专利名称：电力机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力机械，该电力机械包括一个磁性材料的铁芯和一个呈卷绕该铁芯第一部分的导电体形式的高压绕组。本发明也涉及上述电力机械的应用。
背景技术：
包括一个高压绕组的电力机械大量用于网络中的各种应用，用于传输和分配电力。这一类型的不转动机器的例子是变压器和电抗器。
本文中的高压指超过1kV的电压。
除了包括一个高压绕组外，已知的变压器也包括一个低压绕组，而通常高压绕组和低压绕组设置在一个磁性材料芯的周围。绝缘层常常由浸渍了油的纸制成。这些先有技术绝缘层的一个缺点是它们必须挺厚，以便令人满意地起作用。处理此种层的另一缺点是它有污染的危险。这些问题可以用固体绝缘层来避免。在公开号为No.WO 97/45847的国际专利申请中描述了一种带固体绝缘的变压器的例子。该变压器有一围绕磁性材料芯卷绕的电缆。该变压器解决了对环境有害的油的泄漏的问题。该同一技术可以用于制造其它不转动的电力机械，如电抗器。
在许多情况下，待安置变压器的位置处相对缺少空间。这确实如此，例如在变压器待安置在一个人口稠密区域内或建筑物内的场合下，希望有一台体积不太庞大的变压器或一台其几何形状适合于可利用空间的变压器。这时该变压器例如可以安置在一个沿墙壁或屋顶下方的已有的电缆通道内。在许多情况下，也希望提供一台重量轻的变压器，例如当变压器待安置在台架上时。
当电流分配到私人住所时，希望电压尽可能迟地逐步下降到普通电源，以使损失减到最小。通常，此时电压从10kV的量级逐步降到400伏。在许多国家中，习惯将此类变压器安置在台架顶端。但是，由于变压器的体积，有吹掉下来的危险，这会增加费用以及维护和修理工作。在这种情况下，也希望尽可能减小变压器的体积。
在许多情况下，希望将一根电缆连接到上述变压器上的高压绕组上。这样一根电缆通常包括一个由绝缘体围绕的导体。将高压绕组连接在电缆上可以用许多不同的方法完成。但是，在连接期间避免高的电场是重要的，因为这些可以导致电击穿。
因此，需要一台尺寸较小的或几何形状不同于目前使用的机械的电力机械，使得上述问题可以避免而同时当电缆连接于高压绕组时避免高电场。
本申请人的瑞典专利申请0003037-9(尚未公开)中描述了一个解决许多上述问题的电力机械的例子，该专利参考合并于此。
在本申请人的上述申请0003037-9中，电缆的连接是通过将电缆插入变压器的绝缘层之间从而将电缆导体连接在高压绕组上而实现的。当实现这样一种连接时会产生一个问题，就是在高压绕组终端和变压器的绝缘变为电缆绝缘(也就是在电缆终端中)的区域内可能产生高电场。为了控制电缆终端区中的电场，变压器的第一和第二绝缘层因此在电缆连接的区域中已设置所谓电晕保护层。这些层有一作为电场函数的非线性阻抗，而其作用是平衡电场。在某些用途中，例如在具有带高频下陡峭电压导致的高电压分布的用途中，但是，希望有一种对电晕保护层的替代方案。其理由是热量在这些层中累积，而同时电压分布因不同的频率而变化。
因此，需要一种其设计不同于目前使用的机械的电力机械，使得上述问题也能在带有高频下陡峭电压导致的高压用途中避免。
发明概要本发明的一个目的是提供一种解决至少一个上述问题的电力机械。
本发明的另一目的是提供一种包括一个高压绕组的电力机械，该绕组可以有一个柔性的位置并可以连接一根这样的高压电缆，当该电力机械上外加一个高电压时，在该高压电缆中不产生高电场。
本发明的另一目的是提供本发明的电力机械的使用。
这些目的中的至少一个是利用附属的权利要求中的一种电力机械及其使用来达到的。
