CN106533073A - 一种三相交流电动机改发电机的设计方法及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种三相交流电动机改发电机的设计方法及使用方法，三相交流电动机改作发电机配电线路，外加电容器的联结外加电容器分为主电容器组和副电容器组；主电容器组主要作用是使发电机在空载状态下能自激达到额定电压输出；副电容器组是在加载状态下保持输出电压稳定为额定值所必须附加的电容器。电容器多组并联的作用是分流，可以提供（吸收）更大的容性电流，即增大了容量，特别是在工业上无功补偿、滤波等场合，无功补偿的容量很大，更是需要电容并联，在本发明里更能提供稳定的电压和电流，使发电机电压稳定。

Description

一种三相交流电动机改发电机的设计方法及使用方法

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其是一种三相交流电动机改发电机的设计方法及使用方法。

背景技术

现有人们使用的单相或多相发电机，它们在发电时都是用水轮机汽轮机和原动机牵引发电机进行发电的，把发出电输送给电网或直接供给电器设备使用。由于发电机只做单一的发电使用，所以被拖动的发电机它也只能做把机械能转化为电力能。总之人们认为；发电机就是单一为发电所用的机械，所以生产发电机厂家也只能围绕如何提高发电机的效率在为发电机改造生产忙碌着。

三相交流电动机改发电机，一般单相异步电动机可以改成发电机，只需在两个绕组间接两个电容即可，非常实用。三相异步电动机可以在每一个绕组接一个电容，再把三个所剩脚接在一起，便可以组成星型接法，相线与中性线之间的电压为220V。三相交流电动机通过外加电容和动力拖动可改成发电机，供普通照明用。外加电容分为主电容组和副电容组，主电容组主要是使发电机在空载状态下自激达到额定电压输出的电容，副电容是指为了在加载状态下保持输出电压在额定值所必须加的电容。如果选取的电容耐压值为250V，则应接成Y型，如果电容的耐压值是400V，则可接成△型，主电容组的容量是根据三相交流电动机的功率大小来定的，副电容是根据负载情况而定的，所有电容都是无极性电容。另外，要使三相交流电动机能激励发电，转子必须要存在剩磁通。

目前的一种三相交流电动机改发电机的技术，不能提供稳定的电压和电流，发电机电压输出不稳定。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种三相交流电动机改发电机的设计方法及使用方法，它利用发电机同一个定子绕组磁场开发制造出新式三相交流电动机来牵引机械做功(包括发电机发电)，它在主机(发电机)正常发电的同时，又能发挥三相交流电动机的使用功能使其能达到一机两用增加多项服务，达到提高本发电机的工作效率，起到节能减排的作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种三相交流电动机改发电机的设计方法，三相交流电动机改作发电机配电线路，外加电容器的联结外加电容器分为主电容器组和副电容器组；主电容器组主要作用是使发电机在空载状态下能自激达到额定电压输出；副电容器组是在加载状态下保持输出电压稳定为额定值所必须附加的电容器。主电容器组的联结方式应根据电容器的耐压值而定；若电容器的耐压值为250V，则应按丫形连接；丫形连接的形式为三件相互电阻并联连接的电容分别串联接入L1、L2和L3电路中，中间节点处相互连接；若电容器的耐压值高于400V，则可接成△形；△形连接的形式为入L1、L2和L3电路两两连接，三件相互电阻并联连接的电容分别串联接入L1、L2和L3电路中；副电容器的联结根据负载情况设定配电线路。

本发明还具有以下附加技术特征：

作为本发明方案进一步具体优化的，三相交流电动机的功率为3kW以下改发电机时，配电线路中，G为三相交流电动机，采用Y形联结L1、L2和L3电路中，主电容器Cl、C2和C3采用△形联结后分别接入L1、L2和L3电路中，副电容器组包括有第一副电容器组，第二副电容器组和第三副电容器组；所述第一副电容器组包括有相互并联连接的电容C4和电容C5，所述电容C4和电容C5与照明灯ELl并联连接；所述第二副电容器组和第三副电容器组与第一副电容器组结构相同；所述L1、L2和L3电路连接有带有转换开关S的电压表PV。

