Установка, содержашая вращающуюся электрическую машину, вращающаяся высоковольтная машина и способ изготовления цепи для вращающейся высоковольтной машины

1 Область техники Настоящее изобретение относится к устройствам для бестрансформаторного генерирования ВВПТ (высоковольтного постоянного тока), которое включает вращающуюся высоковольтную машину с одиночной обмоткой или многообмоточную машину и преобразователь. Изобретение также включает устройства для эксплуатации высоковольтной электрической машины с переменной скоростью. На практике это означает, что устройства преобразовывают механический вращающий момент в постоянный ток и постоянное напряжение без промежуточных трансформаторов, и что устройства преобразовывают постоянный ток и постоянное напряжение в механический вращающий момент без промежуточных трансформаторов. Машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина содержит магнитную цепь с одним или более сердечником из ламинированного, нормального или ориентированного листа или основанного на порошке, например аморфного материала или любого другого для проведения переменного потока одной или более систем обмоток, систем охлаждения,и т.д., которая может быть размещена в статоре или роторе машины или и в том и в другом. Машину с одиночной обмоткой или многообмоточную машину можно также выполнить как машину с обмоткой с воздушным зазором без магнитного материала или с магнитным материалом только в задней части. Изобретение также включает способы производства магнитных цепей для вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины. Предшествующий уровень техники Устройства, согласно изобретению, прежде всего предназначены для того, чтобы быть частью установок для бестрансформаторного генерирования высоковольтного постоянного тока и для приводов высокого напряжения электрических машин. Установки, в которых обычно используют изобретение, находятся в пределах диапазона мощностей от 1 МВт до 15 ГВт и включают одну или несколько вращающихся машин. В пределах электронной энергетики имеется область техники, которую в настоящее время называют силовая электроника. Это выражение соответствует немецкому "Leistungselektronik" и иногда по-немецки все еще называется "Stromrichtertechnik". Область включает преобразования электроэнергии, например, преобразование постоянного тока в переменный ток, действие инвертора, переменного тока в постоянный ток, действие выпрямителя. Переменный ток и переменный ток соответствует преобразованию переменный ток/переменный ток с произвольным отношением между частотами, амплитудами, положением фазы и числом фаз напряжений. Постоянный 2 ток и постоянный ток соответствует преобразованию постоянный ток/постоянный ток. Терминология в этой области техники, к сожалению, не установилась. Однако резюме МЭК можно найти в "Международном электротехническом словаре" и в публикации МЭК 60050-551 МЭВ, "Силовая электроника". Имеется очень большое количество различных полупроводниковых компонентов, которые можно включить в области использования, которые охватывает патентная заявка. Один пример найден в "Современная силовая электроника" Бозе и др., Общество Промышленной Электроники ИИЭР, ISBN:0-87942-2823. Среди упомянутых там компонентов содержатся тиристоры, диоды, триаки, вентильные запираемые тиристоры (ВЗТ), биполярные транзисторы (БПТ), ШИМ-транзисторы, МОПтранзисторы, изолированные вентильные биполярные транзисторы (ИВБТ), статические индукционные транзисторы (СИТ), статистические индукционные тиристоры (СИТР), МОПуправляемые тиристоры (МУТ) и т.д. Полупроводниковые соединения для инвертора и выпрямления обычно называют поанглийски "преобразователи". Так как та часть изобретения, которая относится к силовым ВВПТ преобразованиям, включает и действие инвертора и действие выпрямителя, полупроводниковые соединения при обсуждении ниже будут упоминаться как преобразователи. Для той части изобретения, которая относится к высоковольтным электрическим машинным приводам с переменной скоростью,используют силовое преобразование переменный ток/переменный ток. Такой электрический машинный привод будет описан ниже. Чтобы описать и технические и экономические преимущества и выгоды, которые получают при использовании устройств согласно изобретению, будет дано описание того, как выполнены установки и для генерирования ВВПТ и для высоковольтного электрического машинного привода с переменной скоростью согласно современному уровню техники. Известная электростанция с источником ВВПТ показана на фиг. 1. В принципе, она содержит некоторое количество генераторов переменного тока G1Gn, которые, согласно современному уровню техники, имеют напряжение 25-30 кВ. Через трансформаторы А 1An,предпочтительно с соединением по схеме треугольник(Т)/звезда(З). Напряжение генератора повышают до подходящего для передачи переменного тока и передают на короткие или более длинные расстояния через линии электропередачи переменного тока в высоковольтной сети переменного тока. Преобладающий способ для последующего выпрямления состоит в том, чтобы использовать так называемое 12-импульсное выпрямление. Форму синусоиды в сети переменного тока гарантируют с помощью фильтров 3 переменного тока вблизи от преобразователей. 12-Импульсное выпрямление предполагает, что последовательно соединенные рядом мосты преобразователей В 1 Вn питают от систем переменного тока, которые смещены на 30 электрических градусов друг относительно друга. Этого достигают посредством соединения с высоковольтной сетью переменного тока через трансформаторы преобразователя Y1Yn с соединением по схеме З/З, и соответствующие трансформаторы преобразователя D1Dn, с соединением по схеме З/Т, которым питают преобразователи. Известная электростанция с источником ВВПТ содержит два трансформаторных каскада, фильтры переменного тока, прерыватели цепи переменного тока и систему сборных шин переменного тока. Поскольку трансформаторы обычно предназначаются для передачи высоких мощностей, они обычно охлаждаются маслом и изолированным маслом. Из-за последовательно соединенных преобразователей обмотки и вводы трансформаторов преобразователя будут подвергаться воздействию повышения потенциала постоянного тока, считая от заземления. Это накладывает очень большие требования к изоляции и вводам трансформаторов. П.Ульман"Передача энергии постоянным током", 1975, с. 327-328, в ELECTRA141, апрель 1992, с. 3439, и в ELECTRA155, август 1994, с. 6-30. Передача ВВПТ раскрыта в статье "Скагеррак передача -самая длинная в мире линия подводного кабеля ВВПТ" в журнале Asea,1980, т. 53,1-2, с. 3-12, и в статье "Прямое подключение генераторов к преобразователям ВВПТ" в ELECTRA149, август 1993. Известен пример осуществления электростанции с источниками ВВПТ, который включает прямое присоединение каждого генератора к трансформаторам преобразователя с соединением по схемам З/З и З/Т. Такая установка описана в статье в ELECTRA и в настоящем описании упоминается как "прямое соединение". Такое соединение показано на фиг. 2. Напряжение от генераторов G1 Сn подают непосредственно к трансформаторам преобразователя Y1Yn и D1Dn, соответственно. Такое соединение накладывает большие требования на трансформаторы преобразователя, так как они должны теперь также отвечать за повышающее преобразование напряжения генераторов до уровня, который соответствует желательному уровню постоянного напряжения. Одна проблема с таким соединением состоит в том, что гармоники преобразователя могут давать увеличенные потери в обмотках статора генераторов. Чтобы отличать представленное изобретение от известных решений, следует особенно подчеркнуть, что "преобразователь ВВПТ",упомянутый в статье в ELECTRA149 для прямого соединения с генераторами содержит 4 два трансформатора преобразователя с соединением по схемам З/З и З/Т, соответственно, и преобразователи. Имеется специальное межфазное соединение преобразователя трансформатора (фиг. 3). В соответствии с фиг. 1 и 2 питание преобразователей S1 и S2 происходит посредством двух трехфазных напряжений, смещенных на 30 электрических градусов друг относительно друга, через трансформаторы Т 1 и Т 2. Если соединение иначе включает реакторы R1 и R2, на питающих трансформаторах или генераторах не возникает никакого напряжения постоянного тока. R1 и R2 часто конструируют с общим сердечником и обмоткой, также как с центральным