按照本发明的一种电力机械包括一个磁性材料的芯、一个围绕该芯的固体电绝缘材料的第一绝缘层、一个围绕该第一绝缘层的第一部分的导电体形式的高压绕组、一个围绕该第一绝缘层的第二部分的电场平衡部件，以及一个围绕该高压绕组的电场平衡部件的固体电绝缘材料的第二绝缘层。该电场平衡部件包括至少一个绕组形式的第一子部件。一个电缆导体预定连接在电场平衡部件的高压绕组上。
按照本发明的电力机械除了第一子部件外还包括一个绕组形式的第二子部件。
在该机械只包括一个绕组的情况下，该机械做成当其连接在高压绕组上时围绕该铁芯和电缆导体两者。
通过提供一个绕组形式的电场平衡部件，当将一根电缆连接在该机械上时，可以避免电击穿。
通过使用一种固体绝缘材料，可以在该高压绕组和该铁芯之间有一个显著更小的距离。这可以制成一个比其它类型的绝缘材料显著更小的电力机械，或一种效率显著更高的机械。
该绝缘层最好用聚合物管制成。这允许这些管通过一种良好确立的制造技术即挤压的连续工艺制造。或者是，该绝缘层可以直接向着铁芯挤压。
利用电力机械如具有上述类型的绝缘层的变压器，如上所述，当连接一个导体时有时会产生高电场形式的问题。按照本发明的电力机械中的电场平衡部件能够在连接区域中控制电场，使得该电场不会变得太高，从而避免电击穿。这意味着变压器和电缆之间的连接显著地更安全，从而大大地减小电击穿的危险。
该导电体最好沿相对于铁芯纵轴的基本上切线的方向卷绕铁芯。
该铁芯最好有一基本上圆柱形，有利的是基本上圆形的圆柱形。这导致这些绝缘层优先地具有圆形截面。但是，为实用起见，铁芯的形状以及因此绝缘层的形状可以偏离该形状。铁芯有利地用多个铁片叠成，以避免铁芯中的涡流。
按照本发明的电力机械最好具有这样卷绕的第一子部件，使其紧接第一绝缘层的外表面，而第二子部件这样卷绕，使其紧接第二绝缘层的内表面。因为绝缘层最好如上所述地具有圆形截面，所以这意味着两个子部件最好也有圆形截面。其次，可以提到，因为这两个绝缘层以彼此间隔的关系围绕铁芯配置，所以两个子部件也以彼此间隔的关系配置。这两个子部件最好具有相同的电位，它们每一个沿轴向拉开电场。
按照一个实施例，按照本发明的一种电力机械中的第一和第二子部件每个在一端处连接到地线上。通过将这些子部件的一端连接到地线上，这些子部件的电位彼此相连，使得其电位沿该机械的纵向在同一位置中相等。
按照另一实施例，所述第一和第二子部件每个在一端处连接到一高压绕组上。
最好是，这两个子部件每个在第一端部处连接到地线连接件上，而在第二端部处连接到高压绕组上，以避免在两端处有大的电压导数。
为了能够使用该电力机械，一个电缆导体必须连接到该高压绕组上。该高压绕组地连接到导电体上可以用许多不同方法完成。一个连接在高压绕组上的电缆导体最好的被一个电绝缘材料的第三绝缘层围绕。该导体部分安置在第一和第二绝缘层之间。也即是，最好安置在所述第一和第二子部件之间。
当按照本发明的电力机械连接在交流电压上时，铁芯中有一个磁通量。该磁通量可以用于与一个电感性电场平衡部件连接来控制电场。在这种情况下，利用在磁场中产生的通过一个环路感应的电压。
该电场平衡部件最好与该电力机械整体组合。
按照一个实施例，该电场平衡部件不是与该电力机械组合，而是可以与电缆构成一个单元，当连接该电缆时，该单元被插入变压器。
为了尽可能地用电感控制电场，所述第一和第二子部件的卷绕匝数最好相等。