作为本发明方案进一步具体优化的，三相交流电动机的功率为3kW以上改发电机时，配电线路中，G为三相交流电动机，主电容器的电容Cl、电容C2和电容C3采用星形连接，三个节点处分别经由熔断器FU1接入L1、L2和L3电路中；N线分别经由副电容器的电容C4、电容C5和电容C6连接入L1、L2和L3电路中；N线分别经由照明灯ELl、照明灯EL2和照明灯EL3连接入L1、L2和L3电路中；三相交流电动机M分别经由熔断器FU3连接于L1、L2和L3电路中；副电容器电容C7、电容C8和电容C9采用星形连接，三个节点处分别三相交流电动机M的三相线路上。

作为本发明方案进一步具体优化的，所述照明灯ELl、照明灯EL2和照明灯EL3分别经由熔断器FU2连接于L1、L2和L3电路中；熔断器FU2和L1、L2和L3电路之间设有控制用刀开关Q3。

作为本发明方案进一步具体优化的，所述熔断器FU1、副电容器的电容C4、电容C5和电容C6、熔断器FU3分别通过控制用刀开关Q1，控制用刀开关Q2和控制用刀开关Q4连接于L1、L2和L3电路中。

作为本发明方案进一步具体优化的，所述三相交流电动机2与发电机3装在同一基座上，发电机3与电动机2的传动方式要保证在满载时电动机的转速能高于同步转速的3-4％；传动方式采用联轴节直接传动或三角皮带传动；所述电动机2的左侧设有散热器1，电动机2与发电机3的工作状态由控制箱4控制；所述基座通过螺栓贯穿于地脚孔5固定于机架或地面上。

一种三相交流电动机改发电机的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：用两节1.5V干电池作为外接电源对作为发电机的三相交流电动机进行充磁；

步骤2：检查各负载开关在断开位置；

步骤3：起动时应将柴油机调节至中等转速；

步骤4：合上主电容器组，视电压表指示电高低，使电压达到额定值，电压稳定为380V、频率为50Hz；

步骤5：在起动电机负载时，应事先至少是同时合上补偿电容组和加大柴油机油门，以保护端电压在额定值，电压稳定为380V、频率为50Hz；确保三相交流电动机负载最好是空载状态；之后慢慢加大油门，加负载；

步骤6：合上阻性负载时应同时加大柴油机油门，以保护端电压在额定值，电压稳定为380V、频率为50Hz；

步骤7：在断开部分负载时，要逐渐减少柴油机油门，降低电容器容量；

步骤8：在全部停机时，要关掉柴油机油门，降低电容器容量。

本发明和现有技术相比，其优点在于：

1、电容器多组并联的作用是分流，可以提供（吸收）更大的容性电流，即增大了容量，特别是在工业上无功补偿、滤波等场合，无功补偿的容量很大，更是需要电容并联，在本发明里更能提供稳定的电压和电流，使发电机电压稳定。

2、改变负载投入时对发电机系统的影响从两方面着手。一是220V供电，纯电阻型电路，使负载与多组电容器并联后一起投入供电系统，使得供电平稳。二是380V供电，纯电阻型三相Y接电路，使负载与多组电容器Y接后一起投入供电系统，使得供电平稳。三是380V供电，纯三相交流电动机电路，使负载与多组电容器角接后一起投入供电系统，使得供电平稳。

3、三相交流电动机通过外加电容器和动力(柴油机、水轮机等)拖动，可临时改为发电机，供照明或广播、小型农副产品加工机械使用。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明线路基本连接结构示意图；