выводом. Выше было упомянуто, что устройство согласно изобретению включает машину с одиночной обмоткой или многообмоточную машину. Один пример многообмоточной машины согласно современному уровню техники описан в патенте США 4 132 914 "Шестифазная обмотка статора электрической машины". Обмотки здесь формируют специально для того, чтобы получить насколько возможно низкие напряжения между внешними соединениями. Шестифазные обмотки в этой и подобных машинах формируют как две трехфазных обмотки, которые обычно электрически смещают друг относительно друга на 30 электрических градусов. Это допускает возможность получения впоследствии единственного трехфазного напряжения при помощи трансформатора с З-соединением и Т-соединением. Вышеупомянутую машину и подобные машины согласно современному уровню техники конструируют для напряжений до приблизительно 25 кВ. Машины с двумя трехфазными обмотками, электрически смещенными относительно друг друга на 30 электрических градусов, можно использовать без промежуточных трансформаторов для 12-импульсного выпрямления с преобразователями. При самом высоком напряжении в существующих машинах выпрямленное напряжение может составлять максимум приблизительно 30 кВ, симметрично распределенных, приблизительно +/- 15 кВ. Последовательное соединение преобразователей, которые запитаны от нескольких генераторов для достижения того, что обычно называют ВВПТ, то есть постоянного напряжения 100 кВ и выше, невозможно с генераторами при реализации способа изоляции, основанного на слюде, потому что они не выдерживают составляющую постоянного тока, которая поступает на обмотки генератора в наиболее часто используемых соединениях преобразователей. Вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина, которую включают в устройство согласно изобретению, способна работать как двигатель с регулируемой частотой вращения, который пи 5 тают через полупроводниковые соединения от сети постоянного тока высокого напряжения, и как генератор, чтобы генерировать в сеть переменного тока через полупроводниковые соединения и трансформаторы. Относительно электрических машинных приводов с переменной скоростью для машин переменного тока принимают, по различным практическим причинам, что машину обеспечивают двумя трехфазными обмотками, смещенными на 30 электрических градусов друг относительно друга. Для регулирования частоты вращения машины тогда необходимо обеспечивать переменной частотой. Уровень напряжения питания имеет порядок величины 5 кВ. Двигатели приводов вышеупомянутого типа опубликованы в ряде брошюр и статей,например, в "Быстродействующие синхронные двигатели. Приводы с регулируемой скоростью", брошюра Asea OG 135-IOIE, "Freqsyn новая система привода для мощных приложений", Asea Journal 59 (1986):4, pp. 16-19. Заказ на 100 МВт двигатели с регулируемой скоростью для привода вентилятора аэродинамической трубы был размещен НАСА согласно Обзору ABB 9/1955, с. 38. Питание таких двигателей приводов может происходить различными способами, например,как силовое преобразование переменного тока в переменный ток или от цепи постоянного напряжения через управляемые преобразователи. Конструкция такого устройства описана в статье "Синхронные машины с одиночной или двойной обмоткой с 3 фазами, соединенной звездой, питаемой от коммутируемого инвертора с 12-импульсной нагрузкой", опубликованной в ICEM 94, International Conference on Electrical Machines, Part Vol. 1, pp. 267-272. Приводы электрических машин с переменной скоростью можно также получить с помощью машин с системой обмоток, если питание происходит при использовании последнего технического достижения, так называемого ШИМ способа, то есть широтно-импульсной модуляции и самокоммутированных преобразователей,при которой можно также использовать шестиимпульсное соединение. Относительно несколько меньших вращающихся электрических машин можно упомянуть так называемые реактивные машины, которые в настоящее время конструируют для мощностей вплоть до нескольких сотен кВт,причем и статор и ротор обеспечивают явно выраженными полюсами. Такие двигатели описаны в "Переключаемые реактивные двигатели с переменной скоростью" в IEE В, Vol. 127, ноябрь 1980, pp. 253-265. Эти машины в настоящее время представляют собой низковольтные машины, и обмотки окружают явно выраженные полюсы статора в много слоев. Эти реактивные машины представляют собой примеры машин, которые можно развивать далее для 6 присоединения через преобразователи к высокому постоянному напряжению. Заявленное изобретение включает вращающуюся высоковольтную машину с одиночной обмоткой или многообмоточную машину,которая предназначена для значительно более высоких уровней напряжения, чем те, которые прикладывают к известным машинам. Это дает большие возможности для приводов электрических машинных приводов с переменной скоростью при значительно более высоких уровнях напряжения и большие преимущества по отношению к мощности машин. Чтобы описать преимущества, которые дает изобретение, сначала представлено описание конструкции известных машин. Машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина согласно изобретению представляет собой машину, которая способна генерировать систему напряжений или несколько систем напряжений,сдвинутых по фазе в пространстве с помощью соответствующей системы обмоток. Во всех существенных деталях состав вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины согласно изобретению не зависит от того, делают ли машину как машину с одиночной обмоткой или ее делают как многообмоточную машину и используют ли ее для генерирования ВВПТ или для приводов высоковольтных двигателей с регулируемой частотой вращения. Современный уровень техники раскрыт ниже, начиная с традиционной машины с одиночной обмоткой с уровнем напряжения приблизительно 25-30 кВ, иллюстрируемой на основе синхронной машины. Описание в основном касается магнитной цепи такой машины согласно классическому способу. Так как магнитную цепь в большинстве случаев располагают в статоре, магнитная цепь ниже будет обычно описываться как статор с многослойным сердечником, обмотка которого будет упоминаться как обмотка статора, и пазы в многослойном сердечнике для обмотки будут упоминаться как пазы статора или просто пазы. Большинство синхронных машин имеют обмотку возбуждения в роторе, где основной поток генерирует постоянный ток, и обмотку переменного тока в статоре. Синхронные машины обычно имеют трехфазную конструкцию. Иногда синхронные машины конструируют с явно выраженными полюсами. Последние имеют обмотку переменного тока в роторе. Иногда машины конструируют с многофазными обмотками и в статоре и в роторе как так называемые машины с синхронным потоком, чтобы допускать работу при отличных от синхронных скоростях. Корпус статора для больших синхронных машин часто делают из листовой стали со сварной конструкцией. Многослойный сердечник обычно делают из покрытого лаком 0,35 или 0,5 7 мм электрического листа. Для больших машин лист перфорируют на сегменты, которые присоединяют к корпусу статора посредством клиньев/деталей в виде ласточкина хвоста. Многослойный сердечник удерживают прижимными штифтами и прижимными пластинами. Для охлаждения обмоток синхронной машины применяются три различных системы охлаждения. В случае воздушного охлаждения и обмотку статора и обмотку ротора охлаждают с помощью проточного охлаждающего воздуха. Охлаждающие вентиляционные каналы необходимо найти и в слоистых конструкциях статора и в роторе. Для вентиляции и охлаждения посредством воздуха многослойный сердечник, по меньшей мере, для машин среднего размера и больших машин разделяют на пакеты и с радиальными и с осевыми вентиляционными каналами, которые располагают в сердечнике. Охлаждающий воздух может быть окружающим воздухом, но при мощностях выше 1 Мвт в основном используют закрытую систему охлаждения с теплообменниками. Воздух является важной средой для гидрогенераторов. Водородное охлаждение обычно используется в турбогенераторах до приблизительно 400 Мвт и в больших синхронных компенсаторах. Способ охлаждения такой же, как при воздушном охлаждении с теплообменниками, но вместо воздуха в качестве хладагента в этом случае используют газообразный водород. Газообразный водород имеет лучшую охлаждающую способность, чем воздух, но возникают трудности в уплотнениях и при контроле