其次，按照本发明的一个优选实施例，所述第一和第二子部件的卷绕匝数这样选择，使得跨过每个子部件的感应电压与跨过高压绕组的感应电压相等。这意味着，高压绕组的卷绕匝数与两个子部件的卷绕匝数相等。因为铁芯中的磁通量对两个子部件是共用的，所以其中的每个匝将具有同样的匝电压。这导致连接区中基本上线性减小的电压分布，而同时由于子部件中的净电压而避免电阻性的功率损失。
这些子部件最好每个包括一种涂漆的电线。为此，可以在子部件中使用普通的电线。
上述电场平衡部件为电感性的优选实施例的一个替代方案是使用一个电容性平衡部件。
在电容性电场平衡部件的情况下，所述第一和第二子部件每个最好包括一以重叠匝来卷绕的带，从而在每匝之间形成一个电容性耦合。然后该电场能够通过分配跨过各匝的电压而受到控制，使得当离高压绕组的距离增大时电场减小。
在按照本发明的一个电容性电场平衡部件中，这些带可以用不同的方法卷绕，以获得对应于子部件的不同部分的不同间距。这些带最好这样卷绕，使得在子部件的长度上获得基本上线性的电压分布，这意味着跨过每匝的电压为同一量级。
为了电场平衡部件电容性地起作用，最好使用包括一绝缘膜和一半导电膜的带。按照一个优选的实施例，该绝缘膜设置在半导电膜的顶部上。当一个具有此种构造的带以重叠的匝卷绕时，得到一个由绝缘区间隔的半导体区组成的绕组。
但是，上述电容性绕组也将起一个线匝的作用。为了避免阻抗损失，这些子部件中的卷绕匝数因此必须以电感性电场平衡部件的情况下同样的方式适应于高压绕组中的卷绕匝数。但是，高压绕组中的卷绕匝数很大。为此，电容性电场平衡部件中的子部件将要求实用中难以达到的空间，因而电感性电场平衡部件比电容性电场平衡部件更优越。
按照上述的带的替代品是一种包括一个金属化膜的带，该金属化膜沿其纵向具有规则的金属化间断。利用该实施例的带，不产生阻抗损失，因此这种类型的金属化膜比半导电膜顶部上的绝缘膜更优越。
当制造电力机械时，难于避免每个绝缘层和高压绕组之间的气穴。如果存在气穴，将产生电晕，这种电晕随时间的推移可能会击穿绝缘层。该问题主要在电压超过1～2kV时发生，特别在电压超过10kV时发生。避免该问题的一个方法是在这些绝缘层中使用一种抗电晕的材料。但是，很难找到能抗电晕而同时具有高的电强度的材料。
为了从在高压下也使用一种固体绝缘材料引出最大可能的益处，有利的是该电力机械同时包括一个与第一绝缘层接触并被包围的第一半导电层、一个设置在第一绝缘层和高压绕组之间设置而与此两者接触的第二半导电层、一个设置在第二绝缘层和高压绕组之间而与此两者接触的第三半导电层，以及一个与第二绝缘层接触并包围该层的第四半导电层。
为了最大可能的功用，重要的是这些半导电层与各绝缘层接触。
当按照本发明的电力机械连接到一个传输具有陡峭的电压导数的电压的电压源上时，跨过该高压绕组的电压分布严重地变成非线性。其理由是，高压绕组的最接近电压连接的那些匝必然占据总电压的非常大的部分。为此，本发明的电力机械最好设置一个磁通量屏蔽部件，其任务是控制铁芯中的磁通量。
该磁通量屏蔽部件围绕该铁芯并最好安置在该铁芯和第一绝缘部件之间，最好安置在该铁芯和第一半导体部件之间。
该磁通量屏蔽部件最好包括一个导电的非磁性材料的管子，该管子配置在第一绝缘层的内部并围绕铁芯和与铁芯接触或邻近铁芯。当电力机械加载电压时，电流通过该高压绕组流动而在铁芯中存在磁通量。管子中形成感应电流，这些电流防止磁通量从磁芯漏出并迫使其跟随铁芯的被管子围绕的那部分。这导致跨过铁芯的电压的基本上线性的分布。
围绕铁芯的管子最好有一个沿管子整个长度的缝，以防止该电力机械短路。
上述管子最好用铝制成，因为铝有上述必要的性能，此外又轻又有延性。但是，该管子也可用任何其它非磁性材料如铜制成。