图2是两款三相交流电动机改发电机的典型配电线路；

图3为本发明安装简图示意图；

附图标记说明：

散热器1；电动机2；发电机3；控制箱4；地脚孔5。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种三相交流电动机改发电机的设计方法，三相交流电动机改作发电机配电线路，外加电容器的联结外加电容器分为主电容器组和副电容器组；主电容器组主要作用是使发电机在空载状态下能自激达到额定电压输出；副电容器组是在加载状态下保持输出电压稳定为额定值所必须附加的电容器；主电容器组的联结方式应根据电容器的耐压值而定。

若电容器的耐压值为250V，则应按丫形连接；丫形连接的形式为三件相互电阻并联连接的电容分别串联接入L1、L2和L3电路中，中间节点处相互连接；若电容器的耐压值高于400V，则可接成△形；△形连接的形式为入L1、L2和L3电路两两连接，三件相互电阻并联连接的电容分别串联接入L1、L2和L3电路中；副电容器的联结根据负载情况设定配电线路。

三相交流电动机的功率为3kW以下改发电机时，配电线路中，G为三相交流电动机，采用Y形联结L1、L2和L3电路中，主电容器Cl、C2和C3采用△形联结后分别接入L1、L2和L3电路中，副电容器组包括有第一副电容器组，第二副电容器组和第三副电容器组；第一副电容器组包括有相互并联连接的电容C4和电容C5，电容C4和电容C5与照明灯ELl并联连接；第二副电容器组和第三副电容器组与第一副电容器组结构相同；L1、L2和L3电路连接有带有转换开关S的电压表PV。

三相交流电动机的功率为3kW以上改发电机时，配电线路中，G为三相交流电动机，主电容器的电容Cl、电容C2和电容C3采用星形连接，三个节点处分别经由熔断器FU1接入L1、L2和L3电路中；N线分别经由副电容器的电容C4、电容C5和电容C6连接入L1、L2和L3电路中；N线分别经由照明灯ELl、照明灯EL2和照明灯EL3连接入L1、L2和L3电路中；三相交流电动机M分别经由熔断器FU3连接于L1、L2和L3电路中；副电容器电容C7、电容C8和电容C9采用星形连接，三个节点处分别三相交流电动机M的三相线路上。

照明灯ELl、照明灯EL2和照明灯EL3分别经由熔断器FU2连接于L1、L2和L3电路中；熔断器FU2和L1、L2和L3电路之间设有控制用刀开关Q3。

熔断器FU1、副电容器的电容C4、电容C5和电容C6、熔断器FU3分别通过控制用刀开关Q1，控制用刀开关Q2和控制用刀开关Q4连接于L1、L2和L3电路中。

如图3安装简图示意图所示，三相交流电动机2与发电机3装在同一基座上，发电机3与电动机2的传动方式要保证在满载时电动机的转速能高于同步转速的3-4％；传动方式采用联轴节直接传动或三角皮带传动；电动机2的左侧设有散热器1，电动机2与发电机3的工作状态由控制箱4控制；基座通过螺栓贯穿于地脚孔5固定于机架或地面上。

一种三相交流电动机改发电机的设计方法的元器件选择：改发电机的三相交流电动机的额定功率应大于负载的额定功率20%以上。例如用4.5kW的三相交流电动机发电，所接负载的功率应低于3.6kW。原动机的拖动功率要与发电机的功率匹配。

三相交流电动机改发电机专用电容器价格：20微法单相70元，30微法单相90元。（用于单相电机发电）。40微法三相110元，60微法三相140元，90微法180元，120微法240元。主电容器和副电容器均应选用无极性电容器，耐压要大于400V。

使用时，只要把电容器并接在三相交流电动机的接线端，用柴油机带动三相交流电动机旋转，使其达到额定转速，就可发出电来。供照明和其它电器用电可带负载功率的70％左右。柴油机的功率一般应是三相交流电动机功率的1.2倍以上。

