CN113922576A - 一种分频率控制电压的轴带发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分频率控制电压的轴带发电机，轴带发电机包括由前端盖、后端盖、定子、转子、箱体结合组；所述定子由机座及带绕组定子铁心构成，带绕组定子铁心主要包括定子铁心、定子绕组、励磁绕组，励磁绕组采用基波辅助绕组，机座主要用于固定带绕组定子铁心；转子主要由风扇、主机转子、励磁机转子构成，主机转子上装有双平衡环，使得电机的动平衡更优良，转子绕组用无纬带绑扎起到加固作用；箱体结合组主要用于用户接线以及安装电压调节器。本发明从运行性能参数上，通过分频率控制轴带发电机的输出电压，低转速下降低轴带发电机输出电压从而降低磁密，控制转子发热量，高转速下升高轴带发电机输出电压从而增加磁密，使得转子电流可控性高。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种分频率控制电压的轴带发电机。
背景技术
当前航运市场竞争激烈，利润越来越低较低，轴带发电机作为船舶的节能产品，受到广大船东的青睐。而国内市场的轴带发电机产品设计正是起步阶段，对于发电机的设计存在的大部分的缺陷；从而造成因轴发而损坏主柴油机或影响船舶航行安全等重大事故；其中主要的问题就是普通发电机无法在转速范围比较宽的情况下正常工作，船舶低速运行时，由于主机转速波动大，导致发电机转速波动大，而发电机的转速是影响电机气隙磁密、电枢齿磁密和电枢轭磁密的重要因素，而气隙磁密、电枢齿磁密和电枢轭磁密是影响电机转子电流及转子发热；由于电机的气隙磁密、电枢齿磁密和电枢轭磁密与电机转速成反比，由此可见在低转速下，普通发电机转子发热过高容易造成电机烧毁，而高转速情况下，转子电流低，对于励磁电流的控制精度不够，这样导致高转速下电压不稳，对船上的用电设备造成不可逆的损害。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：
本发明提供了一种分频率控制电压的轴带发电机，
包括轴带发电机及恒频柜，所述轴带发电机包括由前端盖、后端盖、定子、转子、箱体结合组；
所述定子由机座及带绕组定子铁心构成，所述带绕组定子铁心主要包括定子绕组、基波辅助绕组，所述机座主要用于固定带绕组定子铁心，所述机座通过与所述前端盖、后端盖连接固定所述轴带发电机的转子；
所述转子主要由风扇、主机转子、励磁机转子构成，所述主机转子上装有双平衡环，使得电机的动平衡更优良，所述转子绕组用无纬带绑扎起到加固作用；
所述箱体结合组主要用于用户接线以及安装电压调节器，所述电压调节器可以根据电机频率来调节轴带发电机的电压，所述轴带发电机采用基波辅助绕组，使得轴带发电机在空载和负载情况下的励磁电压不会过高导致电压调节器或者辅助绕组受损；轴带发电机的电压由电压调节器根据轴带发电机运行的频率来分段调节，当轴带发电机在35Hz～47.5Hz运行时，使得轴带发电机的电压保持在额定电压的95％左右，当轴带发电机在47.5～70Hz运行时，使得轴带发电机的电压保持在额定电压；轴带发电机输出的电压和频率随转速变化的三相交流电，经恒频柜整流逆变后，再通过正弦滤波器滤波后，稳定输出电压为400V，频率为50HZ三相交流电。
优选的，所述转子上设置有双平衡环，在所述转子的两端各装一个平衡环，将定位棒的两端分别互相拉住，使绕组端部的离心力相互抵消，从而提高所述轴带发电机的转子在变速运行下的稳定性。