最好是，在管子的上述缝中安置一个电绝缘材料的缝绝缘膜，以便保证当缝受到压缩时在管子的沿纵向开缝的两个边缘之间不会产生电接触。该材料例如是某些电绝缘塑料。其次，在所述缝和缝绝缘膜的上面最好安置一个非磁性金属箔，以防止该缝处的局部磁通量泄漏。该金属箔在该缝的两侧之一上与该管子接触。
有利的是，该金属箔至少与讨论中的频率处的穿透深度一样厚。
有利的是，这种重叠很大，使得该缝处的泄漏减到最小。
按照一个有利的实施例，该金属箔围绕该电力机械的周边的10％～25％。
从泄漏的观点看，金属箔对电力机械周边的围绕超过25％以后增益就很小了。
一种按照本发明的具有三个平行的铁芯和绕组的电力机械可以有利地用于将三相高电压变换为电源电压。
按照一个实施例，使用一种按照本发明的如在具有高压直流的用途中那样的在方波电压下操作的电力机械。
按照另一实施例，按照本发明的电力机械是一电抗器。
当然，在同一实施例中可以组合上述特征的细部。
为了进一步例示本发明，下面将描述本发明的详细实施例。但是，不应当将本发明限制于这些实施例。
附图简述
图1表示按照本发明的一个优选实施例的一种具有三个相互连接的铁芯的电力机械。
图2是按照图1中所示的本发明优选实施例的电力机械的在A部分处的截面图。
图3是图2中B处的截面图。
图4表示一根电缆连接在按照本发明优选实施例的一种电力机械上。
图5是对应于图3的用于本发明另一实施例的视图。
图6是图5中一细部的放大图。
图7例示一种按照本发明的一个优选实施例的磁通量屏蔽是如何起作用的。
图8表示按照该优选实施例的磁通量屏蔽。
图9表示当电场平衡部件只包括一个子部件时一根电缆连接在按照本发明的另一实施例的电力机械上。
图10表示一根电缆连接在按照本发明的另一实施例的电力机械上。
图11表示本发明的一个实施例，其中该电场平衡部件与该电缆构成一个单元。
优选实施例描述图1表示按照本发明的一个优选实施例的一种三相变压器1形式的电力机械，该三相变压器1包括三个单相变压器2、3、4。单相变压器的芯5的两端连接在轭铁6、7上。高压电缆9连接在单相变压器的高压绕组上，而低压电缆8连接在单相变压器的低压绕组上。图1中的变压器比传统的变压器显著地更长，因此可以安置在长而窄的空间如电缆通道之类中。
图2表示图1中单相变压器2、3、4之一在A处的截面。图3表示同一单相变压器在图2中B处的截面。该变压器一种在方波电压下操作的高压变压器。该单相变压器包括一个铁芯10，后者由多个沿铁芯纵向而垂直于图的平面延伸的铁片11组成。为清楚起见，图2中仅示出一个铁片11。铁芯周围是铝管12形式的磁通量屏蔽，磁通量屏蔽的作用是控制铁芯中的磁通量。铝管12周围是第一半导电层13。后者周围是第一聚合物绝缘层14。第一绝缘层14的第一部分16的周围是第二半导电层15，而该层15的周围是导电体形式的高压绕组17。高压绕组17最好由涂漆的铜线组成。第一绝缘层14的第二部分18的周围设置一个电场平衡部件19。电场平衡部件19的作用是控制变压器终端也就是待连接外连接电缆的区域中的电场，而该区域没有高压绕组。高压绕组17涂有第三半导电层21。电场平衡部件19和第三半导电层21的周围是第二聚合物绝缘层20，该层20的外侧涂有第四半导电层22。在该实施例中，第二绝缘层20在对应于变压器终端的区域中是斜面的，使得第二绝缘层的厚度随离高压绕组的距离而减小，这有利于外连接电缆的连接。但是，第二绝缘层有若干其它可能的实施例。按照一种实施例，第二绝缘层具有均匀的厚度，并在连接电缆时是延伸的。在第四半导电层22的外面设置低压绕组23和补充绝缘层24。