утечек. Известно, что для турбогенераторов в диапазоне мощностей 500-1000 Мвт применяют водяное охлаждение как обмотки статора, так и обмотки ротора. Каналы системы охлаждения имеют форму трубок, которые помещают внутрь проводников в обмотке статора. Одна проблема с большими машинами состоит в том, что охлаждение становится неоднородным и поперек машины возникают разности температур. Обмотку статора располагают в пазах в многослойном сердечнике. Пазы обычно имеют поперечное прямоугольное или трапецеидальное сечение. Каждая фаза обмотки включает некоторое количество последовательно соединенных групп катушек, и каждая группа катушек включает некоторое количество последовательно соединенных катушек. Различные части катушки называют: боковой поверхностью катушки для той части, которую помещают в статор, и торцом катушки для той части, которую располагают снаружи статора. Катушка включает один или большее количество проводников,которые сводят вместе по высоте и/или ширине. Между каждыми проводниками имеется тонкая изоляция, например эпоксидный слой стеклово 001488 8 локно. Катушку изолируют от паза катушечной изоляцией, то есть изоляцией, которую предназначают для того, чтобы выдержать номинальное напряжение между машиной и заземлением. В качестве изоляционного материала можно использовать различные пластмассы, лаки и стекловолоконные материалы. Обычно используют так называемую микаленту, которая является смесью слюды и твердой пластмассы, которую производят специально так, чтобы обеспечить сопротивление частичным разрядам,которые могут быстро разрушить изоляцию. Изоляцию наносят на катушку посредством обматывания микаленты вокруг катушки в несколько слоев. Изоляцию пропитывают и затем боковую поверхность катушки окрашивают краской на основе каменного угля, чтобы улучшить контакт с окружающим статором, который соединяют с потенциалом земли. Площадь проводника обмоток определяет соответствующая плотность тока и используемый способ охлаждения. Проводник и катушку обычно формируют прямоугольной формы,чтобы максимизировать количество материала проводника в пазе. Типичную катушку формируют из так называемых шин Робеля, причем некоторые шины можно сделать пустотелыми для хладагента. Шина Робеля содержит множество прямоугольных параллельно соединенных медных проводов, которые транспонируют на 360 вдоль паза. Шины Рингленда с транспозициями на 540 и другими транспозициями также могут быть использованы. Транспозицию делают, чтобы избежать возникновения уравнительных токов, которые генерируются в поперечном сечении материала проводника. В этом контексте следует также подчеркнуть, что в связи с работой преобразователя возникают гармоники в токах. Эти гармоники не распределены однородно по прямоугольному сечению, что ведет к скин-эффекту и увеличению потерь. По механическим и электрическим причинам машину нельзя сделать любого размера. Мощность машины определяют в основном три фактора:- площадь проводника обмоток. При нормальной рабочей температуре медь имеет предельное значение 3-3,5 А/мм 2 ;- максимальная магнитная индукция (магнитный поток) в материале статора и ротора;- максимальная напряженность электрического поля в изоляционном материале, так называемая электрическая прочность диэлектрика. Многофазные обмотки переменного тока конструируют как однослойные или двухслойные обмотки. В случае однослойных обмоток имеется только одна боковая поверхность катушки на паз, а в случае двухслойных обмоток имеются две боковые поверхности катушки на паз. Двухслойные обмотки обычно конструируют как ромбовидные обмотки, в то время как 9 однослойные обмотки можно конструировать как ромбовидную обмотку или как концентрическую обмотку. В случае ромбовидной обмотки возникает только один шаг обмотки (или возможно два шага обмотки), в то время как плоские обмотки конструируют как концентрические обмотки, то есть со значительно изменяющимся пролетом витка. Пролетом витка называют расстояние в круговой мере между двумя боковыми сторонами катушек, которые принадлежат одной и той же катушке, или относительно подходящего полюсного деления или числа промежуточных пазовых делений. Обычно используют различные варианты хордовой намотки, например частичный шаг,чтобы придать обмотке желательные свойства. Тип обмотки в основном описывает, как соединяют вместе катушки в пазах, то есть боковые стороны катушек снаружи статора, то есть у торцов катушек. Снаружи от пакетизированных листов статора катушку не окрашивают полупроводниковым заземляющим слоем краски на основе углерода. На торец катушки обычно наносят регулятор напряженности электрического поля в виде так называемого лака коронной защиты, который предназначен для преобразования радиального поля в осевое поле. Это означает, что изоляция на торце катушки имеет место при высоком потенциале относительно заземления. Это иногда вызывает коронный разряд в области торца катушки, который может быть разрушительным. Так называемые контрольные точки поля у торцов катушки влекут за собой проблемы в конструировании вращающейся электрической машины. Обычно все большие машины конструируют с двухслойной обмоткой и одинаково большими катушками. Каждую катушку помещают одной стороной в одном из слоев и другой стороной в другом слое. Это означает, что все катушки пересекают друг друга в торцах катушек. Если используют больше чем два слоя, эти пересечения делают работу обмотки трудной и ухудшают торцы катушек. Во время нескольких последних десятилетий существуют возрастающие требования к вращающимся электрическим машинам для более высоких напряжений чем те, которые было ранее возможно конструировать и производить. Максимальный уровень напряжения, который возможно достигнуть для синхронных машин с хорошим выходом в производстве катушек, находится в пределах 25-30 кВ. Некоторые попытки нового подхода при конструировании синхронных машин описаны в статье "Охлаждаемый водой и маслом турбогенератор TVM-300", журнал "Электроника"1,1970, pp. 6-8, в патенте США 4,429,244, "Статор генератора", и в авторском свидетельстве СССР 955369. 10 Охлаждаемая водой и маслом синхронная машина, описанная в журнале, предназначена для напряжений до 20 кВ. Статья описывает новую систему изоляции, состоящую из масляно/бумажной изоляции, которая делает возможным погрузить статор полностью в масло. В этом случае масло используют как хладагент при использовании его в то же время как изоляция. Чтобы предотвращать просачивание масла из статора к ротору, обеспечивают диэлектрический маслоразделительный бугель на внутренней поверхности сердечника. Обмотку статора делают из проводников с овальной полой формой, которые обеспечивают масляной и бумажной изоляцией. Боковые поверхности катушки с изоляцией прикрепляют к пазам прямоугольного сечения посредством клиньев. Масло в качестве хладагента используют и в полых проводниках и в отверстиях стенки статора. Такие системы охлаждения имеют большое количество соединений масла и электричества у торцов катушки. Толстая изоляция также приводит к увеличению радиуса кривизны проводников, что в свою очередь приводит к увеличенному размеру выступа обмотки. Патент США 4,429,244 раскрывает часть статора синхронной машины, которая включает магнитный сердечник из ламинированного листа с трапецеидальными пазами для обмотки статора. Пазы являются клиновидными, так как потребность в изоляции обмотки статора меньше к внутренней части ротора, где располагают ту часть обмотки, которую размещают ближе всего к нейтральной точке. Кроме того часть статора содержит диэлектрический маслоразделительный цилиндр ближе к внутренней поверхности сердечника. Эта часть может увеличивать требования к намагничиванию по сравнению с машиной без этого кольца. Обмотка статора выполнена из маслонаполненных кабелей с одинаковым диаметром для каждого слоя катушки. Слои отделяют друг от друга посредством прослоек в пазах и закрепляют клиньями. Особенность обмотки состоит в том, что она содержит две так называемых полуобмотки,которые соединяют последовательно. Одну из двух полуобмоток располагают по центру внутри изоляционного рукава. Проводник обмотки статора охлаждает масло, которое его окружает. Недостатками при таком большом количестве масла в системе являются риск утечки и значительный объем работы по очистке, которая может возникнуть в результате аварии. Те части изоляционного рукава, которые