專利名稱：自償式三相交流無刷變流勵磁機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)使用的勵磁系統(tǒng)。
公知的勵磁系統(tǒng)由電力半導(dǎo)體元件及相應(yīng)的勵磁調(diào)節(jié)器組成，其自身耗散功率極大，紋波電壓高，輸出斜率小，構(gòu)成復(fù)雜，體積龐大，加之力學(xué)性能不夠穩(wěn)定且不利于超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用嚴(yán)重制約著同步發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的提高。
本發(fā)明的目的是要提供一種自償式三相交流無刷變流勵磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)損耗極小，紋波電壓低，輸出斜率大，構(gòu)成簡單，體積小，力學(xué)性能穩(wěn)定且有利于超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的發(fā)電機(jī)的三相出線端子經(jīng)出口斷路器組成閉合回路，再經(jīng)串聯(lián)變流器原邊線圈由中性線連入發(fā)電機(jī)后與勵磁機(jī)并聯(lián)經(jīng)出口斷路器與負(fù)載串接。
所述的勵磁機(jī)是在軸上連接轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯上繞轉(zhuǎn)子繞組，軸的兩端連接機(jī)座，機(jī)座之間連接機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)側(cè)連接定子鐵芯，定子鐵芯中部的環(huán)形槽中繞激磁線圈，定子鐵芯一端主極繞有穩(wěn)頻繞組，另一端主極繞有整定繞組。
本發(fā)明的極限轉(zhuǎn)速根據(jù)如下公式推導(dǎo)同步方程n=6of/p；換流方程N(yùn)s＝120f/n；槽配合
式中n-同步轉(zhuǎn)速(r/min)；p-同步電機(jī)極對數(shù)；f-同步電機(jī)工作頻率(HZ)；
-變流勵磁機(jī)定子槽數(shù)或反應(yīng)槽組數(shù)；Ns-變流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子槽數(shù)。給出Nmax＝4500r/min，必須滿足
轉(zhuǎn)子順磁場轉(zhuǎn)向同步旋轉(zhuǎn)，才能可靠運(yùn)行。
本發(fā)明從根本上取締了電力半導(dǎo)體元件及相應(yīng)的勵磁調(diào)節(jié)器，沒有電刷、滑環(huán)等裝置及復(fù)雜的調(diào)速系統(tǒng)。便于致冷劑引入定、轉(zhuǎn)了導(dǎo)體內(nèi)部，機(jī)械性能可靠。轉(zhuǎn)子繞組與外界沒有直接是聯(lián)系，無滑動電接觸，不產(chǎn)生有害電火花。輸出紋波小，能有效消除磁通脈振，可自動適應(yīng)各種運(yùn)行狀況下的勵磁需求，可靠性高，而且反應(yīng)靈敏，整定電壓平穩(wěn)，力能指標(biāo)優(yōu)。結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)方便，體積小，成本低，效率高?？稍陔娏ο到y(tǒng)中推廣應(yīng)用。
下面結(jié)合附圖及實施例作詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明結(jié)線原理圖。
圖2為電力系統(tǒng)結(jié)線圖。
圖3為勵磁機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
圖4為圖3的A-A向視圖。
圖中1.機(jī)殼、2.定子鐵芯、3.穩(wěn)頻繞組、4.轉(zhuǎn)子鐵芯、5.轉(zhuǎn)子繞組、6.軸、7.整定繞組、8.激磁線圈、9.機(jī)座。
在圖1和圖2中，三相出口斷路器DL為勵磁系統(tǒng)的重要部件，由零序電流繼電器Jo、主繼電器J、輔助繼電器Jc和變流器CF控制，保留手動操動機(jī)構(gòu)。零序電流繼電器Jo的作用是當(dāng)變流器Cf中有零序電流流過且不小于5安時，Jo動作切斷主繼電器J回路，主輔繼電器失磁動作，開斷發(fā)電機(jī)小母線上的出口斷路器，與系統(tǒng)解列。
ZL為發(fā)電機(jī)TF和勵磁機(jī)BL的共同轉(zhuǎn)子繞組。
電氣主結(jié)線中尚應(yīng)配置副序電流限位器，過電壓保護(hù)器，避雷器、過電流保護(hù)器等其它必要的保護(hù)裝置。
在圖3和圖4中，機(jī)殼(1)呈圓筒形，用高導(dǎo)磁非晶合金體壓迭成，沿內(nèi)緣均勻留出配鍵與定鐵芯吻合，中部與定子鐵芯環(huán)形槽對應(yīng)處不留配鍵，在適當(dāng)?shù)奈恢瞄_有引線槽，與機(jī)殼(1)上的出線盒相通。
定子鐵芯(2)呈空心圓柱狀，用軟磁合金沖制迭壓而成。軸向中段留有環(huán)形槽，將定子鐵芯(2)分三部即兩端的主極鐵芯和中間連接段，兩端部的主極鐵芯結(jié)構(gòu)一致，槽口錯開半個電樞磁極距。主極鐵芯輻向成組開有反應(yīng)槽，沿圓周均布，內(nèi)反應(yīng)槽為閉口槽，外反應(yīng)槽為開口槽兼作配鍵槽使用。相鄰兩組反應(yīng)槽之間為電樞磁極。為便于下線在內(nèi)外反應(yīng)槽之間，靠同側(cè)電樞磁極處留出間隙。為使結(jié)構(gòu)緊湊，在兩部分主極鐵芯內(nèi)外端面的內(nèi)外反應(yīng)槽間留出環(huán)形淺槽，使定子電樞繞組少占端部及激磁線圈(8)空間。
