專利名稱：金屬相位刷整流設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
交流整流技術(shù)，應(yīng)用于電化學(xué)工業(yè)及其它大功率直流輸出系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中整流技術(shù)應(yīng)用相當(dāng)普遍，目前為止，所有整流元件均為硅整流，硅整流在低壓小功率情況下應(yīng)用相當(dāng)方便。但在高壓和大功率情況下，整流管的制造費(fèi)用相當(dāng)昂貴，整流設(shè)計(jì)也受電流量的限制，整流能耗也大，還增加額外的散熱處理。
盡管目前高壓大功率整流管以得到廣泛應(yīng)用，但更高壓更大功率的整流就顯得越來(lái)越困難，目前的大功率整流管難于滿足高壓的要求，高壓整流管也難于滿足大功率的要求，大功率整流設(shè)備相當(dāng)昂貴和龐大，而金屬相位刷整流技術(shù)很好的解決了這一問(wèn)題。
金屬相位刷整流設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是突破高壓和大功率限制，在大功率或高壓要求的情況下，制作費(fèi)用低廉，體積小，能耗低，維修簡(jiǎn)單。適用于電化學(xué)工業(yè)和高壓直流輸電。

發(fā)明內(nèi)容
利用同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與交流源的相位關(guān)系，制作金屬相位刷實(shí)現(xiàn)交流整流。


圖1 :單相全波整流相位刷設(shè)計(jì)圖 圖中1-陶瓷絕緣材料，2-單相供電塊，接觸弧長(zhǎng)60° ，3-直流輸出塊，接觸弧長(zhǎng)30° ，4-高強(qiáng)度的韌性絕緣材料。 由于相位刷相位變化與交流源一致，所以相位刷兩極換位與交流源電壓方向改變
一致，其中一極始終輸出正電，另一極始終輸出負(fù)電，并在一個(gè)周期內(nèi)兩次輸出，實(shí)現(xiàn)全波
整流。相位刷弧長(zhǎng)3(T ，接電塊弧長(zhǎng)60。，總長(zhǎng)9(T ，即在交流相位45。時(shí)接入，135°時(shí)
滑出。接入和滑出點(diǎn)等于交流源的平均電壓，直流工作電壓推薦使用這個(gè)值。因?yàn)橄辔凰?br> 沒(méi)有二極管的單向?qū)щ娦裕员匦柙诮涣髡螂妷焊哂谥绷麟妷浩陂g接通，低于時(shí)斷開(kāi)。
接通時(shí)的相位相當(dāng)于晶體管全波整流的輸出相位，在低于此電壓時(shí)，斷開(kāi)時(shí)，相當(dāng)于晶體管
全波整流的二極管處于反向關(guān)斷狀態(tài)。需要說(shuō)明的是基于相位刷陶瓷材料的必要厚度以
保證強(qiáng)度，相位刷觸面設(shè)計(jì)較小，如相位刷用于超大功率或高壓情況下，則制作尺寸較大，
可以考慮相位刷金屬觸面增大，而供電塊觸面減小，如不考慮材料的電阻差異，供電塊觸面
和相位刷觸面可以制成等弧長(zhǎng)，各為45。。 圖2 :三相全波整流相位刷設(shè)計(jì)圖 圖中1-陶瓷絕緣材料，2-三相供電塊，接觸弧長(zhǎng)63° ，3-直流輸出塊，接觸弧長(zhǎng)30° ，4-高強(qiáng)度的韌性絕緣材料。 根據(jù)三相交流電的波形關(guān)系，晶體管全波整流時(shí)，每相電在30。 -150°相位期間，二極管輸出正電壓，210。 -330°相位期間二極管輸出負(fù)電壓。在這個(gè)相位之外，由于其它相電壓更高，二極管處于反向狀態(tài)。
3
三相全波整流輸出直流電壓的峰值為單相交流峰值電壓的1.73倍，最低直流電壓為單相交流電壓峰值的1. 5倍。每個(gè)相位周期出現(xiàn)6次，平均直流電壓為單相交流電峰值的1.663倍。 如圖3所示，以各單相電壓為220伏為例。也就是常說(shuō)的380伏三相交流電。其全波整流的平均電壓為516伏。 如果直流端作了濾波處理，直流端平均電壓516伏，則各相二極管導(dǎo)通相位為43.5° -136.5°和223. 5° -316.5° ，導(dǎo)通相位寬度為93。。因此相位刷和供電塊總弧長(zhǎng)設(shè)計(jì)為93° 。 S卩相位刷兩極輸入電壓低于平均直流電壓時(shí)，相位刷至少有一極與供電塊斷開(kāi)，不至于造成回流。需要說(shuō)明的是基于相位刷陶瓷材料的必要厚度以保證強(qiáng)度，相位刷觸面設(shè)計(jì)較小，如相位刷用于超大功率或高壓情況下，則制作尺寸較大，可以考慮相位刷金屬觸面增大，而供電塊觸面減小，如不考慮材料的電阻差異，供電塊觸面和相位刷觸面可以制成等弧長(zhǎng)，各為46.5。。 圖3 :三相全波整流相位刷設(shè)計(jì)輸出電壓波形圖，以各單相電壓220V時(shí)為例，直流