半电导层13、15、21、22的作用是平衡电场。这些半导电层分别设置成第一绝缘层14和第二绝缘层20的整体部分。它们具有105～108Ω的表面电阻。这形成用于平衡电场的足够高的导电性能而同时防止太大的损失。
这些绝缘层中的聚合物例如为硅酮橡胶。这些绝缘层适合于变压器设计的电压，在这种情况下，当变压器设计成50kV时，绝缘层厚度为约10mm厚。半导电层由绝缘层的同一种聚合物组成，通过在其中混入碳黑微粒而使其具有半导电性。
在图3的实施例中，该终端是电感性的。电场平衡部件19包括两个形成围绕铁芯的绕组27、28的涂漆电线25、26形式的子部件。绕组27和28围绕铁芯卷绕同样数目的匝数。一根电线25这样卷绕，使得形成的绕组27邻接第一绝缘层14的外表面。另一电线26这样卷绕，使得形成的绕组28邻接第二绝缘层20的内表面。按照一个优选实施例，绕组用硅酮铸塑，使其每一个形成一管状部分。这些部分最好围绕铁芯插入，使其分别与第一绝缘层的外表面和第二绝缘层的内表面接触。这两个绕组27、28具有相同的电位，而每个绕组拉开沿一轴向的电场。
因为第二绝缘层是斜面的，所以两个绕组之间的距离随离高压绕组的距离而变化。这意味着，在两个绕组之间有一空间29，该空间在第二绝缘层的厚度最小处最大。在一电缆连接到变压器上之后，也就是，在一电缆已插入第一和第二绝缘层之间以后，围绕电缆的空间29通过铸塑密封以避免击穿。每根漆包电线25和26各自的一端25a、26a连接在地线上，而另一端25b、26b连接在高压绕组17上。按照一个实施例，可以采取上述管状部分形式而不是与变压器一体化的电场平衡部件与电缆形成一个单元，当连接电缆时该单元插入变压器中。
图4表示一根连接在图2、3中变压器上的连接电缆30。连接电缆30由一个被第三绝缘层32围绕的电缆导体31组成。导体31分别连接到变压器的高压绕组17上并安置在第一和第二绝缘层14和20之间。连接电缆30有一圆形截面。其绝缘层32最好为斜面，使得连接电缆30在连接到变压器的端部处有一锥形，使其能容易地插入变压器的第一和第二绝缘层14和20之间也即绕组27和28之间的空间29中。
当一连接电缆准备连接到一已知的变压器上时，在变压器的绝缘层遇到连接电缆的绝缘层的区域中常常产生高电场形式的问题。电场平衡部件的作用是通过控制电场来抵消该问题。
当电压加在图4中的变压器上时，电流通过高压绕组。这在磁芯中产生一个磁通量，并产生一个通过绕组27和28而感应的电压。在图4的电场平衡部件中，绕组匝数即卷绕铁芯的电线匝数对两个绕组27、28和高压绕组都相同。这使得当电压通过高压绕组时通过每个绕组27、28而感应的电压相等。因为磁芯中的磁通量对两个绕组是共用的，所以绕组27和28中的每匝有同一匝数的电压。这意味着，终端区域中电压分布将随离高压绕组的距离而线性地降低。这造成如由空间隔开的电场线33例示的绕组之间空间中的低电场。
图5表示本发明的另一实施例，其中终端是电容性的。为清楚起见，图中省去若干细部。在这种情况下，电场平衡部件34由两条以同心的重叠匝卷绕的带35、36，从而在每匝与围绕磁芯形成的绕组37和38之间分别形成一种电容性耦合。就像上述情况中那样，两带之一35这样卷绕，使得形成的绕组37紧接第一绝缘层14的外表面。另一带这样卷绕，使得形成的绕组38紧接第二绝缘层20的内表面。这两个带卷绕使得这样密切，因此获得跨越绕组长度的基本上线性的电压分布，其一端连接在地线上，而另一端连接在高压绕组上。
