CN216356529U - 一种异步发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种异步发电机组，包括异步电动机M1和内燃机M2，所述异步电动机M1的转子与内燃机M2的飞轮连接，所述异步电动机M1的供电端一路经接触器KM1连接到市电，另一路经依次经接触器KM2、变频模块A1连接到市电，所述变频模块A1的输入端口连接市电，输出端口经接触器KM2连接异步电动机M1，变频模块A1上还连接有一个同步检测模块A2。本实用新型具有的优点是本装置采用异步电动机进行发电，先通过市电带动异步电动机进行工作，带动内燃机，作为内燃机的启动动力，当内燃机开始作功后，最大转速大于异步电动机的额定转速，从而内燃机带动异步电动机旋转，使得异步电动机变成发电机，发电输入并联到市电网络中。

Description

一种异步发电机组

技术领域

本实用新型涉及发电机领域，具体涉及一种异步发电机组。

背景技术

发电机是指将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。

现有很多发电机都采用内燃机作为动力输出，内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在发动机燃烧室燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的喷气式发动机，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。常见的有柴油机和汽油机。

采用内燃机的发电机组一般是包括一台内燃机和一台同步发电机，内燃机带动同步发电机的转子旋转，切割磁场后产生电能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种异步发电机组，采用一台天然气内燃机的发发动机及一台异步电动机作为发电机，最终实现异步电动机取代同步发电机实现发电。同步发电机发电输出可用于独立电源，当与市网并联时同步时属于两路电源，需要调节这两路电源同步的步骤比较复杂，同步控制器成本比较高，与市网并联时如果同步的相位角相差较大时，可能会出现逆功，电源质量会受到影响，同时对用电设备可能会有损坏的风险。如果使用异步发电并联市网，那么控制简单，成本低廉，并且异步电源与市网并联属于一路电源，不好出现逆功，电源质量非常稳定可靠。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点：

第一方面，一种异步发电机组，包括异步电动机M1和内燃机M2，所述异步电动机M1的转子与内燃机M2的飞轮连接，所述异步电动机M1的供电端一路经接触器KM1连接到市电，另一路经依次经接触器KM2、变频模块A1连接到市电，所述变频模块A1的输入端口连接市电，输出端口经接触器KM2连接异步电动机M1，变频模块A1上还连接有一个同步检测模块A2，所述同步检测模块A2的信号输出端、接触器KM1的控制端、接触器KM2的控制端都连接到一个启动控制器W1。

优选地，还包括一个燃机控制器W2，所述燃机控制器W2与内燃机M2中点火器Q3和燃料阀Q4连接，控制内燃机M2点火工作，以及控制内燃机M2的进料流量大小，所述燃机控制器W2与启动控制器W1电连接。

优选地，所述燃机控制器W2连接到市电线路中的电流互感器Q2。

优选地，所述异步电动机M1中设置有转速传感器Q5，转速传感器Q5监控异步电动机M1的转速，并将监控结果发送至启动控制器W1。

本实用新型至少包括以下有益效果：本装置采用异步电动机进行发电，先通过市电变频后带动异步电动机变频启动工作，带动内燃机旋转，作为内燃机的启动动力，启动成功后，内燃机开始点火作功，内燃机开始正常工作后，将内燃机的转速控制在1500rpm，大于异步电动机的额定转速1450rpm时，内燃机带动异步电动机旋转，从而使得异步电动机不再消耗电能转换机械能，而是将发动机的机械能转化为电能输出，变成发电机组，输出电源到市电网络中；

异步电动机不会直接接入市电，先将市电通过变频器接入变频电源，在工作稳定后，再切换成市电的工频电源，从而保证了异步电动机开始的正常工作。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1 为本实用新型的电路连接示意图；

图2 为启动控制器的电路图；

图3 为燃机控制器的电路图；

图4 为发电方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及

附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

第一方面，如图1~3，一种异步发电机组，包括异步电动机M1和内燃机M2，所述异步电动机M1的转子与内燃机M2的飞轮连接，所述异步电动机M1的供电端一路经接触器KM1连接到市电，另一路经依次经接触器KM2、变频模块A1连接到市电，所述变频模块A1的输入端口连接市电，输出端口经接触器KM2连接异步电动机M1，变频模块A1上还连接有一个同步检测模块A2，所述同步检测模块A2的信号输出端、接触器KM1的控制端、接触器KM2的控制端都连接到一个启动控制器W1。

本实用新型中，通过异步电动机M1带动内燃机M2启动，异步电动机M1既作为内燃机M2的启动电机，又作为整个装置的发电电机。

所以异步电动机M1开始需要电网供电，在带动内燃机M2启动后，因异步电动机M1的额定转速低于内燃机M2的额定转速，所以当M2达到额定转速后，异步电动机M1被M2带动旋转速度高于自身的额定转速，此时M1就可以变成发电机，输送到电源到电网。

本实用新型中，异步电动机M1启动时，需要进行变频启动，如果直接启动，启动电流会达到额定工作电流的几倍，启动时非常耗能，并且会导致电动机寿命会大大减少。异步电动机转速公式n=60f/p （式中：n为电机转速，f为电源频率，p为电机的极对数），其中P不变时，均匀改变电源的频率，就能够改变电机的转速。

并且在变频启动中，异步电动机M1变频启动成功后，进入工频状态，才切入市电直接供电，在工频时，本实用新型的异步电动机M1的额定转速为1450，这时同步检测模块A2分别检测市电和供应至异步电动机M1的变频电源源，在等待市电和变频电源源完全处于同步后，立刻切换供电，使得异步电动机M1接入市电工频电源。这个同步检测模块A2能够保证异步电动机M1在切换电源时，保证同步转速不变，切换时的冲击电流最小，对电机和变频器起到很好的保护作用。