平均電壓為516V。該圖用于圖2所述原理的理解。 圖4-圖11用以說(shuō)明相位刷整流設(shè)備制作方法和步驟。 圖4 :相位刷刷軸兩極絕緣和固定設(shè)計(jì)縱剖面圖 圖中l(wèi)、5-兩區(qū)域?yàn)樗⑤S軸承支撐面和常觸輸出塊觸面。分別為正負(fù)兩極。2、4-為固定螺栓。3-為相位刷輸入工作面，6-(黑色粗線區(qū)域)為高強(qiáng)度的韌性絕緣材料，絕緣相位刷正負(fù)兩極。并保證整體剛性。 圖5 :圖4中2、4處橫切面圖。(黑色粗線區(qū)域)為高強(qiáng)度的韌性絕緣材料。
圖6 :相位刷輸入工作區(qū)金屬兩極加工成形圖(在圖4中的3區(qū)域)
圖7 :相位刷輸入工作區(qū)陶瓷固定橫切面圖，(在圖4中3區(qū)域的兩端)圖中l(wèi)-陶瓷材料，2_金屬材料。 圖8 :相位刷加工成形的輸入接觸面圖(在圖4中3區(qū)域的中段)
圖中l(wèi)-陶瓷材料，2-金屬材料。金屬材料弧面30。
-45°之間為宜。
圖9 :金屬輸入觸塊加工圖， 圖中l(wèi)-加工成柱形的金屬塊，2-將金屬塊一端加工成與相位刷工作面相符的弧面，弧長(zhǎng)根據(jù)相位刷接觸弧長(zhǎng)而定，單相用總弧長(zhǎng)90。，三相用總弧長(zhǎng)93。。
圖10 :供電塊套環(huán)架制作圖 為了使供電塊相對(duì)位置不發(fā)生改變，并便于整體調(diào)整位置而制作供電塊套環(huán)架。將供電塊置于套環(huán)架內(nèi)環(huán)的滑槽中，使相間120° ?；鄣闹行木€要通過(guò)圓心。
供電塊套環(huán)架分內(nèi)環(huán)和外環(huán)，外環(huán)用鋼材制作，外環(huán)內(nèi)直徑稍大于內(nèi)環(huán)外直徑，相差0.01至0.02毫米即可。使內(nèi)環(huán)套入外環(huán)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，又能保持同心。內(nèi)環(huán)用剛性絕緣材料制作(建議使用陶瓷)，內(nèi)環(huán)的外圓和內(nèi)孔必須是同心圓。內(nèi)環(huán)的內(nèi)孔比加工好的相位刷的直徑大0. 01至0. 02毫米。將內(nèi)環(huán)套入外環(huán)，然后將相位刷套入套環(huán)架，將套環(huán)架外環(huán)固定在以相位刷軸承基座為固定的支架上。這樣就保證了內(nèi)環(huán)的裝卸始終與相位刷同心。
圖中l(wèi)-套環(huán)架外環(huán)，2-套環(huán)架內(nèi)環(huán)，3-滑槽內(nèi)的三相輸入觸塊，可以沿圓心方向徑向滑動(dòng)。4-相位刷的金屬面工作區(qū)，5-三相供電塊的引出柱，6-供電塊后端的彈簧，要求三個(gè)彈簧的各項(xiàng)參數(shù)一致，7_固定壓片，用于將內(nèi)環(huán)固定在外環(huán)上。
圖11三相相位刷整流設(shè)計(jì)工作區(qū)橫切面圖 經(jīng)圖IO所示，固定好套環(huán)架外環(huán)后，取出內(nèi)環(huán)，再次加工內(nèi)環(huán)的內(nèi)孔，使直徑增加2毫微米左右，以免熱彭脹因素引起不良后果。再將滑槽間的部份挖空，在相位刷工作時(shí)，可以有潤(rùn)滑油流動(dòng)，以清洗磨屑和散熱。圖中所標(biāo)示各部件與圖10相同。
圖中l(wèi)-套環(huán)架外環(huán)，2-套環(huán)架內(nèi)環(huán)，3-滑槽內(nèi)的三相輸入觸塊。4-相位刷的金屬面工作區(qū)，5-三相供電塊的引出柱，6-供電塊后端的彈簧。7-固定壓片。8-機(jī)油槽。
當(dāng)三相供電塊接入相序正確，空間位置正確，套環(huán)架內(nèi)環(huán)和外環(huán)固定，相位刷在同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下按規(guī)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則相位刷兩極便得到整流后的直流輸出。