图6是按照本发明的一个实施例的图5中虚线圆匝38内区域的放大图。图6表示当一个带40已经围绕磁芯以重叠的匝卷绕时形成的绕组，该带由一个安置在半导电膜42顶部上的绝缘薄膜41组成。半导电膜42的电阻选择得很低，使得电容性位移电流并不对绝缘层中热的产生发生显著作用。同时，电阻选择得很高，使得匝电压不会产生太多热量。半导电膜的表面电阻最好大于10Ω而小于1000Ω。或者是，该带可以由金属化膜如涂铝或锌的膜组成，该膜在沿纵向的涂层中具有规则的间断，即所谓分段的金属化。采用该最后的实施例，所有损失如与图6中的带联系的泄漏电流得以避免。
图7a例示按照本发明的一个优选实施例的上述图中磁通量屏蔽12的作用。图7b表示没有磁通量屏蔽的结果。为了使该作用清楚起见，这些图受到简化，使得某些细部如半导电层和电场平衡部件受到省略。这些图有一铁芯43，铁芯43在图7a中被铝管44形式的非磁性磁通量屏蔽的围绕，而在图7b中铁芯43被省去。相反，一个第一绝缘层45’封闭图7b中的铁芯。一个第一绝缘层45封闭图7a中的铝管和铁芯。一个高压绕组46和一个第二绝缘层47然后分别卷绕图7a和7b中的第一绝缘层45和45’。磁场线48和48’例示当变压器连接在一个输送一具有陡峭的电压导数的电压如方波电压的电压源上时的有或没有磁通量屏蔽44时磁芯中的磁通量分布。该陡峭的电压导数使跨越高电压绕组46的电压分布变成严重的非线性，因为最接近电压连接的高压绕组的那些匝必然吸收总电压的一个非常大的部分。当变压器加载一方形脉冲时，电流49通过高压绕组开始移动。这在铁芯中产生一个磁通量，而该磁通量往往从铁芯泄出。图7b例示子磁通量50怎样在51处从铁芯泄出。图7a例示磁通量(用磁场线48表示)怎样相反地跟随整个铁芯。因此磁通量屏蔽44通过防止磁通量从铁芯泄出而控制该磁通量。通过高压绕组移动的电流形成一个在铝管中感应的电流，而该电流这样分布，使得该磁通量不能从铁芯泄出。因为磁通量不能通过铝的非磁性磁通量屏蔽，所以铁芯中的磁通量各处均一般大。
图8表示按照本发明的优选实施例自身的磁通量屏蔽。图8a是铝管52形式的磁通量屏蔽的透视图。管52设有缝53以防止上述变压器短路。该缝平行于管的中心轴线。图8b表示带有缝53的管52的截面图。该图表示本发明的优选实施例中的缝不是笔直通过管壁。相反，该缝沿横向延伸，使纵向平行的开缝管的边缘互相重叠。图8c表示图8b的表示该缝及其周围区域的部分的实施例。缝内设置一个缝绝缘膜54以保证平行的管的边缘不会互相接触。其次，铝箔55设置成覆盖缝53和缝绝缘膜54，以便局部地使缝处的磁通量泄漏变得最小。铝箔55连接在缝中平行管边缘56之一上。按照本发明的一个实施例，金属箔的厚度至少等于该电力机械所设计的频率处的穿透深度。按照一个实施例，金属箔围绕电力机械周边的10％～25％。
图9和10示意表示一种按照本发明的一个实施例的电力机械，该机械只有一个涂漆电线56形式的电场平衡部分，电线56围绕铁芯57与由导体58和绝缘体59组成的电缆两者而卷绕。图9表示图10中用B-B标示的截面。在高压绕组60的两个侧面上，设有绝缘层61。电场平衡部件围绕铁芯每行进一匝，该电场平衡部件就围绕该电缆行进两匝。
图11表示本发明的一个实施例，其中绕组形式的电场平衡部件62形成一个带电缆64的单元63。该电缆插入绝缘套管65，套管中组合一个绕组62形式的电场平衡部分。构成绕组62的电线的端部66在套管的预定与高压绕组接触的端部处暴露。这意味着，可使电场平衡部件与高压绕组接触。
上述实施例只作为例子。该技术的专业人员应当理解，上述实施例可以以许多方式进行变化而并不偏离发明概念。例如，在半导电层中不必使用碳黑微粒。或者是，相反地可以使用其它物质如金属氧化物。
