CN2783618Y

CN2783618Y - 电抗变流复合式相复励发电机

Info

Publication number: CN2783618Y
Application number: CN 200520081857
Authority: CN
Inventors: 赵文钦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2015-03-31

Abstract

一种电抗变流复合式相复励发电机，其特征是相复励装置中的电抗器和变流器是制成复合式的结构，该复合式电抗变流器是由安装于底架上的铁心、一次绕组、二次绕组、上轭部铁心和接线端子排组成，其中定子主绕组线端与电抗变流器的一次绕组末端连接，其始端为输出负载端，定子副绕组线端与电抗变流器的二次绕组始端连接，其末端连接整流桥组。可制成三相同步发电机或单相发电机。本实用新型的有益效果在于：所用复合式相复励装置在自动调节发电机电压过程不受环境因素影响，发电机电压性能非常稳定。该相复励系统中不用电子元件，无元件质量及老化引发的隐患，运行可靠性更高，动态性能好、电压恢复时间快，材料省，复合式相复励装置只须一个铁心和绕组，耗材比传统电抗移相式相复励装置的几乎减少一半。

Description

电抗变流复合式相复励发电机

技术领域

本实用新型涉及一种发电机，具体地讲是一种电抗变流复合式相复励(三相同步或单相)发电机。

背景技术

现有的励磁式发电机有直流机励磁三相交流发电机(已淘汰)、三次谐波励磁发电机、可控硅励磁发电机、双绕组电抗分流式励磁发电机等，这些励磁式发电机虽都有一定的自动励磁功能，并自动调节发电机输出电压，使电压能恒定输出，但上述发电机有的因技术陈旧，已属于淘汰产品，而多数是采用电子元器件控制，存在电子元件质量问题及老化问题引发的可靠性隐患。还有一种称为“电抗移相式相复励三相同步发电机”，它所配置使用的电抗移相式相复励装置是由线性电抗器绕组，“山”形铁心、上轭部铁心、底架、变流器(由铁心和一次及二次绕组组成)、硅整流桥组、磁盘变阻器等元器件组成，其中线性电抗器接于发电机定子三相绕组的抽头上，变流器一次绕组与发电机主绕组(转子绕组)输出端串接，其工作原理如下：发电机由内燃机驱动旋转至空载转速(1.05倍额定转速)，依靠转子铁心中的剩磁磁场，定子绕组感应一个不大的电压通过线性电抗器，线性电抗器的作用是使由它提供的电流分量的相位滞后于端电压一个电角度，经硅整流桥组整流后，向转子磁极绕组提供一个不大的励磁电流，建立转子磁砀，如果该磁场与原有的剩磁磁场方向相同，则主磁场增强，定子绕组感应的电压上升，发电机空载电压很快建立起来。调节瓷盘变阻器，整定发电机空载电压在额定值。负载时，发电机负载电流流过变流器一次绕组，经变流器的变流作用，二次绕组感应出与负载电流相应(成比例)的电流，经整流桥组整流后向转子磁级绕组提供复励励磁电流，用以补偿发电机负载时的电枢反应磁场，从而保持发电机电压基本恒定。电抗移相式相复励三相同步发电机在使用中，在其电压性能方面，稳态电压调整率可达±3％，瞬态电压调整率好，电压恢复时间较快，运行可靠性较高，故障率低，但存在的缺点是：线性电抗器和变流器须用二套接近相同体积的铁心和绕组，耗用材料大，其生产工艺周期也较长，影响了生产率的提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电抗变流复合式相复励(三相同步或单相)发电机，使得具有电压性能更稳定、运行可靠性高、动态性能好的基础上，还具有使用材料节约、体积小、造价节省，生产工艺周期缩短之效果。

本实用新型是以如下技术方案实现的：它包括转子绕组、定子主绕组、定子副绕组、由电抗器、变流器、硅整流桥组和瓷盘变阻器组成的相复励装置，其特征是所述相复励装置中的电抗器和变流器是制成复合式的结构，该复合式的电抗变流器是由安装于底架上的铁心、一次绕组、二次绕组、上轭部铁心和接线端子排组成，其中定子主绕组(三相或单相)线端与电抗变流器的一次绕组末端连接，其始端为输出负载端，定子副绕组(三相或单相)线端与电抗变流器的二次绕组始端连接，其末端连接(三相或单相)整流桥组。

