CN100454726C - 大容量单相无刷同步发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大容量单相无刷同步发电机，该大容量单相无刷同步发电机单相正弦性绕组是一种新型迭式单层等匝的单相正弦绕组。转子阻尼系统也不同于传统的小容量单相无刷同步发电机的短路笼形阻尼，而是双笼式阻尼系统。该新型阻尼系统发热小，效果佳，其励磁绕组也设计特别，为具有强励能力的系统。电压调节器AVR具有敏感的负载性质识别，反馈及电压调节功能使得其负载性质适应范围大，工作稳定可靠。本发明专利的问世，使得单相发电机可向大容量发展，并且可保证提供优良电气性能的单相电源。

Description

大容量单相无刷同步发电机

技术领域

本发明专利涉及电源设备，尤其是涉及一种大容量单相无刷同步发电机。

背景技术

单相同步发电机除了工作的同步旋转磁场外，还有所谓的逆序旋转磁场。这个逆序磁场在小型同步发电机中有用来作励磁源之用的，所谓逆序磁场励磁发电机，这种发电机往往电压波形差，频率影响敏感，发电品质不理想。在带有交流励磁机的单相无刷发电机中，逆序磁场使转子温升提高，效率降低。在大容量的单相无刷发电机中，逆序磁场能量很大，将引起大量有害热能，故此，使单相发电机的容量增大受到限制。另外，在小容量的单相发电机中往往采用二种型式的绕组，一种为不等匝的同心式的正弦绕组，其缺点是匝比范围大，槽满率很不均匀，制造工艺复杂，这种绕组在大容量单相电机中不适应使用，大容量电机匝数少，工艺要简化，很难搞成多圈同心的不等匝结构。另一种为传统的β＝2/3迭式绕组，这种绕组双层结构浪费线材和绝缘等，电压波形有时不能满足用户要求。再则，以往的小容量单相发电机其负载是一般的，无特别要求，有很多的小型单相发电机其功率因数为1。而大容量单相无刷同步发电机的负载，往往很复杂，是复杂负载。由于上述种种原因，单相无刷发电机其市场产品容量均在40KW以下，还往往不能作高品质电源使用。若在某些场合需要移动式的大容量的单相交流电源，例如需要一种300KW、50HZ，4极的单相交流移动电源，由于市场无该类产品，若用三相发电机代之，则因为市场上的三相发电机带单相负载有严格限制，若按不平衡负载25％计算之，则三相发电机的容量应达到1200KW以上，可见这是极不经济的，有时移动电源有严格的体积重量限制，故这也是不可行的。若从国外进口此类大容量单相发电机，因也为特别设计，其价格将十分昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大容量单相无刷同步发电机，以克服目前设计大容量单相无刷同步发电机的诸多难题，而提供价格便宜性能优良的该类新产品。

本发明的技术方案为：一种大容量单相无刷同步发电机，其特征在于：该发电机是隐极结构，并有同轴的交流励机，上半部分为定子，下半部分为转子，定子中D₁D₂为迭式单层正弦主绕组，D₃D₄为辅助绕组，R为可变电阻，S₁S₂为励磁源绕组，尤其是谐波绕组，E₁E₂为励磁机励磁绕组，励磁机定子中还可安置永磁铁以便起励，AVR为具有功率因数识别、反馈和调节电压的功能；转子中F₁F₂为不等匝复式的励磁绕组，a、b、c为交流励磁机转子电枢绕组，通过整流桥向F₁F₂供应直流电。其单相主绕组是等匝式迭绕的单层单相正弦绕组结构，及其指槽数极数的变化、但绕组形式类似结构的绕组，可以做成散嵌的软绕组或成型的硬绕组。其转子结构为隐极，槽内布置绕组的特征是励磁绕组为不等匝式且具有强励能力。其电压调节器AVR，具有功率因数识别、反馈调压的功能，由电压和电流形成的功率因数及其负载大小、性质调节装置与AVR接口，可在AVR装置之内，也可在AVR装置之外。