實(shí)現(xiàn)方法 —、同步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷因素的考慮 1、同步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷因子與轉(zhuǎn)子相位飄移 相位刷是由同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的，轉(zhuǎn)子的相位關(guān)系是本技術(shù)的關(guān)鍵。保持負(fù)荷不變的，驅(qū)動(dòng)電壓不變的情況下，轉(zhuǎn)子相位相對(duì)于交流源相位是固定的，這時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁極磁場(chǎng)有一個(gè)固定的夾角，叫轉(zhuǎn)子滯后角，轉(zhuǎn)子磁極滯后于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。同步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力與負(fù)荷的關(guān)系稱負(fù)荷因子。(負(fù)荷因子用百分?jǐn)?shù)表示，即當(dāng)前負(fù)荷比電動(dòng)機(jī)的最大負(fù)荷。最大負(fù)荷同步電動(dòng)機(jī)保持同步所能承受的最大負(fù)荷)。負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的有效負(fù)荷加自身阻力的總負(fù)荷)如果負(fù)荷增大，那么轉(zhuǎn)子滯后角必然增大，改變磁力的角度，增大力矩，以達(dá)到平衡，轉(zhuǎn)子的相位與交流源的電相位關(guān)系就發(fā)生了變化，稱轉(zhuǎn)子的相位飄移。當(dāng)外部負(fù)荷不變的情況下，供電電壓的變化也會(huì)改變負(fù)荷因子。轉(zhuǎn)子也會(huì)發(fā)生相位飄移。大的相位飄移使相位刷整流技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)。
2、相位飄移的阻尼 當(dāng)滯后角變小時(shí)，磁力力矩減小，轉(zhuǎn)子磁極的磁場(chǎng)對(duì)線圈繞組的作用增強(qiáng)，致使線圈繞組電流減小，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)減弱；當(dāng)滯后角增大時(shí)，則磁力力矩增大，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)加強(qiáng)，同步電動(dòng)機(jī)的這一特性阻礙了轉(zhuǎn)子相位飄移。稱相位飄移的阻尼。
3、負(fù)荷因子的大小與相位飄移阻尼的關(guān)系 當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷因子較大時(shí)，則滯后角較大，滯后角的變化對(duì)磁力力矩的影響較小，轉(zhuǎn)子磁極磁場(chǎng)對(duì)線圈繞組的影響變化也不大，相位飄移阻尼較小，此時(shí)負(fù)荷因子發(fā)生變化，將產(chǎn)生大的相位飄移才能達(dá)到新的平衡。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷因子很小時(shí)，滯后角也很小。當(dāng)滯后角發(fā)生變化時(shí)，磁力力矩變化明顯，轉(zhuǎn)子磁極磁場(chǎng)對(duì)線圈繞組的景響變化也很大，相位飄移的阻尼很大，只要較小的相位飄移就能達(dá)到新的平衡。當(dāng)然。
4、相位飄移的控制 為了有效的控制相位飄移，工作狀態(tài)下的同步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷因子越小越好。另外就是保證驅(qū)動(dòng)電源的電壓穩(wěn)定，使工作狀態(tài)負(fù)荷因子小于10%，電壓向下波動(dòng)小于5%的情況下，相位飄移量將不影響相位刷的正常工作。 每一部同步電動(dòng)機(jī)，工作狀態(tài)重現(xiàn)時(shí)，其轉(zhuǎn)子與交流源的相位關(guān)系也將重現(xiàn)。即將特定的相位刷和特定的同步電動(dòng)機(jī)組合成整流設(shè)備時(shí)，只要固定了轉(zhuǎn)子與相位刷的空間關(guān)系，同時(shí)固定了供電塊與相位刷的空間關(guān)系，若此時(shí)相對(duì)于待整流的同頻交流源相位關(guān)系正確，就能實(shí)現(xiàn)正常整流。我們把同步電動(dòng)機(jī)，相位刷，供電塊稱為一個(gè)整流總成。