размещают снаружи пазов, имеют цилиндрическую часть и коническое завершение, укрепленное тонконесущими слоями, назначение которых состоит в том, чтобы управлять напряженностью электрического поля в области, где кабель входит в конец обмотки. В авт. свид. СССР 955369 раскрыта попытка увеличить номинальное напряжение син 11 хронной машины, при этом охлаждаемая маслом обмотка статора содержит обычный высоковольтный кабель с одинаковыми размерами для всех слоев. Кабель помещают в пазы статора, которые формируют как круговые отверстия с радиальным смещением, которые соответствуют площади сечения кабеля и необходимому пространству для закрепления и для хладагента. Различные слои обмотки с радиальным смещением окружают и закрепляют в изоляционных трубках. Изоляционные прокладки укрепляют трубки в пазу статора. Из-за масляного охлаждения также необходимо наличие внутреннего диэлектрического кольца для герметизации внутреннего воздушного зазора от масляного хладагента. Неудобства от использования масла в описанной выше системе относятся также и к описываемой конструкции. Очень узкое радиальное сужение между различными пазами статора означает большой поток рассеяния паза,который очень влияет на требования к намагничиванию машины. В Отчете Исследовательского института Электроэнергии, ЭЭИИ, EL-3391 от 1984 г. описан обзор концепций машин для достижения более высокого напряжения вращающейся электрической машины, чтобы иметь возможность соединить машину с электросетью без промежуточного трансформатора. Такое решение, как указано в отчете, обеспечивает хороший выигрыш в эффективности и большие экономические преимущества. Основная причина того, что в 1984 г. рассматривали возможность начать разработку генераторов для прямого присоединения к электросетям, была в том, что в то время был изготовлен сверхпроводящий ротор. Способность намагничивания сверхпроводящего поля делает возможным использование обмотки с воздушным зазором с достаточной толщиной, чтобы выдержать электрические напряжения. При объединении наиболее перспективной концепции проектирования магнитной цепи с обмоткой, так называемым монолитным цилиндрическим якорем, с концепцией, где два цилиндра проводников заключены в три цилиндра изоляции и вся структура прикреплена к железному сердечнику без зубцов, было обнаружено,что вращающуюся электрическую машину для высокого напряжения можно непосредственно соединить с электросетью. Решение подразумевало, что основная изоляция должна быть выполнена достаточно толстой, чтобы справиться с межфазной разностью потенциалов и разностью потенциалов между фазой и заземлением. Очевидные недостатки предложенного решения состоят в том, что в долполнение к требованию сверхпроводящего ротора оно требует очень толстой изоляции, которая увеличивает размер машины. Торцы катушек необходимо изолировать и охлаждать маслом или фреонами, чтобы управлять большими электрическими полями в 12 торцах. Всю машину необходимо герметично закрыть, чтобы предотвратить от поглощения влаги из атмосферы жидким диэлектриком. При производстве вращающихся электрических машин обмотку с проводниками и системами изоляции изготавливают в несколько этапов, в результате чего обмотку необходимо предварительно формировать до установки в магнитную цепь. Пропитку для подготовки системы изоляции предварительно формируют после установки обмотки в магнитную цепь. Краткое описание существа изобретения В основу настоящего изобретения поставлена задача создания установки для бестрансформаторного генерирования ВВПТ, в которой наличие вращающейся машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины с таким высоким напряжением, что трансформаторные каскады с повышающим преобразованием напряжения генератора сначала до высокого напряжения передачи переменного тока, и трансформаторы с З/З-соединением и З/Тсоединением, соответственно, для достижения 12-импульсного выпрямления с преобразователями, можно удалить. Таким образом, машина предназначена для того, чтобы непосредственно питать преобразователи высоким напряжением,которое необходимо для достижения сети ВВПТ. Следует отметить отличие относительно вышеупомянутого "прямого соединения", описанного в ELECTRA. Другой задачей изобретения является создание установки для приводов высоковольтных электрических машин переменной скорости. Установки, согласно изобретению, преобразовывают механический вращающий момент через преобразователи в постоянный ток и постоянное напряжение без промежуточных трансформаторов, а также постоянный ток и постоянное напряжение, через преобразователи,в механический вращающий момент без промежуточных трансформаторов. Преобразователи могут включать одно или больше полупроводниковых устройств, которые упомянуты в разделе "Уровень техники". Использование такой машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины позволяет значительно снизить капитальные затраты, а также требования к пространству относительно соответствующих установок ВВПТ согласно современному уровню техники. ВВПТ установка согласно изобретению позволяет также увеличивать общий КПД установки. Концепция машины/преобразователя влечет за собой значительные преимущества относительно современного технического уровня также и по отношению к приводу высоковольтной электрической машины переменной скорости. Вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина как неотъемлемая часть представленного изобретения позволяет значительно снизить 13 термическое напряжение на статоре. Временные перегрузки машины становятся менее критичными и можно приводить машину в движение с перегрузкой во время более длинного периода времени без риска возникновения повреждения. Это означает значительные преимущества для владельцев электростанций, которые вынуждены сегодня, в случае нарушения рабочих режимов, быстро переключать нагрузку на другое оборудование, чтобы обеспечить требования поставки, которые устанавливают в соответствии с правилами. Вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная согласно изобретению позволяет значительно сократить эксплуатационные расходы, потому что не нужно включать в систему трансформаторы,преобразователи ответвлений "под нагрузкой",рубильники, фильтры, линии электропередачи,реакторы и т.д. Известна попытка увеличения мощности вращающейся электрической машины посредством увеличения тока в катушках переменного тока. Этого достигают посредством оптимизации количества проводящего материала, то есть плотной упаковкой прямоугольных проводников в прямоугольных пазах ротора. Т.е. необходимо справиться с увеличением температуры,которое из этого следует, посредством увеличения количества изоляционного материала и использования более термостойких и, следовательно, более дорогих изоляционных материалов. Высокие температурные и полевые нагрузки на изоляции также вызывают проблемы со сроком службы изоляции. В сравнительно толстостенных изолирующих слоях, которые используют для высоковольтного оборудования,например, пропитанных слоев микаленты, серьезную проблему составляют частичные разряды(ЧР). При производстве этих изолирующих слоев легко возникают раковины, поры и т.п., в которых возникают внутренние коронные разряды, когда изоляцию подвергают воздействию высокой напряженности электрического поля. Эти коронные разряды постепенно ухудшают материал, что может привести к электрическому пробою изоляции. Существенное отличие между известной вращающейся электрической машиной и примером осуществления согласно изобретению состоит в том, что магнитная цепь вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины содержит одну или более обмоток со сдвигом фазы в пространстве из скрученного или нарезного кабеля с одним или более твердыми изолированными проводниками с полупроводниковым слоем и на проводнике и на оболочке и слоем твердой изоляции между двумя полупроводниковыми уровнями. Внешний полупроводниковый слой можно заземлить. 