利用本实用新型上述的技术方案还可以制成三相同步发电机或单相发电机，其进一步具体的技术方案还可具有如下特征：

一、当本实用新型是制成三相同步发电机时，所述的复合式电抗变流器是由安装于底架上的“山”形铁心、三相一次绕组、三相二次绕组、与“山”形铁心相配套的上轭部铁心(两者之间可采用常规技术的气隙绝缘)和三相接线端子排所组成(构成三相复合式电抗变流器)，所述定子的三相副绕组与三相主绕组应相序相同，且相位滞后于主绕组，定子主绕组三相线端与复合式结构的电抗变流器一次绕组相应的三相末端连接，其三相始端为输出负载端，定子副绕组三相线端应与电抗变流器二次绕组相应的三相始端连接，其末端连接三相整流桥组。

二、当本实用新型是制成单相发电机时，所述的复合式电抗变流器是由安装于底架上的“U”形铁心，单相一次绕组、单相二次绕组、与“U”形铁心相配套的上轭部铁心(两者之间设有气隙绝缘材料)和单相接线端子排所组成(构成单相复合式电抗变流器)，所述定子的单相主绕组线端与复合式结构的电抗变流器一次绕组末端连接，其始端为输出负载端，定子的单相副绕组线端与电抗变流器二次绕组始端连接，其末端连接单相整流桥组。

其工作原理：

发电机由由内燃机驱动至空载转速(1.05倍额定转速)，依靠转子铁心剩磁磁场，发电机定子副绕组感应电压经电抗变流器中二次绕组的移相作用，提供一个建立发电机空载电压的交流侧励磁电流分量Ifu，经三相(或单相)整流桥组整流后向发电机转子绕组提供空载励磁电流，建立空载电压(建立转子铁心主磁场，定子主绕组很快感应空载电压)。调节瓷盘变阻器，整定发电机端电压在额定值U＝400V(三相时)或230V(单相时)。

定子主绕组经串接电抗变流器一次绕组后输出三相(或单相)电压。当发电机带上负载后，由电抗变流器的复励作用，在二次绕组感应一个与发电机负载电流成比例的交流侧励磁电流分量Ifi，因此，负载时电抗变流器二次绕组中，有相位不同的Ifu和Ifi两个交流侧励磁电流分量，几何迭加为If(其向量图如图5所示)，If经单相整流成直流，向转子绕组提供负载励磁电流If，补偿负载时定子电枢反应去磁效应，从而维持发电机端电压恒定。

与已有技术比较，本实用新型的有益效果在于：(1)性能稳定。该复合式相复励装置自动调节发电机电压过程均依靠发电机定子副绕组相位和电抗变流器一次、二次绕组匝数，不受环境及其他因素影响，因而发电机电压性能非常稳定。(2)运行可靠性高。该相复励系统中不用电子元件，不存在电子元件质量及老化引发的可靠性隐患。(3)动态性能好、电压恢复时间快。表现在启动电动机和突加、突卸负载时，该相复励系统同时起电流复励作用，从而使瞬态电压变化率较小，电压恢复非常快。(4)材料省。复合式相复励装置只须一个铁心和绕组，比传统的电抗移相式相复励装置的两个铁心、绕组，耗用材料几乎减少了一半。

附图说明

图1上本实用新型制成一种电抗变流复合式相复励三相同步发电机的电路原理图。

图2是把电抗器、变流器合二而一组成复合式三相相复励装置的结构示意图(外部结构)。

图3是本实用新型制成一种电抗变流复合式相复励单相发电机的电路原理图。

图4是电抗器、变流器合二而一组成复合式单相相复励装置的结构示意图(外部结构)。

图5是本实用新型定子副绕组滞后于主绕组的交流侧励磁电流向量图。

具体实施方式

在附图1、2中：1～集电环，2～转子绕组，3～定子主绕组，4～定子副绕组，5～复合式三相电抗变流器，6～三相整流桥组，7～瓷盘变阻器，8～“山”形铁心，9～电抗变流器一次绕组，10～二次绕组，11～气隙绝缘，12～上轭部铁心，13～三相接线端子排；在图3、4中：14～集电环，15～转子绕组，16～定子主绕组，17～定子副绕组，18～复合式单相电抗变流器，19～单相整流桥组，20～瓷盘变阻器，21～“U”形铁心，22～电抗变流器一次绕组，23～二次绕组，24～气隙绝缘，25～上轭部铁心，26～单相接线端子排。