二 、相位刷與供電塊的空間關(guān)系
將相位刷固定在轉(zhuǎn)子上，則相位刷與轉(zhuǎn)子的空間關(guān)系已確定，電動(dòng)機(jī)在負(fù)荷因子 不變的情況下，相位刷與各相交流源的相位關(guān)系也是一定的，但究竟是怎樣的相位關(guān)系，我 們無(wú)可知曉。也就無(wú)法確定供電塊的空間位置，只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整，使供電塊的位置正確， 然后加以固定。固定的供電塊的空間位置與三相同步電動(dòng)機(jī)的三相繞組的空間位置關(guān)系是 不會(huì)發(fā)生改變的。多次使用時(shí)，如果同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)交流源與待整流交流源相位關(guān)系不變， 便保證了正確的相位關(guān)系不會(huì)發(fā)生改變。無(wú)須再行調(diào)整。
2、調(diào)整方法和檢測(cè) 單相整流時(shí)，使用單相同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相位刷，當(dāng)供電塊的相位和正確相位相差 90°時(shí)，則輸出相位在-45°至45°之間，直流輸出為O，而有一定的交流電壓輸出。把相 位塊在18(T范圍內(nèi)調(diào)整，當(dāng)直流輸出最大時(shí)，(以交流電壓平均值為參考。)交流輸出最 小，供電塊相位就處于正確位置。這是加以固定，標(biāo)注電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，單相整流總成制作 成功。由于在單相電使用區(qū)域，沒(méi)有相序關(guān)系，只要電動(dòng)機(jī)按規(guī)定方向運(yùn)轉(zhuǎn)就可以了。更換 供電接線頭，可改變直流輸出方向。另外，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同，相位將不正確，一般不 涉及大功率整流。沒(méi)有特殊需求，不推薦制造和使用。 三相整流時(shí)，由于轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)的結(jié)果是不相同的，所以必需考慮相序。當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí) 針轉(zhuǎn)時(shí)，則供電塊的相序是應(yīng)順時(shí)針的，同時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接電相序也是順時(shí)針 的。如果同步電動(dòng)機(jī)與整流源同源，相序關(guān)系容易判定。如果不同源，就無(wú)法判定。相位接 反時(shí)，無(wú)論怎樣調(diào)整供電塊的位置，都不能輸出直流電壓，而輸出波形奇怪的交流電，可以 測(cè)到交流電壓。此時(shí)，應(yīng)該對(duì)供電塊調(diào)相，相序正確后，供電塊位置在120。范圍內(nèi)調(diào)整，直 到輸出最大直流電壓，以交流源單相峰值電壓1.663倍為參考。此時(shí)交流電壓最小。便將 供電塊固定，同時(shí)標(biāo)注電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向。三相整流總成制作成功。
檢測(cè)直流電電壓輸出，調(diào)整供電塊空間位置時(shí)，要先經(jīng)過(guò)小功率的濾波電路，以便 相位刷斷開(kāi)時(shí)，有補(bǔ)償電壓，這樣，檢測(cè)到的直流電壓才可能達(dá)到交流源電壓平均值。但不 能使用大功率濾波電路，以免供電塊位置不正確時(shí)，造成大的回饋電流。在正常使用時(shí)，要 使用大功率濾波電路，才能得到足夠的補(bǔ)償。
三、相位刷整流設(shè)備的制作步驟和方法 (1)先用鋼柱制作出圖4所示的雛形，圖中1、5區(qū)域?yàn)榻饘佥S，用于套接軸承和直 流輸出金屬塊的常接，圖中2、4區(qū)的斷面如5所示，圖4、圖5中的粗黑線條代表絕緣材料區(qū) 域，是具有一定韌性的硬質(zhì)絕緣材料，制作完成后要求整體剛性。并保證兩極絕緣良好。
