專利名稱：電抗變流復(fù)合式相復(fù)勵發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)電機，具體地講是一種電抗變流復(fù)合式相復(fù)勵(三相同步或單相)發(fā)電機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的勵磁式發(fā)電機有直流機勵磁三相交流發(fā)電機(已淘汰)、三次諧波勵磁發(fā)電機、可控硅勵磁發(fā)電機、雙繞組電抗分流式勵磁發(fā)電機等，這些勵磁式發(fā)電機雖都有一定的自動勵磁功能，并自動調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓，使電壓能恒定輸出，但上述發(fā)電機有的因技術(shù)陳舊，已屬于淘汰產(chǎn)品，而多數(shù)是采用電子元器件控制，存在電子元件質(zhì)量問題及老化問題引發(fā)的可靠性隱患。還有一種稱為“電抗移相式相復(fù)勵三相同步發(fā)電機”，它所配置使用的電抗移相式相復(fù)勵裝置是由線性電抗器繞組，“山”形鐵心、上軛部鐵心、底架、變流器(由鐵心和一次及二次繞組組成)、硅整流橋組、磁盤變阻器等元器件組成，其中線性電抗器接于發(fā)電機定子三相繞組的抽頭上，變流器一次繞組與發(fā)電機主繞組(轉(zhuǎn)子繞組)輸出端串接，其工作原理如下發(fā)電機由內(nèi)燃機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)至空載轉(zhuǎn)速(1.05倍額定轉(zhuǎn)速)，依靠轉(zhuǎn)子鐵心中的剩磁磁場，定子繞組感應(yīng)一個不大的電壓通過線性電抗器，線性電抗器的作用是使由它提供的電流分量的相位滯后于端電壓一個電角度，經(jīng)硅整流橋組整流后，向轉(zhuǎn)子磁極繞組提供一個不大的勵磁電流，建立轉(zhuǎn)子磁碭，如果該磁場與原有的剩磁磁場方向相同，則主磁場增強，定子繞組感應(yīng)的電壓上升，發(fā)電機空載電壓很快建立起來。調(diào)節(jié)瓷盤變阻器，整定發(fā)電機空載電壓在額定值。負載時，發(fā)電機負載電流流過變流器一次繞組，經(jīng)變流器的變流作用，二次繞組感應(yīng)出與負載電流相應(yīng)(成比例)的電流，經(jīng)整流橋組整流后向轉(zhuǎn)子磁級繞組提供復(fù)勵勵磁電流，用以補償發(fā)電機負載時的電樞反應(yīng)磁場，從而保持發(fā)電機電壓基本恒定。電抗移相式相復(fù)勵三相同步發(fā)電機在使用中，在其電壓性能方面，穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率可達±3％，瞬態(tài)電壓調(diào)整率好，電壓恢復(fù)時間較快，運行可靠性較高，故障率低，但存在的缺點是線性電抗器和變流器須用二套接近相同體積的鐵心和繞組，耗用材料大，其生產(chǎn)工藝周期也較長，影響了生產(chǎn)率的提高。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種電抗變流復(fù)合式相復(fù)勵(三相同步或單相)發(fā)電機，使得具有電壓性能更穩(wěn)定、運行可靠性高、動態(tài)性能好的基礎(chǔ)上，還具有使用材料節(jié)約、體積小、造價節(jié)省，生產(chǎn)工藝周期縮短之效果。
本實用新型是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的它包括轉(zhuǎn)子繞組、定子主繞組、定子副繞組、由電抗器、變流器、硅整流橋組和瓷盤變阻器組成的相復(fù)勵裝置，其特征是所述相復(fù)勵裝置中的電抗器和變流器是制成復(fù)合式的結(jié)構(gòu)，該復(fù)合式的電抗變流器是由安裝于底架上的鐵心、一次繞組、二次繞組、上軛部鐵心和接線端子排組成，其中定子主繞組(三相或單相)線端與電抗變流器的一次繞組末端連接，其始端為輸出負載端，定子副繞組(三相或單相)線端與電抗變流器的二次繞組始端連接，其末端連接(三相或單相)整流橋組。
利用本實用新型上述的技術(shù)方案還可以制成三相同步發(fā)電機或單相發(fā)電機，其進一步具體的技術(shù)方案還可具有如下特征一、當(dāng)本實用新型是制成三相同步發(fā)電機時，所述的復(fù)合式電抗變流器是由安裝于底架上的“山”形鐵心、三相一次繞組、三相二次繞組、與“山”形鐵心相配套的上軛部鐵心(兩者之間可采用常規(guī)技術(shù)的氣隙絕緣)和三相接線端子排所組成(構(gòu)成三相復(fù)合式電抗變流器)，所述定子的三相副繞組與三相主繞組應(yīng)相序相同，且相位滯后于主繞組，定子主繞組三相線端與復(fù)合式結(jié)構(gòu)的電抗變流器一次繞組相應(yīng)的三相末端連接，其三相始端為輸出負載端，定子副繞組三相線端應(yīng)與電抗變流器二次繞組相應(yīng)的三相始端連接，其末端連接三相整流橋組。