当然，管中的缝不需要横交地延伸而可以笔直通过该管状壁。
该磁通量屏蔽不必是铝而可以是任何其它非磁性材料如铜。
如果在所述管的形式的磁通量屏蔽中使用不是铝的材料，那么该其它材料的箔被有利地用于围绕该管。
权利要求
1.一种电力机械，包括一个磁性材料的芯(10)、一个围绕该芯的固体电绝缘材料的第一绝缘层(14)、一个呈围绕该第一绝缘层的第一部分(16)而卷绕的导电体形式的高压绕组(17)、一个围绕第一绝缘层的第二部分(18)而设置的电场平衡部分(19)，以及一个围绕该高压绕组和该电场平衡部件的固体电绝缘材料的第二绝缘层(20)，其中该电场平衡部件包括至少一个呈绕组(27，28，37，38)形式的第一子部件，其中电缆导体(31)是用来在电场平衡部件处连接在该高压绕组上。
2.一种按照权利要求1的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(19)包括呈绕组(27，28，37，38)形式的第一和第二子部件。
3.一种按照权利要求2的电力机械，其特征在于，第一子部件这样卷绕，使其邻接第一绝缘层(14)的外表面，而第二子部件这样卷绕，使其邻接第二绝缘层(20)的内表面。
4.一种按照权利要求2或3的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件的一端单个地连接在一地线连接件上。
5.一种按照权利要求2或3的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件的一端单个地连接在该高压绕组上。
6.一种按照权利要求2或3的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件在第一端单个地连接到一地线连接件上，而在第二端单个地连接到高压绕组上。
7.一种按照上述任何一项权利要求的电力机械，其特征在于，该电力机械还包括一个由电绝缘材料的第三绝缘层(32)包围的电缆导体(31)，所述电缆导体连接在高压绕组(17)上，并部分地配置在第一和第三绝缘层(14，20)之间。
8.一种按照权利要求1的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(19)是电感性的。
9.一种按照权利要求2～7中任何一项的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(19)是电感性的。
10.一种按照权利要求9的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件的绕组匝数是不同的。
11.一种按照权利要求9或10的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件的绕组匝数是这样选择的，使得当一交流电压施加到该高压绕组上时，通过每个子部件感应的电压与通过高压绕组(17)的感应电压相等。
12.一种按照权利要求2～7或9～11之一的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件每个包括一根涂漆的电线(25，26)。
13.一种按照权利要求1的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(34)是电容性的。
14.一种按照权利要求2～7之一的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(34)是电容性的。