(2)精加工1、5區(qū)域，使之同軸，以此為基礎(chǔ)，把圖中的3區(qū)制作成橫切如圖6所 示，要求厚度精確，因?yàn)橐蠛穸染_，所以兩面光潔度會(huì)較高。 (3)將圖6所示的A區(qū)域表面打毛，將橫切面如圖2中l(wèi)所示的的瓷片固定在圖6 所示的兩個(gè)側(cè)面，瓷片的底平面要求平整毛面，固定時(shí)應(yīng)夾入薄而堅(jiān)韌的絕緣材料，以緩沖 和防滑，固定好以后保證整體剛性。瓷片固定處斷面如圖7所示，固定處在圖4所示的3區(qū) 域兩端，固定好瓷片以后，圖4中3區(qū)域的中段如圖8所示。將圖4區(qū)域中3區(qū)，以高精度 和高光潔度加工到預(yù)定尺寸。作為相位刷輸入端工作面，如圖1、圖2所示。圖4所示的1、 5段一部份接軸承， 一部份作常觸的直流輸出。如果不慎將相位刷尺寸加工到過(guò)小，則相位 刷輸入面柱面弧度增大，可以通過(guò)修正接電塊弧長(zhǎng)解決問(wèn)題。加工完成后，圖4中，1、2、4、5 區(qū)域的直徑應(yīng)小于3區(qū)域的直徑，以便供電塊套環(huán)架的套入。
(3)第(2)步的制作方式?jīng)Q定了以后相位刷的使用方式。方式一，如同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 子軸精度足夠高，可將第(1)步制作成的雛形通過(guò)法蘭和絕緣手段固定在同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 子上，然后精加工圖6所示的1、5區(qū)與轉(zhuǎn)子同軸。并以轉(zhuǎn)子為軸基礎(chǔ)，進(jìn)行第(2)步中的以 下操作。這樣制作完成的相位刷和同步電相轉(zhuǎn)子為一整體，相位刷的另一端用軸承架支撐 即可。如果同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸精度達(dá)不到要求，只能將相位刷雛形單獨(dú)在高精度機(jī)床上加 工完成，然后將相位刷用軸承固定在同軸度高的基座上，用齒輪傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)相位刷。用齒 輪方式驅(qū)動(dòng)相位刷，齒輪必需與轉(zhuǎn)子剛性絕緣連接，并保持較高的同軸度。
(4)若相位刷固定到同步電機(jī)轉(zhuǎn)子上，加工完成后，要對(duì)這個(gè)旋轉(zhuǎn)整體作旋轉(zhuǎn)平衡 試驗(yàn)。若相位刷固定在獨(dú)立的基座上，那么要對(duì)相位刷作旋轉(zhuǎn)平衡試驗(yàn)。
4、供電塊制作 用硬度相對(duì)較低的金屬材料，如銅，鋁的和金材料等制作出柱面光潔的長(zhǎng)方形柱 體，要求預(yù)加工到指定尺寸。如圖9中的1，再將柱體的一端磨削成指定半徑的內(nèi)圓柱面，如 圖9中的2。由于加工誤差，制作好的供電塊要先與預(yù)先制作好的相位刷作接觸試驗(yàn)，如果 相差太大，考慮重新加工內(nèi)圓柱面，如果相差較小，需要手工修正，以達(dá)到90%以上接觸為 止。由于供電塊選用金屬材料硬度相對(duì)低，在空轉(zhuǎn)或使用一段時(shí)間后，接觸將更為良好。另 外由于供電塊是精加工的長(zhǎng)方柱，所以，使用時(shí)磨削之后，不會(huì)改變其弧長(zhǎng)。而相位刷不容 易被磨削。
5、供電塊套環(huán)架制作[見(jiàn)第4頁(yè)(圖10 :供電塊套環(huán)架制作圖)]
6、固定支架， 固定支架固定在相位刷基座上，用以固定供電塊套環(huán)架，以保證供電塊與相位刷
的空間關(guān)系固定。 7、調(diào)整操作 調(diào)整供電塊空間位置時(shí)，只能在相位刷工作狀態(tài)下，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)套環(huán)架內(nèi)環(huán)，才能得 到預(yù)期效果。所以，相位刷總成安裝完成后，要在套環(huán)架的內(nèi)環(huán)上安裝調(diào)整手柄。在直流端 使用小功率濾波電路，接入檢測(cè)儀表，驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，接入要整流的交流電 源。通過(guò)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)套環(huán)架內(nèi)環(huán)，直到儀表讀數(shù)最佳為止。固定手柄，停機(jī)，斷掉電源。