14 Если используют соединение преобразователя, показанное на фиг. 1 и 2, твердый изолирующий слой подвергают воздействию потенциалов и переменного тока и постоянного тока. Если, с другой стороны, используют соединение преобразователя, показанное на фиг. 3, твердый слой подвергают воздействию только потенциала переменного тока. Кабель, которым навивают обмотки в машине, согласно изобретению, необходимо выбирать с учетом обсуждаемого потенциального напряжения. В заявленном изобретении для увеличения мощности вращающейся электрической машины технически и экономически оправданным способом, следует учесть, что изоляция не должна быть разрушена описанными выше явлениями. Этого можно достичь, согласно изобретению, посредством использования в качестве изоляции слоев, в которых риск возникновения раковин и пор является минимальным, например, твердых экструдированных изолирующих слоев подходящего твердого изоляционного материала, таких как термопластические смолы или сшитые материалы, такие как СВПЭ или каучук, например, ЭП каучук или силиконовый каучук, также сшитый. Важно, чтобы изоляция содержала внутренний слой с полупроводниковыми свойствами, который окружает проводник, и чтобы изоляция была снабжена,по меньшей мере, одной дополнительной внешней частью с полупроводниковыми свойствами,которая окружает твердый изолирующий слой. Благодаря использованию только твердого изолирующего слоя, который можно изготовить с минимумом дефектов и при обеспечении твердого слоя внутренней и внешней полупроводниковой частью, можно обеспечить сокращение тепловых и электрических нагрузок. При градиентах температуры изоляционная часть с полупроводниковыми слоями составляет монолитную деталь и дефекты, вызванные различным тепловым расширением в твердом слое и окружающих полупроводниковых слоях, не возникают. Электрическую нагрузку на материал уменьшают вследствие того обстоятельства, что полупроводниковые части вокруг твердого изолирующего слоя составляют эквипотенциальные поверхности, и что электрическое поле в твердом изолирующем слое, таким образом,распределено однородно по толщине слоя. Внешний полупроводниковый слой можно заземлить. Это означает, что для такого кабеля внешняя оболочка обмотки может быть заземлена по всей длине. Наружный слой можно также отрезать в подходящих местах вдоль длины проводника и каждый отсеченный отрезок можно непосредственно соединить с выбранным потенциалом,или заземлить. Вокруг внешнего полупроводникового слоя можно также размещать другие слои, оболочки и т.п., такие как металлический экран и защитная оболочка. 15 Увеличение токовой нагрузки ведет к проблемам, связанным с вызванной напряжением(Е) концентрацией поля в углах поперечного сечения витка, а это влечет за собой большие локальные нагрузки на изоляцию. Аналогично,магнитное (В) поле в зубце ротора концентрируется в углах. Это означает, что локально возникает магнитное насыщение, и что магнитный сердечник не используют полностью, и что форма сигнала синергированного напряжения/тока будет напряжена. Кроме того вихревые потоки, которые вызывают наведенные в проводниках вихревые токи, из-за геометрии проводников относительно В поля, влекут за собой дополнительные недостатки при увеличении плотностей тока. Кроме того, устройство содержит катушки и пазы, в которые помещают катушки, имеющие круговую форму вместо прямоугольных. Когда катушки круговые, их окружает постоянное В поле без концентраций, в которых может возникать магнитное насыщение. Е поле в витке также однородно распределяют по поперечному сечению и значительно сокращают локальные нагрузки на изоляции. Кроме того круговые катушки проще поместить в пазы таким способом, при котором можно увеличить число боковых поверхностей катушек на группу катушек,при этом увеличение напряжения может происходить без увеличения тока в проводниках. Причина состоит в том, что благодаря круговой форме пазов, которая позволяет более равномерно распределять температуру по поперечному сечению, с одной стороны, облегчают охлаждение проводников, и, с другой стороны, снижают плотность тока и, следовательно, снижают термические градиенты поперек изоляции. Дополнительно можно также проводник составить из меньших частей, так называемых жил. Жилы можно изолировать друг от друга и только небольшое число жил можно оставить неизолированным в контакте со внутренним полупроводниковым слоем, чтобы гарантировать, что он находится при том же потенциале, что и проводник. Жилы можно изолировать друг относительно друга, чтобы уменьшить величину потерь от токов Фуко в проводнике. Одну или несколько жил можно оставить неизолированными, чтобы гарантировать, что окружающий проводник полупроводниковый слой находится при том же потенциале, что и проводник. Преимущество круговых форм проводника и деления на жилы состоит в том, что они очень хорошо распределяют токи гармоник. Большее количество жил в проводнике может давать преимущество в том случае, когда возникают токи гармоник, а не тогда, когда ток является более синусоидальным. Известно, что высоковольтный кабель для передачи электрической энергии составляют из проводников с экструдированной изоляцией с 16 внутренней и внешней полупроводниковой частью. Во время передачи электрической энергии отправной точкой долгое время было то, что изоляция не должна иметь дефектов. Изоляцию проводника для вращающейся машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины согласно изобретению можно наносить и другим способом, чем экструдирование, например распылением или чем-либо подобным. Важно, однако, чтобы изоляция проявляла сходные теплофизические свойства во всем поперечном сечении. Полупроводниковые слои можно снабжать изоляцией путем нанесения изоляции на проводники. Предпочтительно используют кабели с круглым поперечным сечением. Чтобы получить лучшую плотность упаковки, можно использовать кабели с различным поперечным сечением. Чтобы создавать напряжение во вращающейся машине с одиночной обмоткой или многообмоточной машине, кабель располагают в нескольких последовательных витках в пазах в магнитном сердечнике. Когда вращающуюся высоковольтную машину с одиночной обмоткой или многообмоточную машину конструируют как машину с одиночной обмоткой, ее обычно используют для 6-импульсного выпрямления. Путем фильтрации или модуляции пульсацию на выпрямленном шестиимпульсном напряжении сохраняют в допустимых пределах. Вращающуюся высоковольтную многообмоточную машину можно, в принципе, выполнять с факультативным числом систем обмоток и факультативным числом фаз. Предпочтительный пример осуществления состоит из 2 х 3 фазных систем, электрически смещенных друг относительно друга на 30 электрических градусов, как это необходимо для 12-импульсного выпрямления. Другими возможными комбинациями являются 2 х 2-фазные системы, 4x3 фазные системы и т.д. Вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина согласно изобретению может функционировать в пределах широкой полосы частот. Для больших машин это может быть вопросом нескольких сотен Гц, в то время как для машин в пределах нижнего диапазона мощностей могут возникать частоты до нескольких кГц. Обмотку можно конструировать, как многослойную концентрическую кабельную обмотку, чтобы уменьшить число пересечений у торца катушки. Кабель можно выполнить с сужающейся изоляцией, чтобы лучше использовать магнитный сердечник, при этом форму пазов можно адаптировать к сужающейся изоляции обмотки. Значительное преимущество вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины согласно изо 17 бретению состоит в том, что в области торца катушки снаружи внешнего полупроводника Е поле является близким к нулю и что когда внешний корпус заземлен, электрическим полем не нужно управлять. Это означает, что нельзя получить никакой концентрации поля ни в пределах листов в областях торца катушки, ни в переходах между ними. Устройства согласно изобретению имеют большие возможности для интеграции частей,которые в них включены, таких как полупроводниковые устройства, системы охлаждения,системы заземления и т.