15.一种按照权利要求14的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件每个包括一根以重叠匝卷绕的带(35，36)，使得在每匝之间形成一种电容耦合。
16.一种按照权利要求15的电力机械，其特征在于，这些带(35，36)这样卷绕，使得沿子部件的长度获得基本线性的电压分布。
17.一种按照权利要求15或16的电力机械，其特征在于，这些带(35，36)包括一个绝缘膜(41)和一个半导电膜(42)。
18.一种按照权利要求15或16的电力机械，其特征在于，这些带(35，36)包括一个沿该膜的纵向具有规则的金属化间断的金属化膜。
19.一种按照上述权利要求中任何一项的电力机械，其特征在于，该电力机械还包括一个与第一绝缘层(14)接触且被其包围的第一半导电层(13)、一个设置在第一绝缘层和高压绕组(17)之间而与该第一绝缘层和该高压绕组两者接触的第二半导电层(15)、一个设置在第二绝缘层(20)和该高压绕组之间而与该第二绝缘层和该高压绕组两者接触的第三半导电层(21)，以及一个与该第二绝缘层接触并将其包围的第四半导电层(22)。
20.一种按照上述权利要求中任何一项的电力机械，其特征在于，该电力机械还包括一个用于控制铁芯(10)中磁通量的磁通量屏蔽部件(12)，所述磁通量屏蔽部件围绕该铁芯。
21.一种按照权利要求20的电力机械，其特征在于，磁通量屏蔽部件(12)设置在铁芯(10)和第一半导电层(14)之间。
22.一种按照权利要求21的电力机械，其特征在于，磁通量屏蔽部件(12)设置在铁芯(10)和第一半导体层(13)之间。
23.一种按照权利要求20～22的电力机械，其特征在于，磁通量屏蔽部件(12)包括一根导电的非磁性材料的管于(44)，该管子中形成防止该磁通量从铁芯(43)中泄出的感应电流，使获得跨越铁芯的基本上线性的电压分布。
24.一种按照权利要求23的电力机械，其特征在于，所述管子(52)沿铁芯(43)的纵轴有一缝(53)，以避免该电力机械的短路。
25.一种按照权利要求23、24的电力机械，其特征在于，所述管子(44)用铝制造。
26.一种按照权利要求24的电力机械，其特征在于，在所述缝(53)中安置一个缝绝缘膜(54)，而在所述缝和缝绝缘膜的上方安置一个铝箔(55)，该铝箔与该管子在该缝的一侧接触。
27.将按照上述权利要求中任何一项的电力机械用作变压器，将高压转变为电源电压。
28.一种按照权利要求1～26的电力机械的应用，该电机是按方波电压操作的。
29.按照权利要求27的应用，在应用中具有高压直流电流。
30.一种按照上述权利要求中任何一项的电力机械的应用，用在电抗器中使电压平衡。
全文摘要
一种电力机械，包括一个磁性材料的铁芯(10)和围绕该铁芯的固体电绝缘材料的第一绝缘层(14)。一个导电体形式的高压绕组(17)卷绕在第一绝缘层的第一部分(16)的周围，而一个电场平衡部件(19)设置在第一绝缘层的第二部分(18)的周围。其次，一个固体电绝缘材料的第二绝缘层(20)围绕该高压绕组和电场平衡部件。该电场平衡部件包括至少一个绕组(27，28，37，38)形式的第一子部件，而电缆导体(31)预定在电场平衡部件处连接到该高压绕组上。
文档编号H01F27/36GK1757082SQ03806252
公开日2006年4月5日 申请日期2003年1月22日 优先权日2002年1月23日
发明者S·瓦尔德马松 申请人:Abb股份有限公司