优选的，所述转子绕组是经过加固处理的，所述加固处理为了加固转子绕组，使之能够在高速情况下不会发生形变或者其他失效损坏。
优选的，所述带绕组定子铁心是由定子绕组和基波辅助绕组构成；其中所述基波辅助绕组的跨距与定子绕组的跨距相等，通过该方式设计的基波辅助绕组的波形与主机波形一样使之更可控制，在所述轴带发电机空载和满载运行情况下的电压相同。
优选的，所述轴带发电机在X Hz～额定频率运行时，所述X可以取0～额定频率中任意一个值，使得所述轴带发电机的电压保持在额定电压的N倍，所述N可以取0～100％中任意一个值，当轴带发电机在额定频率Y Hz运行时，所述Y可以取额定频率及以上的任何一个值，使得所述轴带发电机的电压保持在额定电压的M倍，所述M可以取100％及以上任何一个值。
优选的，所述电压调节器根据轴带发电机运行的频率分段调节可设置为多段。
优选的，所述带绕组定子铁心的槽绝缘、层间绝缘等均采用加强型的绝缘纸，使得所述定子绕组能够承受更高的电压。
本发明有益效果
本发明从运行性能参数上，通过分频率控制轴带发电机的输出电压，低转速下降低轴带发电机输出电压从而降低磁密，控制转子发热量，高转速下升高轴带发电机输出电压从而增加磁密，使得转子电流可控性高；通过改变轴带发电机励磁绕组，采用基波辅助绕组作为励磁能量，在轴带发电机空载和满载或者高速低速的运行情况下提供的电压几乎相等，更加可控；通过这些手段使轴带发电机在运行转速范围中对于轴带发电机的内部性能指标更加优化；从结构上，转子经过加强处理，能够适应高转速所产生的更大的离心力，定子绕组的绝缘由原来的“0.3NMN(0881)+0.05聚酰亚胺薄膜”改用“0.3NHN+0.2NHN”，使得轴带发电机能够承受更大的电压冲击；通过这些手段保证了轴带发电机在运行时结构的稳定性。
附图说明
图1为本发明轴带发电机的总装示意图。
图2为本发明工作原理图。
图3为本发明频率电压折线图。
图4为本发明轴带发电机的转子总成图。
图5为本发明电压调节器工作原理图。
附图标记说明：1-前端盖；2-定子；3-转子；4-箱体结合组；5-平衡环；6-定位棒；7-转子绕组；8-后端盖。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-图5所示，本发明提供了一种分频率控制电压的轴带发电机，
包括轴带发电机及恒频柜，所述轴带发电机包括由前端盖1、后端盖8、定子2、转子3、箱体结合组4；
所述定子2由机座及带绕组定子铁心构成，所述带绕组定子铁心主要包括定子绕组、基波辅助绕组，所述机座主要用于固定带绕组定子铁心，所述机座通过与所述前端盖1、后端盖8连接固定所述轴带发电机的转子3；
所述转子3主要由风扇、主机转子、励磁机转子、转子绕组7构成，所述主机转子上装有双平衡环5，使得轴带发电机的动平衡更优良，所述转子绕组7用无纬带绑扎起到加作用；
所述箱体结合组4主要用于用户接线以及安装电压调节器，所述电压调节器可以根据轴带发电机频率来调节轴带发电机的电压，所述轴带发电机采用基波辅助绕组，使得轴带发电机在空载和负载情况下的励磁电压不会过高导致电压调节器或者辅助绕组受损；轴带发电机的电压由电压调节器根据轴带发电机运行的频率来分段调节，当轴带发电机在35Hz～47.5Hz运行时，使得轴带发电机的电压保持在额定电压的95％左右，当轴带发电机在47.5～70Hz运行时，使得轴带发电机的电压保持在额定电压；轴带发电机输出的电压和频率随转速变化的三相交流电，经恒频柜整流逆变后，再通过正弦滤波器滤波后，稳定输出电压为400V，频率为50HZ三相交流电，