上述变频模块A1的输入端口与市电之间设置有控制开关Q1。控制开关Q1是一个总开关，能够切断市电的输入，当电机及变频器有故障时，此开关可以自动跳闸起保护作用。

还包括一个燃机控制器W2，所述燃机控制器W2与内燃机M2中点火器Q3和燃料阀Q4连接，控制内燃机M2点火工作，以及控制内燃机M2的进料流量大小，所述燃机控制器W2与启动控制器W1电连接。

所述燃机控制器W2连接到市电线路中的电流互感器Q2。用于测量发电量，发送至一个显示器A3上，让工作人员知晓发电量，工作人员通过发电量的大小，来调节燃料阀Q4。具体在本实施例中，燃机控制器W2的型号是IS-GAS。

所述异步电动机M1中设置有转速传感器Q5，转速传感器Q5监控异步电动机M1的转速，并将监控结果发送至启动控制器W1。具体在本实施例中，启动控制器W1的型号是RS25L。

在实施时，我们将所有电子仪器放置在机箱的控制室，而异步电动机M1和内燃机M2都放入机箱的设备室，控制室和设备室隔开后，避免设备室内的温度影响到控制室的控制元器件。

第一方面中说明了异步电动机组的组成，第二方面将说明异步电动机组的发电过程：

如图4，一种异步电动机组发电方法，包括以下步骤：

步骤S1：启动控制器W1发送信号至接触器KM2，使得接触器KM2闭合，变频模块A1得电，市电经变频模块A1转化为变频电源，为异步电动机M1供电，异步电动机M1开始得电工作，其转速呈缓慢上升；

步骤S2：启动控制器W1监控异步电动机M1的工作状况，并通过一个同步检测模块A2监控变频模块A1输入端的市电和输出端变频电源；

步骤S3：当启动控制器W1监控到异步电动机M1达到额定转速后，发送提醒信号到同步检测模块A2，同步检测模块A2开始监控市电和变频电源的一致性，等待市电和变频电源达到一致性时，同步检测模块A2立刻发送信号至启动控制器W1，启动控制器W1关闭变频模块A1与异步电动机M1之间的接触器KM2，同步开启异步电动机M1与市电之间的接触器KM1，使得异步电动机M1由市电直接供电；

步骤S4：异步电动机M1的机轴连接内燃机M2的飞轮，此时，由异步电动机M1带动内燃机M2的曲轴旋转；

步骤S5：启动控制器W1发送信号至燃机控制器W2，燃机控制器W2启动内燃机M2中的点火器Q3，内燃机M2开始工作，内燃机M2转速增加，并带动异步电动机M1的转速上升，当异步电动机M1的转速高于额定转速后，此时，异步电动机M1由耗电设备变成发电设备，反向供电输出至市电网络。

整个电路中，市电进入的端口处设计了控制开关Q1，控制开关Q1一路连接到变频模块A1，再经接触器KM2连接到异步电动机M1，控制开关Q1的另一路经接触器KM1连接到异步电动机M1。所以开启控制开关Q1、控制开关KM2后，市电就经变频模块A1连接异步电动机M1，经过变频模块A1改变市电的频率，使得异步电动机M1缓慢加速，保证异步电动机M1的安全运行。

在异步电动机M1工作在额定频率后，变频模块A1将变频电源的频率和电压调整至与市电一致，在等待变频电源和市电的相角一致，等待时间一般为0~5s，然后关闭接触器KM2，同时开启接触器KM1，使得异步电动机M1连接市电，并且能够很快进行切换。检测市电和变频电源源的工作由同步检测模块A2完成。

本实用新型中，变频模块A1采用的型号为 CM40YE13-12H，能够调整供电的电压和频率，同步检测模块A2采用的型号为32EPS1。

所述步骤S5中，所述燃机控制器W2连接市电线路上的电流互感器Q2，通过电流互感器Q2监控发电量，并发送至显示器A3上显示，燃机控制器W2还与内燃机M2中的燃料阀Q4连接，控制内燃机M2的燃料流量，从而控制发电量。

显示器A3还连接到启动控制器W1，还可以显示异步电动机M1的转速。

本实用新型中，内燃机M2采用燃气发动机，燃料阀Q4是气体流量阀，控制燃气的流量，从而改变进气量，从而控制发电量。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种异步发电机组，其特征在于，包括异步电动机M1和内燃机M2，所述异步电动机M1的转子与内燃机M2的飞轮连接，所述异步电动机M1的供电端一路经接触器KM1连接到市电，另一路经依次经接触器KM2、变频模块A1连接到市电，所述变频模块A1的输入端口连接市电，输出端口经接触器KM2连接异步电动机M1，变频模块A1上还连接有一个同步检测模块A2，所述同步检测模块A2的信号输出端、接触器KM1的控制端、接触器KM2的控制端都连接到一个启动控制器W1。

2.如权利要求1所述的一种异步发电机组，其特征在于，还包括一个燃机控制器W2，所述燃机控制器W2与内燃机M2中点火器Q3和燃料阀Q4连接，控制内燃机M2点火工作，以及控制内燃机M2的进料流量大小，所述燃机控制器W2与启动控制器W1电连接。

3.如权利要求2所述的一种异步发电机组，其特征在于，所述燃机控制器W2连接到市电线路中的电流互感器Q2。

4.如权利要求1所述的一种异步发电机组，其特征在于，所述异步电动机M1中设置有转速传感器Q5，转速传感器Q5监控异步电动机M1的转速，并将监控结果发送至启动控制器W1。

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