定子鐵芯(2)中間連接段的環(huán)形槽中，繞激磁線圈(8)，三相并繞一相反接，倒換端子，兩端主極鐵芯上各組反應(yīng)槽中，散嵌電樞繞組為單層單相繞組，三相并繞，一相反接到換端子，兩側(cè)繞法相同。一端電樞繞組與激磁線圈(8)串接作穩(wěn)頻繞組(3)。導(dǎo)體較細(xì)匝數(shù)較少，然后與另一端電樞繞組并結(jié)。各繞組相序相同，并結(jié)的電樞繞組作整定繞組(7)，導(dǎo)體粗且匝數(shù)多，與穩(wěn)頻繞組(3)按串、并激安匝比分配匝數(shù)，組成穩(wěn)速穩(wěn)定并激無刷直流電動機(jī)。并繞的三相繞組按相間絕緣處理。
兩端部的端蓋為機(jī)座(9)，聯(lián)接同步發(fā)電機(jī)TF。
轉(zhuǎn)子鐵芯(5)為空心圓柱狀，用軟磁性材料制作，內(nèi)緣留有配鍵槽，熱套在軸上與同步發(fā)電機(jī)TF同軸安裝。沿外緣均布半閉口槽，槽中散嵌單相雙層疊繞組。與同步發(fā)電機(jī)TF轉(zhuǎn)子繞組連成封閉回路。
運(yùn)行當(dāng)系統(tǒng)需立即起用備用機(jī)組時，勵磁機(jī)BL和發(fā)電機(jī)TF電樞繞組接受電力系統(tǒng)逆功率潮流供電，定向旋轉(zhuǎn)。此時，發(fā)電機(jī)TF工作在異步電動機(jī)狀態(tài)，并與勵磁機(jī)BL同向旋轉(zhuǎn)，帶動燃?xì)廨啓C(jī)及壓氣機(jī)工作，燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火起動。由于勵磁機(jī)BL與發(fā)電機(jī)TF是串聯(lián)工作的，負(fù)荷相應(yīng)較小，壓降不大，加之事故時電網(wǎng)電壓較低，因而相當(dāng)于降壓起動，對電網(wǎng)沖擊不大。隨著燃?xì)廨啓C(jī)起動，轉(zhuǎn)子不斷升速，在勵磁機(jī)BL的轉(zhuǎn)了繞組(5)中建立的直流電勢也不斷升高。同時，發(fā)電機(jī)TF在其轉(zhuǎn)子繞組(5)中也有反電動勢生成，且為頻率較低的交流電，由于移相電容C參于起動，轉(zhuǎn)子繞組(5)中的直流電勢幅值高于低頻交流電幅值，因而在轉(zhuǎn)子繞組(5)中合成正脈沖供發(fā)電機(jī)TF勵磁。由上述的方程組可知，發(fā)電機(jī)TF與勵磁機(jī)BL運(yùn)行保持嚴(yán)格向步，而勵磁機(jī)BL受電端通過移相電容C隨供電端變化，因而發(fā)電機(jī)TF電樞繞組感生的反電動勢與電網(wǎng)同步，功角相應(yīng)地發(fā)生變化，故能迅速建立電壓，向電網(wǎng)回輸電能，分擔(dān)系統(tǒng)部分荷。
該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)速穩(wěn)頻高精度電壓定，特定情況可作為調(diào)相機(jī)進(jìn)相運(yùn)行及調(diào)相運(yùn)行。內(nèi)部故障時，自動與電力系統(tǒng)解列。
權(quán)利要求
1.一種自償式三相交流無刷變流勵磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)，其特征是發(fā)電機(jī)的三相出線端子經(jīng)出口斷路器組成閉合回路，再經(jīng)串聯(lián)變流器原邊線圈由中性線連入發(fā)電機(jī)后與勵磁機(jī)并聯(lián)經(jīng)出口斷路器與負(fù)載串接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自償式三相交流無刷變流勵磁系統(tǒng)，其特征是勵磁機(jī)是在軸上連接轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯上繞轉(zhuǎn)子繞組，軸的兩端連接機(jī)座，機(jī)座之間連接機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)側(cè)連接定子鐵芯，定子鐵芯中部的環(huán)形槽中繞激磁線圈，定子鐵芯一端主極繞有穩(wěn)頻繞組，另一端主極繞有整定繞組。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自償式三相交流無刷變流勵磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的三相出線端子經(jīng)出口斷路器組成閉合回路，再經(jīng)串聯(lián)變流器原邊線圈由中性線連入發(fā)電機(jī)后與勵磁機(jī)并聯(lián)經(jīng)出口斷路器與負(fù)載串接。從根本上取締了電力半導(dǎo)體元件及相應(yīng)的勵磁調(diào)節(jié)器，沒有電刷、滑環(huán)及調(diào)速系統(tǒng)。便于致冷劑引入定、轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)部，機(jī)械性能可靠。輸出紋波小，可自動適應(yīng)勵磁需求，可靠性高，整定電壓平穩(wěn)。結(jié)構(gòu)簡單，效率高?？稍陔娏ο到y(tǒng)中推廣應(yīng)用。
文檔編號H02K19/16GK1168563SQ9710700
公開日1997年12月24日 申請日期1997年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月18日
發(fā)明者王慶生 申請人:王慶生