采取该措施的主要用途在于合理控制发电机的气隙磁密
电枢齿磁密
电枢轭磁密
磁极极身磁密(Bm＝Φm/Sm)、磁轭磁密(Bym＝Φm/2Sym)；
其中：
每极磁通
假设总磁通
磁极磁通Φm＝Φp+Φσ；
从公式中可以看出磁密与轴带发电机的频率密切相关，频率越低轴带发电机的磁通越大导致电机磁密越大，而磁密越大会导致轴带发电机的额定转子3电流过高导致转子3发热高使轴带发电机烧机，而当转速过高时，磁通越小导致轴带发电机磁密越低，而轴带发电机磁密低导致转子3电流低，如果轴带发电机的励磁电流输出精度不够，转子3电流会波动大，导致主机电压过高击穿绝缘，如果采用按频率分段控制轴带发电机的额定电压，在低转速下，降低轴带发电机输出电压，降低磁通从而降低转子3发热；在高转速下，提高发轴带发电机的输出电压，从而提高所需的转子3电流，使得转子3电流更好控制，保证轴带发电机运行的稳定性，调节器包括开关电源、微处理器、滤波电路和过流检测电路，调节器还包括PWM信号隔离电路、自动激励电路和IGBT功率放大管，滤波电路分别并联连接到自动激励电路、IGBT功率放大管和开关电源，微处理器还连接有微调端口和调差端口，调节器根据轴带发电机输出的频率而控制轴带发电机的输出电压，输出的电压经恒频柜整流逆变后，再通过正弦滤波器滤波后，稳定输出电压为400V，频率为50HZ三相交流电；
所述转子3上设置有双平衡环5，在所述转子3的两端各装一个平衡环5，将定位棒6的两端分别互相拉住，使绕组端部的离心力相互抵消，从而提高所述轴带发电机的转子3在变速运行下的稳定性，所述转子绕组是经过加固处理的，所述加固处理为了加固转子绕组7，使之能够在高速情况下不会发生形变或者其他失效损坏，在本实施例中，转子绕组用无纬带进行加固处理的，使之能够在高速情况下不会发生形变或者其他失效损坏；
所述带绕组定子铁心是由定子绕组和基波辅助绕组构成；其中所述基波辅助绕组的跨距与定子绕组的跨距相等，通过该方式设计的基波辅助绕组的波形与主机波形一样使之更可控制，在所述轴带发电机空载和满载运行情况下的电压相同；
所述轴带发电机在X Hz～额定频率运行时，所述X可以取0～额定频率中任意一个值，使得所述轴带发电机的电压保持在额定电压的N倍，所述N可以取0～100％中任意一个值，当轴带发电机在额定频率Y Hz运行时，所述Y可以取额定频率及以上的任何一个值，使得所述轴带发电机的电压保持在额定电压的M倍，所述M可以取100％及以上任何一个值；
所述带绕组定子铁心的槽绝缘、层间绝缘等均采用加强型的绝缘纸，使得所述定子绕组能够承受更高的电压，所述带绕组定子铁心的槽绝缘等均加强型的绝缘纸，由原来的“0.3NMN(0881)+0.05聚酰亚胺薄膜”改用“0.3NHN+0.2NHN”，使得定子绕组能够承受更高的电压冲击，保证轴带发电机运行的稳定性；
所述电压调节器根据轴带发电机运行的频率分段调节可设置为多段，可设置为两段、三段、N段，N可取任意值；
本发明从运行性能参数上，通过分频率控制轴带发电机的输出电压，低转速下降低轴带发电机输出电压从而降低磁密，控制转子发热量，高转速下升高轴带发电机输出电压从而增加磁密，使得转子3电流可控性高；通过改变轴带发电机励磁绕组，采用基波辅助绕组作为励磁能量，在轴带发电机空载和满载或者高速低速的运行情况下提供的电压几乎相等，更加可控；通过这些手段使轴带发电机在运行转速范围中对于轴带发电机的内部性能指标更加优化；从结构上，转子3经过加强处理，能够适应高转速所产生的更大的离心力，定子绕组的绝缘由原来的“0.3NMN(0881)+0.05聚酰亚胺薄膜”改用“0.3NHN+0.2NHN”，使得轴带发电机能够承受更大的电压冲击；通过这些手段保证了轴带发电机在运行时结构的稳定性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种分频率控制电压的轴带发电机，其特征在于，
