на первой проводящей плате (200Т), а другой контактирующий элемент токосъемного контактного кольца каждой пары установлен на второй проводящей плате (200В).

РИСУНКИ