д. Это будет описано более подробно ниже при описании примеров осуществления изобретения. Представленное изобретение относится также к способу изготовления магнитной цепи,и в частности обмотки. Способ изготовления включает расположение обмотки в пазах посредством продевания кабеля в отверстия в пазах в магнитном сердечнике. Так как кабель является гибким, его можно согнуть, и это позволяет расположить отрезок кабеля в катушке в несколько витков. Торцы катушек состоят в этом случае из зон изгиба кабелей. Кабель можно также присоединять таким способом, при котором его свойства остаются постоянными по длине кабеля. Этот способ позволяет значительно упростить изготовление. Так называемые шины Робеля не являются гибкими, поэтому им необходимо предварительно придать желаемую форму. Изоляция обмотки и пропитка витков сегодня также являются чрезвычайно сложным и дорогим способом при производстве вращающихся электрических машин. Вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина согласно изобретению может представлять собой машину с обмоткой с воздушным зазором без магнитного материала или машину с магнитным материалом только в задней части. Вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина с преобразователями, которые включены в устройство для регулирования частоты вращения согласно изобретению, имеет значительное преимущество относительно соответствующих известных решений. Высоким напряжением здесь обозначают напряжения, превышающие 10 кВ вплоть до уровней напряжения, которые имеют место в электросетях. Важное преимущество состоит в том, что выбранный потенциал, например потенциал земли, последовательно проводят вдоль всей обмотки, что означает, что область торца катушки можно сделать компактной и что устройство крепления в области торца катушки может работать фактически при заземляющем потенциале или любом другом выбранном потенциале. Еще одно важное преимущество состоит в том, что отпадает необходимость в изоляции на масляной основе и сис 001488 18 темы охлаждения. При этом отсутствуют проблемы уплотнения и предварительно упомянутое диэлектрическое кольцо не является необходимым. Одно преимущество также состоит в том, что все принудительное охлаждение можно производить при заземляющем потенциале. Вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточной машиной согласно изобретению позволяет получить значительную экономию пространства и веса,так как она заменяет предыдущую конструкцию с двумя трансформаторными каскадами. Очень большие и обширные вводы, которые необходимы в трансформаторах преобразователя, чтобы выдержать высокий потенциал постоянного тока, которому подвергают вводы и обмотки,можно исключить. Изобретение не требует сверхпроводящего ротора и связанных с ним проблем, таких как поддержание температуры,герметизация и т.п. Изобретение включает получение привода от высоковольтной электрической машины с переменной скоростью. Для этого варианта удобно использовать упомянутое выше преобразование энергии между переменным током и переменным током соответственно, что означает преобразование переменный ток/переменный ток с произвольным соотношением между частотой, амплитудой, положением фазы и числом фаз напряжений. Такое устройство функционирует как своего рода "трансформатор переменного тока", который может уменьшать или увеличивать напряжение, изменять частоту и/или изменять число фаз. Соединение может осуществлять чистое преобразование переменный ток/переменный ток, например, с помощью матричного преобразователя, но его можно также выполнить как промежуточную линию постоянного тока. Вышеупомянутые свойства позволяют использовать соединение для включения в устройство для эксплуатации высоковольтной электрической машины с переменной скоростью вместе со вращающейся высоковольтной машиной согласно изобретению. Согласно описанному выше известному способу, машину можно выполнить как двухобмоточную машину с питанием через две трехфазных системы со смещенными по фазе напряжениями. Соединение для эксплуатации такой высоковольтной электрической машины ясно из фиг. 4 а. На фиг. 4 а показано устройство, которое может служить и как привод двигателя, и как привод генератора. По экономическим и другим техническим/практическим причинам в настоящее время максимальный подходящий уровень напряжения обмоток машин составляет 25-30 кВ. В качестве привода двигателя энергию можно получать из сети переменного тока, которая может быть сетью на 132 кВ. Преобразование энергии от переменного тока с фиксированной промышленной частотой к переменному 19 напряжению и частоте, которые необходимы для регулирования частоты вращения, происходит через преобразование переменный ток/переменный ток с промежуточной линией постоянного тока при более высоком уровне напряжения, чем 25-30 кВ. Промышленную частоту получают через трансформатор ТЗ с двумя вторичными обмотками, чтобы получить две системы напряжений, сдвинутые на 30 электрических градусов друг относительно друга. Каждая из этих двух систем питает преобразователь переменный ток/постоянный ток, соответственно, АС 1 и АС 2. Постоянное напряжение затем преобразуют через преобразователи постоянный ток/переменный ток АС 3 и АС 4 в два трехвазных напряжения, смещенные на 30 электрических градусов друг относительно друга с напряжением и частотой, которые необходимы для питания мотора М и нагрузки, например насоса с желательной скоростью. В случае, когда соединение на фиг. 4 а раскрывает привод генератора, генератор GF вращается турбиной, и благодаря преобразованию энергии переменный ток/переменный ток, обмотки трансформатора ТЗ могут иметь такие напряжения, что сеть переменного тока питается желательным напряжением. Соединение согласно фиг. 4 а имеет четыре параллельных проводника постоянного тока,которые физически протягивают параллельно на коротком расстоянии. По проводникам постоянного тока текут равные токи, но в двух направлениях. В случае длинного расстояния передачи следует предпочесть соединение согласно фиг. 4b, так как два соединения постоянного тока исключаются, когда преобразователи соединены последовательно. Соединение согласно фиг. 4b позволяет подавать на обмотки машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины потенциал постоянного тока. Соединение согласно фиг. 4 с представляет собой усовершенствование соединения на фиг. 3 и соединяет преобразователи параллельно, что означает, что обмотки машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины не подвергаются воздействию потенциала постоянного тока. Краткое описание чертежей В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного варианта его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи,на которых фиг. 1 изображает известную электростанцию с источником ВВПТ; фиг. 2 изображает известную электростанцию с источником ВВПТ с так называемым"прямым соединением"; фиг. 3 изображает известное межфазное трансформаторное соединение; фиг. 4 а, 4b и 4 с изображает виды соединений для высоковольтного электрического машинного привода, согласно изобретению; 20 фиг. 5 изображает общий вид части, которая имеется в известном модифицированном кабеле; фиг. 6 изображает шаг сектора/полюса магнитной цепи (вид торца), согласно изобретению. Описание предпочтительных вариантов осуществления Одно важное условие для изготовления магнитной цепи, согласно изобретению, состоит в том, что необходимо использовать для обмотки кабель с полупроводниковым слоем, который окружает проводник, причем этот слой окружают слоем твердой электрической изоляции и полупроводниковым слоем, который окружает твердый слой. Такие кабели являются стандартными кабелями и в других областях. Ниже дано краткое описание стандартного кабеля. Внутренний тонконесущий проводник включает ряд неизолированных жил. Вокруг жил располагают полупроводниковую внутреннюю оболочку. Вокруг этой полупроводниковой внутренней оболочки помещают изолирующий слой твердой изоляции. Примером такой твердой изоляции является СВПЭ или ЭП каучук,такой как силиконовый каучук, термопластические смолы или сшитые термопластичные смолы. Изолирующий слой окружают внешним полупроводниковым слоем, который, в свою очередь, окружают металлическим экраном и оболочкой. Такой кабель упоминается ниже как силовой кабель. Вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина имеет в качестве обмотки кабель, предпочтительный пример воплощения которого показан на фиг. 5. Кабель 1 включает тонконесущий проводник 2, который включает неизолированные и изолированные транспонированные жилы. Возможны также твердые изолированные жилы, транспонированные электромеханическим способом. Вокруг проводника имеется внутренняя полупроводниковая оболочка 3,которая окружена твердым изолирующим слоем 4. Этот слой окружен внешним полупроводниковым слоем 5. Кабель, который используют в качестве обмотки в предпочтительном примере осуществления, не имеет металлического экрана и внешней оболочки. Чтобы избежать индуктивных токов и связанных с ними потерь во внешнем полупроводнике, его можно разрезать предпочтительно в торце катушки, то есть гденибудь на переходе от пакета листов к оконечным обмоткам. Каждую отрезанную часть затем заземляют, посредством чего внешний полупроводник имеет потенциал земли или близко к нему по всей длине кабеля . Это означает, что вокруг твердой изолированной обмотки у торцов катушек контактирующие поверхности и поверхности, которые являются грязными после некоторого времени пользования, имеют только незначительные потенциалы по отношению к 21 земле, и они вызывают также незначительные электрические поля. Для оптимизации вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины большое значение имеет конструкция магнитной цепи в отношении пазов и зубцов, соответственно. В примере осуществления со связным кабелем пазы должны быть соединены настолько близко к корпусу у торцов катушек, насколько это возможно. Также желательно, чтобы зубцы на каждом радиальном уровне были настолько широкими,насколько это возможно. Это важно для минимизации потерь машины, требований намагничивания и т.