本发明的优点在于：规则的若干个等匝等距线圈单层迭绕式正弦绕组确保了单相发电机电压波形等品质，这种绕组可制成软绕组也可以做成成型硬绕组，工艺传统，制造容易。在工艺上比不等匝同心式正弦绕组简单，同时解决了在匝数总数少时，不等匝的同心正弦绕组无法分配匝数的难题。在电气性能上例如电压波形正弦性方面达到不等匝同心式正弦绕组的水平。转子隐极结构，工艺传统，制造容易。转子上的复式励磁绕组和双笼阻尼系统，既保证了强励能力，改善波形，提高运行平稳性，又可以平衡大功率的逆序磁场，减少发热，降低转子温升，克服了大容量单相发电机转子发热严重的难题，提高了瞬态响应能力。具有能识别、反馈负载性质的AVR电压调节装置，确保大容量单相发电机可工作在阻性、感性，容性等复杂负载下运行电压稳定。由于上述新技术，使得这种大容量单相同步发电机实现了无刷化、振动小、噪音低、效率高、温升低、运行平稳可靠。

附图说明

图1为本发明大容量单相无刷同步发电机定子绕组结构示意图；

图2为本发明大容量单相无刷同步发电机转子绕组结构示意图；

图3为本发明大容量单相无刷同步发电机发电机电系结构原理图。

具体实施方式

一种大容量单相无刷同步发电机，该发电机为上半部分为定子1，D₁D₂为主绕组，D₃D₄为辅助绕组，R为可变电阻，S₁S₂为励磁源绕组，AVR为电压调节器，具有功率因数识别、反馈和调节稳定电压功能，E₁E₂为励磁机励磁绕组。下半部分为转子2，F₁F₂为复式励磁绕组，a、b、c为交流励磁机电枢绕组，Z₁为单相整流桥，Z₂为三相整流桥，励磁机定子可以加设永磁铁N，便于起励。该大容量单相无刷同步发电机，单相发电机的主绕组采用新型设计，这种新型绕组是规则的若干个等匝、等距线圈迭绕单层而成，转子上布置新型阻尼系统绕组，这种绕组是双笼式的。转子上有若干个槽，是隐极结构，槽内布置有不等匝的直流励磁绕组，这种励磁绕组有强励能力，确保单相发电机的电气性能品质和瞬态响应能力。电压调节器采用具有功率因数识别反馈电压调节功能的AVR，使单相发电机适应复杂负载，例如不论是阻性、感性、容性负载等均工作稳定，不振荡。一台4极单相无刷发电机，定子槽数Z1＝48，转子槽数Z2＝36，相数为1，频率50HZ。

Claims (1)

1、一种大容量单相无刷同步发电机，其特征在于：该发电机是隐极结构，并有同轴的交流励磁机，发电机定子(1)中有三种绕组，一种是单相主绕组，它是等匝式迭绕组的单层单相正弦绕组(D1D2)，第二种是辅助绕组(D3D4)，第三种是励磁源绕组(S1S2)，是一种谐波绕组，主绕组输出端接有电流互感器，电流互感器并联有可变电阻(R)，定子侧励磁系统是如下结构，电压调节器(AVR)与主绕组(D1D2)输出端相接，测量输出电压大小，辅助绕组(D3D4)与所述并联有可变电阻(R)的电流互感器串联后也接入电压调节器(AVR)，这样电压调节器(AVR)可识别阻性、感性、容性不同的工作状况，所述励磁源绕组(S1S2)接入整流器(Z1)，整流器(Z1)输出端串接电压调节器(AVR)和励磁机定子绕组(E1E2)组成励磁机励磁回路，电压调节器(AVR)根据测量输出电压大小以及识别不同的工作状况来调节励磁机定子的励磁电流，从而保证输出电压的稳定工作，励磁机的定子中还安置有永磁铁以便于起励，发电机转子(2)中槽内为不等匝复式的励磁绕组(F1F2)，具有强励能力，它由交流励磁机转子电枢绕组(a，b，c)通过整流桥(Z2)提供直流电励磁。

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