下表是三相交流电动机功率与配用电容器容量的对照表。

一种三相交流电动机改发电机的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：用两节1.5V干电池作为外接电源对作为发电机的三相交流电动机进行充磁；

步骤2：检查各负载开关在断开位置；

步骤3：起动时应将柴油机调节至中等转速；

步骤4：合上主电容器组，视电压表指示电高低，使电压达到额定值，电压稳定为380V、频率为50Hz；

步骤5：在起动电机负载时，应事先至少是同时合上补偿电容组和加大柴油机油门，以保护端电压在额定值，电压稳定为380V、频率为50Hz；确保三相交流电动机负载最好是空载状态；之后慢慢加大油门，加负载；

步骤6：合上阻性负载时应同时加大柴油机油门，以保护端电压在额定值，电压稳定为380V、频率为50Hz；

步骤7：在断开部分负载时，要逐渐减少柴油机油门，降低电容器容量；

步骤8：在全部停机时，要关掉柴油机油门，降低电容器容量。

操作时，起动柴油机调到中等转速，合上主电容器组，视电压表指示高低，调节柴油机的转速，使电压达到额定值。在加上负载的同时，应加大柴油机的油门，否则会引起频率下降或电压消失。特别在起动感性负载时，应事先或至少是同时合上补偿电容器组和加大柴油机的油门，以保持端电压为额定值。三相交流电动机最好是空载，以防电机失压；反之，在断开部分负载或全部停机的同时，要减小柴油机的油门，减小电容器的组容量。否则会由于突然失载使电压升高，将电容击穿或烧环电器。停机后要注意将电容放电。本系统输电距离在1000m以内可靠。

一种三相交流电动机改发电机的原理是，用异步三相交流电动机发电，必须有一个自激的过程，激磁电流要超前定子电势相位90度。这就要求异步电机必须输出一个容性电流才能供给自己的激磁，所以在异步电机的定子端接上一定量的电容就可解决异步电机的激磁问题。异步电机最初电压的建立是靠它本身的剩磁，若电机失去磁性时，可用两节干电池或蓄电池在电机的定绕组任意两端碰一二次，即可获得所需要的剩磁。

配接电容器的容量要与电机相匹配，若容量太小，当转子转速一定时，激磁电流达不到，发电机端电压就达不到额定值；若容量太大，会产生过激磁，使电压上升过高，电容器容易被击穿。一般可按每千瓦电机配电容40微法左右选用。异步发电机的频率取决于转速。其关系为F=P*N/60，或中F为异步发电机的频率，单位转/分，P为磁极对数。

柴油机与三相交流电动机与电容匹配表如下。

本发明的电容器多组并联的作用是分流，可以提供（吸收）更大的容性电流，即增大了容量，特别是在工业上无功补偿、滤波等场合，无功补偿的容量很大，更是需要电容并联，在本发明里更能提供稳定的电压和电流，使发电机电压稳定。

本发明的改变负载投入时对发电机系统的影响从两方面着手。一是220V供电，纯电阻型电路，使负载与多组电容器并联后一起投入供电系统，使得供电平稳。二是380V供电，纯电阻型三相Y接电路，使负载与多组电容器Y接后一起投入供电系统，使得供电平稳。三是380V供电，纯三相交流电动机电路，使负载与多组电容器角接后一起投入供电系统，使得供电平稳。

本发明的三相交流电动机通过外加电容器和动力(柴油机、水轮机等)拖动，可临时改为发电机，供照明或广播、小型农副产品加工机械使用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种三相交流电动机改发电机的设计方法，其特征在于，三相交流电动机改作发电机配电线路，外加电容器的联结外加电容器分为主电容器组和副电容器组；主电容器组主要作用是使发电机在空载状态下能自激达到额定电压输出；副电容器组是在加载状态下保持输出电压稳定为额定值所必须附加的电容器；