д. При наличии доступа к такому проводнику существуют большие возможности для оптимизации магнитного сердечника с нескольких точек зрения. Ниже рассмотрена магнитная цепь в статоре вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины. На фиг. 6 показан пример осуществления шага сектора/полюса 6 машины, вид с торца, согласно изобретению, где показан ротор с полюсом ротора 7. Статор содержит многослойный сердечник из электрических листов, которые последовательно набирают из секторпрофилированных листов. Из задней части 8 сердечника, которая размещена на наиболее удаленном конце, радиально внутрь к ротору выступает некоторое количество зубцов 9. Между зубцами имеется соответствующее число пазов 10. Использование кабелей 11 позволяет сделать глубину пазов для высоковольтных машин больше. Пазы имеют сужение поперечного сечения к ротору, так как потребность в изоляции кабеля становится меньше для каждого следующего слоя обмотки по направлению к ротору. Как следует из фиг. 6, паз содержит круглое поперечное сечение 12 вокруг каждого слоя обмотки с более узкими частями сужений 13 между слоями. Такое поперечное сечение паза упоминается как "циклический цепной паз". Поскольку в такой высоковольтной машине необходимо сравнительно большое количество слоев, и возможность обеспечения подходящих габаритов кабеля, что касается изоляции и внешних полупроводников, ограничена, практически может быть трудно достигнуть желательного непрерывного сужения изоляции кабеля и паза статора, соответственно. В описываемом примере осуществления используют кабели с тремя различными габаритами изоляции кабеля, которые размещают в три секции 14, 15 и 16,размеры которых определяют соответственно,то есть практически получают изменяемый цепной циклический паз. Зубец статора может иметь форму с фактически постоянным вдоль глубины всего паза радиальным пролетом. В альтернативном примере осуществления кабель, который используют в качестве обмотки, может быть таким стандартным силовым 22 кабелем. Заземление внешнего полупроводникового экрана осуществляется путем зачистки металлического экрана и оболочки кабеля в соответствующих местах. Изобретение охватывает большое количество альтернативных примеров осуществления в зависимости от габаритов кабеля, изоляции и внешнего полупроводникового слоя и т.д. Примеры осуществления с так называемыми цепными циклическими пазами можно также модифицировать. Магнитную цепь можно размещать в статоре и/или роторе вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины. Однако конструкция магнитной цепи в значительной степени соответствует описанию независимо от того, размещают ли магнитную цепь в статоре и/или в роторе. Машину можно выполнить как машину с обмоткой с воздушным зазором без магнитного материала или с магнитным материалом только в задней части. В качестве обмоток предпочтительно используют обмотки, которые можно описать как многослойные, концентрические кабельные обмотки. В таких обмотках число пересечений у торцов катушек минимизируют тем, что помещают все витки в пределах одной и той же группы радиально снаружи друг друга. Это также позволяет использовать более простой способ производства и продевания обмотки статора в различные пазы. Если машину изготавливают как машину с явно выраженными полюсами, обмотку/обмотки навивают вокруг явно выраженных полюсов. В альтернативном примере осуществления вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины кабель можно навивать вокруг явно выраженных полюсов способом, который напоминает пример осуществления высоковольтного трансформатора согласно выложенной шведской патентной заявке 9700335-4. В примерах осуществления машин с одиночной обмоткой или многообмоточных машин используют обмотки с радиальным потоком и осевыми токами обмотки. Машины с одиночной обмоткой или многообмоточные машины с осевым потоком воздушного зазора и радиальными токами обмотки также можно изготавливать способом, аналогичным для низковольтных машин. В одном примере осуществления устройства согласно изобретению полупроводниковые приборы могут составлять неотъемлемую часть высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины. Машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина и полупроводниковые приборы могут иметь общую систему охлаждения. Машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина и полупроводниковые 23 приборы должны иметь одно и то же общее заземление. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для диапазона мощностей от 1 МВт до 15 ГВт, содержащая вращающуюся высоковольтную машину с одиночной обмоткой или многообмоточную машину и преобразователь, отличающаяся тем, что машина является машиной высокого напряжения и включает магнитную цепь с одним или более магнитными сердечниками и одной или более обмотками,которые смещены по фазе в пространстве, при этом обмотки содержат один или более токонесущих проводников (2), вокруг каждого проводника размещен первый слой (3) с полупроводниковыми свойствами, вокруг первого слоя размещен твердый изолирующий слой (4), вокруг которого размещен второй слой (5) с полупроводниковыми свойствами, а механический вращающий момент преобразуется в постоянный ток высокого напряжения и постоянное напряжение с помощью преобразователя без промежуточных трансформаторов и/или реакторов. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем,что преобразователь содержит полупроводниковые приборы, которые соединены между собой и которые служат преобразователем переменный ток/постоянный ток. 3. Установка для диапазона мощностей от 1 МВт до 15 ГВт, содержащая вращающуюся высоковольтную машину с одиночной обмоткой или многообмоточную машину и преобразователь, отличающаяся тем, что машина является машиной высокого напряжения и включает магнитную цепь с одним или более магнитными сердечниками и одной или более обмотками, которые смещены по фазе в пространстве, при этом обмотки содержат один или более токонесущих проводников (2), вокруг каждого проводника размещен первый слой(3) с полупроводниковыми свойствами, вокруг первого слоя размещен твердый изолирующий слой(4), вокруг которого размещен второй слой (5) с полупроводниковыми свойствами, а постоянный ток высокого напряжения и постоянное напряжение преобразуют с помощью преобразователя в механический вращающий момент без промежуточных трансформаторов и/или реакторов. 4. Установка по п.3, отличающаяся тем,что преобразователь содержит полупроводниковые приборы, которые соединены между собой и которые служат преобразователем постоянный ток/переменный ток. 5. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что к выпрямителю переменный ток/ постоянный ток подключен инвертор постоянный ток/переменный ток с прямым присоединением к сети переменного тока без промежуточных трансформаторов. 24 6. Установка по пп.3 и 4, отличающаяся тем, что к стороне постоянного тока инвертора постоянный ток/переменный ток подключен выпрямитель переменный ток/постоянный ток с прямым присоединением к сети переменного тока без промежуточных трансформаторов. 7. Установка по пп.2 и 4, отличающаяся тем, что полупроводниковые приборы содержат приборы, выбранные из группы, состоящей из тиристоров, диодов, триаков, вентильных запираемых тиристоров(ВЗТ),биполярных транзисторов (БПТ), ШИМ-транзисторов, МОПтранзисторов, изолированных вентильных биполярных транзисторов (ИВБТ), статистических индукционных транзисторов (СИТ), статических индукционных тиристоров (СИТР), МОПуправляемых тиристоров (МУТ). 