將套環(huán)架內(nèi)環(huán)固定在外環(huán)上。在實(shí)踐中，如壓片不能緊固內(nèi)環(huán)，可采取其它固定措 施。 8、相位刷整流設(shè)備調(diào)制成功后，要記錄電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓(精確到1伏)，要注明 被整流的電源是否是同級(jí)變壓器電源，或是下一級(jí)變壓器電源，或是上一級(jí)變壓器電源。使 用模式不同時(shí)，要重新調(diào)制。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓變動(dòng)10%以上時(shí)，要檢測(cè)輸出情況，必要時(shí)重 新調(diào)制。 9、由于相位刷整流設(shè)備依賴于同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。其工作狀態(tài)有接通和斷開(kāi) 兩種，當(dāng)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，若相位刷處于接通狀態(tài)，則直流端將輸出交流電，可能對(duì)直流端用 電設(shè)備或生產(chǎn)工藝造成損害。所以使用該設(shè)備時(shí)要在交流源輸入部份串接停機(jī)自開(kāi)開(kāi)關(guān)。 制作時(shí)將這個(gè)開(kāi)關(guān)置于整流總成中?？梢院?jiǎn)單地用同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一微型發(fā)電機(jī)，微型發(fā) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)吸合器便可以了。 10、特定的相位刷和同步電動(dòng)機(jī)，以及同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的微型發(fā)電機(jī)，稱做相位刷 整流總成。各部件如有更換、維修，必需重新調(diào)制，并只在特定模式和狀態(tài)下使用。如果使
7用模式和電壓狀態(tài)發(fā)生改變，也要重新調(diào)制。
11 、相位刷要浸在機(jī)油中或在機(jī)油淋洗下工作。機(jī)油要清潔，粘度要低。
三、注意事項(xiàng) (1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用的交流電源與要整流的交流電源應(yīng)同網(wǎng)。也就是說(shuō)，保證同步電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源和整流電源同頻同相位，相位不同可以調(diào)整，頻率不同不可使用。不適用于頻 率不穩(wěn)定的小型柴油發(fā)電機(jī)網(wǎng)。因?yàn)殡婎l率發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率變化總是滯后。
(2)無(wú)論是齒輪傳動(dòng)，還是將相位刷固定在同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上，都要采取絕緣措 施，不要讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子帶電。由于相位刷轉(zhuǎn)速很高，最好采用機(jī)油散熱。同時(shí)起清洗磨屑的 作用。 (3)由于相位刷是鋼制的，電阻相對(duì)較大，要達(dá)到萬(wàn)安級(jí)的整流，相位刷的工作面 對(duì)應(yīng)的厚度要在3cm以上。推薦將相位刷總成的尺寸適當(dāng)做大一些，不僅可以增大整流電 流，同時(shí)容易提高制作精度。 (4)由于相位刷滑出點(diǎn)和接入點(diǎn)直流端電壓與交流源電壓近相等，所以不必考慮 電弧問(wèn)題。 (5)以上討論中的