主电容器组的联结方式应根据电容器的耐压值而定；

若电容器的耐压值为250V，则应按丫形连接；丫形连接的形式为三件相互电阻并联连接的电容分别串联接入L1、L2和L3电路中，中间节点处相互连接；

若电容器的耐压值高于400V，则可接成△形；△形连接的形式为入L1、L2和L3电路两两连接，三件相互电阻并联连接的电容分别串联接入L1、L2和L3电路中；

副电容器的联结根据负载情况设定配电线路。

2.根据权利要求1所述的一种三相交流电动机改发电机的设计方法，其特征在于，三相交流电动机的功率为3kW以下改发电机时，配电线路中，G为三相交流电动机，采用Y形联结L1、L2和L3电路中，主电容器Cl、C2和C3采用△形联结后分别接入L1、L2和L3电路中，副电容器组包括有第一副电容器组，第二副电容器组和第三副电容器组；所述第一副电容器组包括有相互并联连接的电容C4和电容C5，所述电容C4和电容C5与照明灯ELl并联连接；所述第二副电容器组和第三副电容器组与第一副电容器组结构相同；所述L1、L2和L3电路连接有带有转换开关S的电压表PV。

3.根据权利要求1所述的一种三相交流电动机改发电机的设计方法，其特征在于，三相交流电动机的功率为3kW以上改发电机时，配电线路中，G为三相交流电动机，主电容器的电容Cl、电容C2和电容C3采用星形连接，三个节点处分别经由熔断器FU1接入L1、L2和L3电路中；N线分别经由副电容器的电容C4、电容C5和电容C6连接入L1、L2和L3电路中；N线分别经由照明灯ELl、照明灯EL2和照明灯EL3连接入L1、L2和L3电路中；三相交流电动机M分别经由熔断器FU3连接于L1、L2和L3电路中；副电容器电容C7、电容C8和电容C9采用星形连接，三个节点处分别三相交流电动机M的三相线路上。

4.根据权利要求3所述的一种三相交流电动机改发电机的设计方法，其特征在于，所述照明灯ELl、照明灯EL2和照明灯EL3分别经由熔断器FU2连接于L1、L2和L3电路中；熔断器FU2和L1、L2和L3电路之间设有控制用刀开关Q3。

5.根据权利要求3所述的一种三相交流电动机改发电机的设计方法，其特征在于，所述熔断器FU1、副电容器的电容C4、电容C5和电容C6、熔断器FU3分别通过控制用刀开关Q1，控制用刀开关Q2和控制用刀开关Q4连接于L1、L2和L3电路中。

6.根据权利要求1所述的一种三相交流电动机改发电机的设计方法，其特征在于，所述三相交流电动机（2）与发电机（3）装在同一基座上，发电机（3）与电动机（2）的传动方式要保证在满载时电动机的转速能高于同步转速的3-4％；传动方式采用联轴节直接传动或三角皮带传动；所述电动机（2）的左侧设有散热器（1），电动机（2）与发电机（3）的工作状态由控制箱（4）控制；所述基座通过螺栓贯穿于地脚孔（5）固定于机架或地面上。

7.一种三相交流电动机改发电机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：用两节1.5V干电池作为外接电源对作为发电机的三相交流电动机进行充磁；

步骤2：检查各负载开关在断开位置；

步骤3：起动时应将柴油机调节至中等转速；

步骤4：合上主电容器组，视电压表指示电高低，使电压达到额定值，电压稳定为380V、频率为50Hz；

步骤5：在起动电机负载时，应事先至少是同时合上补偿电容组和加大柴油机油门，以保护端电压在额定值，电压稳定为380V、频率为50Hz；确保三相交流电动机负载最好是空载状态；之后慢慢加大油门，加负载；

步骤6：合上阻性负载时应同时加大柴油机油门，以保护端电压在额定值，电压稳定为380V、频率为50Hz；

步骤7：在断开部分负载时，要逐渐减少柴油机油门，降低电容器容量；

步骤8：在全部停机时，要关掉柴油机油门，降低电容器容量。