8. Установка по пп.1, 2, 3 и 4, отличающаяся тем, что преобразователи составляют неотъемлемую часть вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины. 9. Установка по пп.1, 2 и 5, отличающаяся тем, что преобразователи составляют неотъемлемую часть вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины. 10. Установка по пп.1, 2 и 6, отличающаяся тем, что преобразователи составляют неотъемлемую часть вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины. 11. Установка по пп.1, 2 и 5, отличающаяся тем, что вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина и полупроводниковые приборы имеют общую систему охлаждения. 12. Установка по пп.1, 2 и 6, отличающаяся тем, что вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина и полупроводниковые приборы имеют общую систему охлаждения. 13. Установка по пп.1, 2 и 5, отличающаяся тем, что вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина и полупроводниковые приборы имеют одно и то же общее заземление. 14. Установка по пп.1, 2 и 6, отличающаяся тем, что вращающая высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина и полупроводниковые приборы имеют одно и то же общее заземление. 15. Установка по п.1 или 3, отличающаяся тем, что первый слой (3) находится под тем же потенциалом, что и проводник. 16. Установка по пп.1, 3 или 15, отличающаяся тем, что второй слой (5) размещен так,что он представляет эквипотенциальную поверхность,которая окружает проводник/проводники. 17. Установка по пп.1, 3 или 15, отличающаяся тем, что второй слой (5) заземлен. 25 18. Установка по пп.1, 3, 15, 16 или 17, отличающаяся тем, что все полупроводниковые слои и изолирующие слои обмотки имеют аналогичные теплофизические свойства, так что при изменении теплового потока в обмотке дефекты, трещины в изоляционных частях отсутствуют. 19. Установка по пп.1, 3 или 15, отличающаяся тем, что токонесущий проводник содержит множество жил, при этом только малое число жил не изолировано друг от друга. 20. Вращающаяся высоковольтная машина с одиночной обмоткой или многообмоточная машина, в которой магнитная цепь включает магнитный сердечник и одну или более обмоток, которые смещены по фазе в пространстве,отличающаяся тем, что обмотки содержат кабель, включающий один или более токонесущих проводниковых (2), при этом каждый проводник содержит множество жил, вокруг каждого проводника размещен внутренний полупроводниковый слой (3), вокруг которого размещен изолирующий слой (4) из твердой изоляции, вокруг которого размещен внешний полупроводниковый слой (5). 21. Вращающаяся высоковольтная машина по п.20, отличающаяся тем, что кабель содержит также металлический экран и оболочку. 22. Вращающаяся высоковольтная машина по п.20, отличающаяся тем, что магнитная цепь размещена в статоре и/или в роторе вращающейся электрической машины. 23. Вращающаяся высоковольтная машина по п.20, отличающаяся тем, что внешний полупроводниковый слой (5) разделен на множество частей, каждая из которых заземлена. 24. Вращающаяся высоковольтная машина по пп.20, 21, 22 или 23, отличающаяся тем, что в результате заземления внешнего полупроводникового слоя электрическое поле машины снаружи полупроводникового слоя в пазах и в области торца катушки близко к нулю. 25. Вращающаяся высоковольтная машина по пп.20, 21, отличающаяся тем, что в случае,когда кабель содержит множество проводников,они скрещены. 26. Вращающаяся высоковольтная машина по п.20, отличающаяся тем, что токонесущий проводник/проводники (2) содержит неизолированные и изолированные проволоки, скрученные в множество слоев. 27. Вращающаяся высоковольтная машина по п.20, отличающаяся тем, что токонесущий проводник/проводники (2) содержит неизолированные и изолированные жилы, скрещенные в множество слоев. 28. Вращающаяся высоковольтная машина по п.20, отличающаяся тем, что пазы (10) выполнены в виде ряда цилиндрических отверстий(12), которые проходят в осевом и радиальном направлениях снаружи друг друга в основном с круглым поперечным сечением, и отделенных 26 более узкой частью (13) между цилиндрическими отверстиями. 29. Вращающаяся высоковольтная машина по пп.20 и 28, отличающаяся тем, что в основном круглое поперечное сечение цилиндрических отверстий (12) пазов, начиная от задней части (8) многослойного сердечника, имеет уменьшающийся непрерывно радиус. 30. Вращающаяся высоковольтная машина по пп.20 и 28, отличающаяся тем, что в основном круглое поперечное сечение цилиндрических отверстий (12) пазов, начиная от задней части (8) многослойного сердечника, имеет уменьшающийся скачкообразно радиус. 31. Вращающаяся высоковольтная машина, отличающаяся тем, что машина является машиной высокого напряжения и включает магнитную цепь с одним или более магнитными сердечниками и одной или более обмотками,которые смещены по фазе в пространстве и содержат один или более токонесущих проводников (2), при этом вокруг каждого проводника размещен первый слой (3) с полупроводниковыми свойствами, вокруг которого размещен твердый изолирующий слой (4), вокруг которого размещен второй слой (5) с полупроводниковыми свойствами, а магнитный сердечник сформирован с явно выраженными полюсами. 32. Вращающаяся высоковольтная машина, отличающаяся тем, что машина является машиной высокого напряжения и включает магнитную цепь с одним или более магнитными сердечниками и одной или более обмотками,которые смещены по фазе в пространстве и содержат один или более токонесущих проводников (2), при этом вокруг каждого проводника размещен первый слой (3) с полупроводниковыми свойствами, вокруг которого размещен твердый изолирующий слой (4), вокруг которого размещен второй слой (5) с полупроводниковыми свойствами, а машина является машиной с обмоткой с воздушным зазором. 33. Вращающаяся высоковольтная машина по п.32, отличающаяся тем, что воздушный зазор предназначен для подачи потока воздуха в радиальном направлении. 34. Вращающаяся высоковольтная машина по п.32, отличающаяся тем, что воздушный зазор предназначен для подачи потока воздуха в осевом направлении. 35. Способ изготовления вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины, содержащей магнитную цепь, которая содержит магнитный сердечник с пазами или каналами, при этом пазы имеют, по меньшей мере, одно отверстие,доступное извне магнитного сердечника, и обмотку, отличающийся тем, что обмотку выполняют с одним или более токонесущими проводниками (2), вокруг каждого проводника размещают первый слой (3) с полупроводниковыми свойствами, вокруг первого слоя размещают твердый изолирующий слой (4), вокруг изолирующего слоя размещают второй слой (5) с полупроводниковыми свойствами, при этом обмотку выполняют гибкой и продевают ее в отверстие. 36. Способ изготовления магнитной цепи для вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины, причем в статоре и/или в роторе вращающейся электрической машины размещена магнитная цепь, содержащая магнитный сердечник (8) с пазами (10) для двух или более обмоток (1), которые смещены по фазе в пространстве, заключающийся в том, что пазы формируют в виде цилиндрических отверстий(12), которые расширяются в осевом и радиальном направлениях снаружи друг друга в основном с круглым поперечным сечением, отличающийся тем, что в обмотку включают кабель с одним или более токонесущими проводниками(2) и вокруг каждого проводника размещают первый слой (3) с полупроводниковыми свойст 28 вами, вокруг первого слоя размещают твердый изолирующий слой (4), вокруг изолирующего слоя размещают второй слой (5) с полупроводниковыми свойствами, а кабель вдевают в цилиндрические отверстия. 37. Способ изготовления магнитной цепи для вращающейся высоковольтной машины с одиночной обмоткой или многообмоточной машины, заключающийся в том, что магнитную цепь размещают в статоре и/или в роторе вращающейся электрической машины и формируют как цепь с явно выраженными полюсами, способ, отличающийся тем, что в обмотку включают кабель с одним или более токонесущими проводниками (2),вокруг каждого проводника размещают первый слой (3) с полупроводниковыми свойствами, вокруг первого слоя размещают твердый изолирующий слой (4), вокруг изолирующего слоя размещают второй слой (5) с полупроводниковыми свойствами, а кабель навивают вокруг явно выраженных полюсов.