二、當(dāng)本實用新型是制成單相發(fā)電機時，所述的復(fù)合式電抗變流器是由安裝于底架上的“U”形鐵心，單相一次繞組、單相二次繞組、與“U”形鐵心相配套的上軛部鐵心(兩者之間設(shè)有氣隙絕緣材料)和單相接線端子排所組成(構(gòu)成單相復(fù)合式電抗變流器)，所述定子的單相主繞組線端與復(fù)合式結(jié)構(gòu)的電抗變流器一次繞組末端連接，其始端為輸出負載端，定子的單相副繞組線端與電抗變流器二次繞組始端連接，其末端連接單相整流橋組。
其工作原理發(fā)電機由由內(nèi)燃機驅(qū)動至空載轉(zhuǎn)速(1.05倍額定轉(zhuǎn)速)，依靠轉(zhuǎn)子鐵心剩磁磁場，發(fā)電機定子副繞組感應(yīng)電壓經(jīng)電抗變流器中二次繞組的移相作用，提供一個建立發(fā)電機空載電壓的交流側(cè)勵磁電流分量Ifu，經(jīng)三相(或單相)整流橋組整流后向發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組提供空載勵磁電流，建立空載電壓(建立轉(zhuǎn)子鐵心主磁場，定子主繞組很快感應(yīng)空載電壓)。調(diào)節(jié)瓷盤變阻器，整定發(fā)電機端電壓在額定值U＝400V(三相時)或230V(單相時)。
定子主繞組經(jīng)串接電抗變流器一次繞組后輸出三相(或單相)電壓。當(dāng)發(fā)電機帶上負載后，由電抗變流器的復(fù)勵作用，在二次繞組感應(yīng)一個與發(fā)電機負載電流成比例的交流側(cè)勵磁電流分量Ifi，因此，負載時電抗變流器二次繞組中，有相位不同的Ifu和Ifi兩個交流側(cè)勵磁電流分量，幾何迭加為If(其向量圖如圖5所示)，If經(jīng)單相整流成直流，向轉(zhuǎn)子繞組提供負載勵磁電流If，補償負載時定子電樞反應(yīng)去磁效應(yīng)，從而維持發(fā)電機端電壓恒定。
與已有技術(shù)比較，本實用新型的有益效果在于(1)性能穩(wěn)定。該復(fù)合式相復(fù)勵裝置自動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓過程均依靠發(fā)電機定子副繞組相位和電抗變流器一次、二次繞組匝數(shù)，不受環(huán)境及其他因素影響，因而發(fā)電機電壓性能非常穩(wěn)定。(2)運行可靠性高。該相復(fù)勵系統(tǒng)中不用電子元件，不存在電子元件質(zhì)量及老化引發(fā)的可靠性隱患。(3)動態(tài)性能好、電壓恢復(fù)時間快。表現(xiàn)在啟動電動機和突加、突卸負載時，該相復(fù)勵系統(tǒng)同時起電流復(fù)勵作用，從而使瞬態(tài)電壓變化率較小，電壓恢復(fù)非?？?。(4)材料省。復(fù)合式相復(fù)勵裝置只須一個鐵心和繞組，比傳統(tǒng)的電抗移相式相復(fù)勵裝置的兩個鐵心、繞組，耗用材料幾乎減少了一半。


圖1上本實用新型制成一種電抗變流復(fù)合式相復(fù)勵三相同步發(fā)電機的電路原理圖。
圖2是把電抗器、變流器合二而一組成復(fù)合式三相相復(fù)勵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(外部結(jié)構(gòu))。
圖3是本實用新型制成一種電抗變流復(fù)合式相復(fù)勵單相發(fā)電機的電路原理圖。
圖4是電抗器、變流器合二而一組成復(fù)合式單相相復(fù)勵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(外部結(jié)構(gòu))。
圖5是本實用新型定子副繞組滯后于主繞組的交流側(cè)勵磁電流向量圖。
具體實施方式
在附圖1、2中1～集電環(huán)，2～轉(zhuǎn)子繞組，3～定子主繞組，4～定子副繞組，5～復(fù)合式三相電抗變流器，6～三相整流橋組，7～瓷盤變阻器，8～“山”形鐵心，9～電抗變流器一次繞組，10～二次繞組，11～氣隙絕緣，12～上軛部鐵心，13～三相接線端子排；在圖3、4中14～集電環(huán)，15～轉(zhuǎn)子繞組，16～定子主繞組，17～定子副繞組，18～復(fù)合式單相電抗變流器，19～單相整流橋組，20～瓷盤變阻器，21～“U”形鐵心，22～電抗變流器一次繞組，23～二次繞組，24～氣隙絕緣，25～上軛部鐵心，26～單相接線端子排。