包括轴带发电机及恒频柜，所述轴带发电机包括由前端盖(1)、后端盖(8)、定子(2)、转子(3)、箱体结合组(4)；
所述定子(2)由机座及带绕组定子铁心构成，所述带绕组定子铁心主要包括定子绕组、基波辅助绕组，所述机座主要用于固定带绕组定子铁心，所述机座通过与所述前端盖(1)、后端盖(8)连接固定所述轴带发电机的转子(3)；
所述转子(3)主要由风扇、主机转子、励磁机转子、转子绕组(7)构成，所述主机转子上装有双平衡环(5)，使得轴带发电机的动平衡更优良，所述转子绕组(7)用无纬带绑扎起到加固作用；
所述箱体结合组(4)主要用于用户接线以及安装电压调节器，所述电压调节器可以根据轴带发电机频率来调节轴带发电机的电压，所述轴带发电机采用基波辅助绕组，使得轴带发电机在由空载至负载情况下的励磁绕组产生电压不会过高而导致电压调节器或者辅助绕组受损；轴带发电机的电压由电压调节器根据轴带发电机运行的频率来分段控制，当轴带发电机在35Hz～47.5Hz运行时，使得轴带发电机的电压保持在额定电压的95％左右，当轴带发电机在47.5～70Hz运行时，使得轴带发电机的电压保持在额定电压；轴带发电机输出的电压和频率随转速变化的三相交流电，经恒频柜整流逆变后，再通过正弦滤波器滤波后，稳定输出电压为400V，频率为50HZ三相交流电。
2.根据权利要求1所述的一种分频率控制电压的轴带发电机，其特征在于，
所述转子(3)上设置有双平衡环(5)，在所述转子(3)的两端各装一个平衡环(5)，将定位棒(6)的两端分别互相拉住，使绕组端部的离心力相互抵消，从而提高所述轴带发电机的转子(3)在变速运行下的稳定性。
3.根据权利要求1所述的一种分频率控制电压的轴带发电机，其特征在于，
所述转子绕组是经过加固处理的，所述加固处理为了加固转子绕组(7)，使之能够在高速情况下不会发生形变或者其他失效损坏。
4.根据权利要求1所述的一种分频率控制电压的轴带发电机，其特征在于，
所述带绕组定子铁心是由定子绕组和基波辅助绕组构成；其中所述基波辅助绕组的跨距与定子绕组的跨距相等，通过该方式设计的基波辅助绕组的波形与主机波形一样使之更可控制，在所述轴带发电机空载和满载运行情况下的电压相同。
5.根据权利要求1所述的一种分频率控制电压的轴带发电机，其特征在于，
所述轴带发电机在X Hz～额定频率运行时，所述X可以取0～额定频率中任意一个值，使得所述轴带发电机的电压保持在额定电压的N倍，所述N可以取0～100％中任意一个值，当轴带发电机在额定频率Y Hz运行时，所述Y可以取额定频率及以上的任何一个值，使得所述轴带发电机的电压保持在额定电压的M倍，所述M可以取100％及以上任何一个值。
6.根据权利要求1所述的一种分频率控制电压的轴带发电机，其特征在于，
所述轴带发电机运行时的电压分频率段调节可设置为多段，两段、三段或N段。
7.根据权利要求1所述的一种分频率控制电压的轴带发电机，其特征在于，
所述带绕组定子铁心的槽绝缘、层间绝缘等均采用加强型的绝缘纸，使得所述定子绕组能够承受更高的电压。
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