参照附图可知，本实用新型既可以制成三相同步发电机，也可制成单相发电机。当本实用新型是制成三相同步发电机时，所述的复合式电抗变流器是由安装于底架上的“山”形铁心、三相一次绕组、三相二次绕组、与山形铁心相配套的上轭部铁心(两者之间具有气隙绝缘)和三相接线端子排所组成，所述定子主绕组三相线端与复合式电抗变流器一次绕组相应的三相末端连接，其三相始端为输出负载端，定子副绕组三相线端应与电抗变流器二次绕组三相始端连接，其末端连接三相整流桥组。从电抗变流器引线端看，三相相序U、V、W从左至右排列，定子主、副绕组线端应与电抗变流器一、二次绕组同名相连接。当本实用新型制成单相发电机时，所述的复合式电抗变流器是由安装于底架上的“U”形铁心，单相一次绕组、单相二次绕组、与U形铁心相配套的上轭部铁心(两者之间设有气隙绝缘材料、为常规技术)和单相接线端子排所组成，所述定子的单相主绕组线端与电抗变流器一次绕组末端连接，其始端为输出负载端，定子的单相副绕组线端与电抗变流器二次绕组始端连接，其末端连接单相整流桥组。

在图5中：U1为定子主绕组U相电压向量、U_0φ为定子副绕组U相电压向量，它一般滞后于U₁一个电角度θ₂、I为发电机负载电流，它流过电抗变流器一次绕组，感性负载时，I滞后于U1一个电角度φ、I_fu为建立发电机空载电压所需的交流侧励磁电流向量，它滞后于U_oφ的电角度为θ₁、I_fi为发电机负载时，电抗变流器二次绕组中感应的与负载电流I成比例的交流侧励磁电流向量，该向量与I平行，于是I_fi与此时的Ifu相位差角度为β₂、If为在电抗变流器二次绕组中由I_fu和I_fi二向量几何迭加的交流侧合成向量。

Claims

1、一种电抗变流复合式相复励发电机，它包括转子绕组、定子主绕组、定子副绕组、由电抗器、变流器、硅整流桥组和瓷盘变阻器组成的相复励装置，其特征是所述相复励装置中的电抗器和变流器是制成复合式的结构，该复合式的电抗变流器是由安装于底架上的铁心、一次绕组、二次绕组、上轭部铁心和接线端子排组成，其中定子主绕组线端与电抗变流器的一次绕组末端连接，其始端为输出负载端，定子副绕组线端与电抗变流器的二次绕组始端连接，其末端连接整流桥组。

2、根据权利要求1所述的电抗变流复合式相复励发电机，其特征是当制成三相同步发电机时，所述的复合式电抗变流器是由安装于底架上的“山”形铁心、三相一次绕组、三相二次绕组、与“山”形铁心相配套的上轭部铁心和三相接线端子排所组成，所述定子的三相副绕组与三相主绕组相序相同，且相位滞后于主绕组，定子主绕组三相线端与复合式结构的电抗变流器一次绕组相应的三相末端连接，其三相始端为输出负载端，定子副绕组三相线端应与电抗变流器二次绕组相应的三相始端连接，其末端连接三相整流桥组。

3、根据权利要求1所述的电抗变流复合式相复励发电机，其特征是当制成单相发电机时，所述的复合式电抗变流器是由安装于底架上的“U”形铁心，单相一次绕组、单相二次绕组、与“U”形铁心相配套的上轭部铁心和单相接线端子排所组成，所述定子的单相主绕组线端与电抗变流器一次绕组末端连接，其始端为输出负载端，定子的单相副绕组两端与电抗变流器二次绕组始端连接，其末端连接单相整流桥组。