，相位刷的金屬面寬度小于供電塊寬度，主要是基于相 位刷兩側(cè)的瓷片厚度和強(qiáng)度的需要。在相位刷直徑較大的情況下，可以增加相位刷金屬面 的寬度，減小供電塊的寬度，可能的情況下，相位刷金屬面相對(duì)大一些，因?yàn)殇撝频南辔凰?電阻率比常用導(dǎo)體略大。在制造超高壓整流設(shè)備時(shí)，相位刷兩極片間的擊穿電壓為限制，因 為各供電塊之間的距離大于相位刷極片間的距離。因此，超高壓整流設(shè)備的相位刷尺寸必 然大大增加。而相位刷與同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣設(shè)計(jì)相對(duì)困難，制作費(fèi)用也有提高。
(7)不同時(shí)間，不同地點(diǎn)使用同一臺(tái)相位刷整流總成時(shí)，凡有可能改變總成機(jī)械負(fù) 荷因素時(shí)，要先對(duì)整流輸出進(jìn)行檢測(cè)再行使用，必要時(shí)重新調(diào)制。
(8)總成中先擇功率較大的同步電動(dòng)機(jī)，受負(fù)荷因素干擾的可能性會(huì)小得多。
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權(quán)利要求
相位刷整流設(shè)計(jì)是根據(jù)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與交流電的相位同步關(guān)系制作精密的金屬開(kāi)關(guān)整流設(shè)備，在其開(kāi)路時(shí)，相當(dāng)于晶體管整流設(shè)備中晶體管處于反向關(guān)斷狀態(tài)。在接通時(shí)，相當(dāng)于晶體管整流設(shè)備中晶體管正向?qū)?，而?dǎo)通期間是交流源電壓高于其平均電壓時(shí)，也就是交流源電壓高于直流工作電壓的相位期間。據(jù)此而設(shè)計(jì)相位刷整流設(shè)備接通和斷開(kāi)時(shí)長(zhǎng)。請(qǐng)求保護(hù)的范圍利用同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與交流電相位同步關(guān)系，制作和使用金屬相位刷整流設(shè)備相位刷整流設(shè)計(jì)是利用金屬開(kāi)關(guān)在特定的交流相位時(shí)接通或斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)與晶體管整流電路效果相同的直流輸出。其特征是相位刷整流設(shè)計(jì)的導(dǎo)通性能比半導(dǎo)體優(yōu)秀得多，實(shí)現(xiàn)零電阻，斷開(kāi)時(shí)也沒(méi)有擊穿事故，在大功率情況下，其制造費(fèi)用低廉；使用壽命長(zhǎng)；能耗低，維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)是晶體管電路無(wú)法比擬的。同一設(shè)備可以適用于十幾伏和幾千伏的交流整流。特殊制作的大尺寸的高絕緣性能的相位刷整流設(shè)備，甚至可用于幾百千伏的交流整流。
全文摘要
利用同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與交流源相位的同步關(guān)系，制作金屬相位刷作為同步開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)交流整流。相位刷正極輸出塊使終在相電處于正極時(shí)與供電塊接通，負(fù)極輸出塊始終在相電處于負(fù)極時(shí)與供電塊接通。由于金屬開(kāi)關(guān)沒(méi)有晶體二極管的單向?qū)ㄐ?，?電容慮波的)直流端電壓高于交流相電壓時(shí)，會(huì)造成電流回饋。根據(jù)直流端工作電壓，計(jì)算相位刷的導(dǎo)通相位。單相全波整流時(shí)直流電壓取單相交流的平均電壓。導(dǎo)通相位45°-135°；225°-315°，二者是同時(shí)的。三相全波整流時(shí)，直流工作電壓取單相峰值電壓的1.663倍。各相導(dǎo)通相位43.5°-136.5°；223.5°-316.5°。金屬相位刷整流設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是突破高壓和大功率限制，適用于電化學(xué)工業(yè)和高壓直流輸電。相位刷兩極間的耐壓決定所能適用的高壓整流上限。
文檔編號(hào)H02M7/34GK101728966SQ20091011802
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者謝長(zhǎng)清 申請(qǐng)人:謝長(zhǎng)清