參照附圖可知，本實用新型既可以制成三相同步發(fā)電機，也可制成單相發(fā)電機。當(dāng)本實用新型是制成三相同步發(fā)電機時，所述的復(fù)合式電抗變流器是由安裝于底架上的“山”形鐵心、三相一次繞組、三相二次繞組、與山形鐵心相配套的上軛部鐵心(兩者之間具有氣隙絕緣)和三相接線端子排所組成，所述定子主繞組三相線端與復(fù)合式電抗變流器一次繞組相應(yīng)的三相末端連接，其三相始端為輸出負載端，定子副繞組三相線端應(yīng)與電抗變流器二次繞組三相始端連接，其末端連接三相整流橋組。從電抗變流器引線端看，三相相序U、V、W從左至右排列，定子主、副繞組線端應(yīng)與電抗變流器一、二次繞組同名相連接。當(dāng)本實用新型制成單相發(fā)電機時，所述的復(fù)合式電抗變流器是由安裝于底架上的“U”形鐵心，單相一次繞組、單相二次繞組、與U形鐵心相配套的上軛部鐵心(兩者之間設(shè)有氣隙絕緣材料、為常規(guī)技術(shù))和單相接線端子排所組成，所述定子的單相主繞組線端與電抗變流器一次繞組末端連接，其始端為輸出負載端，定子的單相副繞組線端與電抗變流器二次繞組始端連接，其末端連接單相整流橋組。
在圖5中U1為定子主繞組U相電壓向量、U0φ為定子副繞組U相電壓向量，它一般滯后于U1一個電角度θ2、I為發(fā)電機負載電流，它流過電抗變流器一次繞組，感性負載時，I滯后于U1一個電角度φ、Ifu為建立發(fā)電機空載電壓所需的交流側(cè)勵磁電流向量，它滯后于Uoφ的電角度為θ1、Ifi為發(fā)電機負載時，電抗變流器二次繞組中感應(yīng)的與負載電流I成比例的交流側(cè)勵磁電流向量，該向量與I平行，于是Ifi與此時的Ifu相位差角度為β2、If為在電抗變流器二次繞組中由Ifu和Ifi二向量幾何迭加的交流側(cè)合成向量。
權(quán)利要求1.一種電抗變流復(fù)合式相復(fù)勵發(fā)電機，它包括轉(zhuǎn)子繞組、定子主繞組、定子副繞組、由電抗器、變流器、硅整流橋組和瓷盤變阻器組成的相復(fù)勵裝置，其特征是所述相復(fù)勵裝置中的電抗器和變流器是制成復(fù)合式的結(jié)構(gòu)，該復(fù)合式的電抗變流器是由安裝于底架上的鐵心、一次繞組、二次繞組、上軛部鐵心和接線端子排組成，其中定子主繞組線端與電抗變流器的一次繞組末端連接，其始端為輸出負載端，定子副繞組線端與電抗變流器的二次繞組始端連接，其末端連接整流橋組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗變流復(fù)合式相復(fù)勵發(fā)電機，其特征是當(dāng)制成三相同步發(fā)電機時，所述的復(fù)合式電抗變流器是由安裝于底架上的“山”形鐵心、三相一次繞組、三相二次繞組、與“山”形鐵心相配套的上軛部鐵心和三相接線端子排所組成，所述定子的三相副繞組與三相主繞組相序相同，且相位滯后于主繞組，定子主繞組三相線端與復(fù)合式結(jié)構(gòu)的電抗變流器一次繞組相應(yīng)的三相末端連接，其三相始端為輸出負載端，定子副繞組三相線端應(yīng)與電抗變流器二次繞組相應(yīng)的三相始端連接，其末端連接三相整流橋組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗變流復(fù)合式相復(fù)勵發(fā)電機，其特征是當(dāng)制成單相發(fā)電機時，所述的復(fù)合式電抗變流器是由安裝于底架上的“U”形鐵心，單相一次繞組、單相二次繞組、與“U”形鐵心相配套的上軛部鐵心和單相接線端子排所組成，所述定子的單相主繞組線端與電抗變流器一次繞組末端連接，其始端為輸出負載端，定子的單相副繞組兩端與電抗變流器二次繞組始端連接，其末端連接單相整流橋組。
專利摘要一種電抗變流復(fù)合式相復(fù)勵發(fā)電機，其特征是相復(fù)勵裝置中的電抗器和變流器是制成復(fù)合式的結(jié)構(gòu)，該復(fù)合式電抗變流器是由安裝于底架上的鐵心、一次繞組、二次繞組、上軛部鐵心和接線端子排組成，其中定子主繞組線端與電抗變流器的一次繞組末端連接，其始端為輸出負載端，定子副繞組線端與電抗變流器的二次繞組始端連接，其末端連接整流橋組?？芍瞥扇嗤桨l(fā)電機或單相發(fā)電機。本實用新型的有益效果在于所用復(fù)合式相復(fù)勵裝置在自動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓過程不受環(huán)境因素影響，發(fā)電機電壓性能非常穩(wěn)定。該相復(fù)勵系統(tǒng)中不用電子元件，無元件質(zhì)量及老化引發(fā)的隱患，運行可靠性更高，動態(tài)性能好、電壓恢復(fù)時間快，材料省，復(fù)合式相復(fù)勵裝置只須一個鐵心和繞組，耗材比傳統(tǒng)電抗移相式相復(fù)勵裝置的幾乎減少一半。
文檔編號H02P9/14GK2783618SQ20052008185
公開日2006年5月24日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者趙文欽 申請人:趙文欽, 黃舒淳