高頻電發電機的製作方法

2023-09-23 23:44:05 6

專利名稱：高頻電發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於發電機，具體涉及一種高頻發電機。
背景技術：
電廠發電機的頻率為什麼都是50赫呢？在我國，乃至世界許多國家中都 採用這種周期，原因是採用較高的頻率就有了較高的阻抗，影響發電機的輸出 電流，在火力發電廠的絕大多數發電設備中，發電機的極數是2極，3000轉 /分，頻率為50赫，由於節距較大，用銅量多，溫升高，銅阻耗RI2較大， 乃至輸送電力變壓器的用銅量體積都較大，相應電動機的用銅量體積都較大。 發明內容
本實用新型為了解決現有發電機存在的上述問題，提供了一種改進的縮短 節距，增加頻率，降低溫度，減少用銅量及銅阻耗的提高電功率的高頻發電機。
本實用新型採用如下技術方案實現
一種高頻電發電機，其特徵在於發電機的轉子極數為12極，定子繞組中銅
線節距為2槽，發電機外部每一項串加一組電容。
本實用新型具有如下有益效果兼顧了水力發電、火力發電兩者技術條件 和電動機實用轉速限制等因素所採納的一種較為理想的頻率，可以節省原材 料，又可以節省消耗能源，同時降低溫度，提高發電效率，增加同體積電動機 的容量。


圖1是發電機轉子結構圖 圖2是定子線路短路時三角形平面阻抗圖A 圖3是定子線路短路時三角形平面阻抗圖B 圖4是定子線路短路時三角形平面阻抗圖C 圖5是定子線路短路時三角形平面阻抗圖D具體實施方式
參照圖1本實用新型是這樣實現的，不能降低發電機的轉速，應保持原
有轉速3000轉/分，也就是保持原發電機的輸出電壓，同時應縮小定子繞組 中的銅線節距的長度，而不減少它的匝數，就是2極改為12極，改極後的
/ = ，><1^ = 300赫，因此是原有50赫的6倍，並且應適當提高功率因素coW 60 2
通過在發電機外部串聯電容的方法，減少高頻電中的感抗x,，而不是增加導線
中的內阻R，使角差P減少。
為了提高發電機的效率一一增加頻率和縮小電阻，也就是增加極數、縮短 節距，再通過串加電容提高功率因數coW。為了解決這些問題，必須改繞成多 極性、短節距線包，如2極改為12極，同時轉子極數也相應改成12極， 當發電機的轉速保持3000轉/分時它的頻率就增至300赫，同時感抗增加 近一倍，相角差相應增大，功率因素coW就減小，激磁電流相應增大，但可在 發電機外部串加大容量電容去克服。
本實用新型因為縮小了定子繞組中銅線節距的長度，從而減少了整個發電機的 用銅量及電阻，並且頻率提高到6倍，又因為在發電機外部每一項串加一組大 容量的電容，所以容易實現發電機在工作過程中電流，電壓的標準輸出要求(改 變電容量的大小，就能改變相位差和輸出電流)。
同體積發電機改極後它們的輸出電壓不變。但它們的輸出電流會減少一 倍，原因是阻抗增加一倍，降低阻抗使輸出電流保持不改頻前的電流甚至超出 原來的輸出電流呢，就是通過在發電機外部的每一項串加大容量的電容，以抵
消線路中的感抗，從而提高了功率因素coW，提高了發電機輸出電流。
圖2-5詳細說明了發電機轉子結構圖以及定子線路短路時三角形平面阻抗 圖的功率因素變化，和效率變化狀況依據本實用新型所解決的關鍵問題給以論 述。
在直角坐標中，oy表示電壓方向，ox表示電感方向，當頻率為50赫時，
42極發電機導線內阻R是圖二中的AB，阻抗是Zn，感抗是&， M表示電流方 向OA較電壓方向oy滯後的角度，當頻率為300赫時，導線內阻R是圖三中 的A' B'，阻抗是Zn'，感抗是Xl' 二2Xl， 0'為電流方向OA'較電壓方向 oy'滯後的角度。
可知短路時發電機所做的有用功率全部是發電機內阻所消耗的功率。
分別是，Rf和R' I' 2 ，因為R ' =R/2 ， /'=丄=丄=丄/
Z"' 2Zw 2
所以，i /2 :及7'2 =7 /2 3.(丄)2 ，即及/2 :^(丄)2 =及/2 :丄及/2 =8:1
2 2' 2 、2 8
這就是說，發電機在短路時，50周頻時發電機的摘出總功VI是300周頻
時發電機輸出總功VI的2倍，但也說明了 50周頻時發電機所消耗的原動力功
是300周頻時發電機所消耗的原動力的8倍。它們的效率分別是50周頻時
丄F/
;7 = | = ^和300周頻時〃 =^_ =珥。這裡以VI作為發電機的物出功不太
8適當。
當我們在發電機外部串加大容量電容時，讓高頻發電機有低頻發電機的輸 出電流，再去觀察它們內阻消耗功的情況如圖四中，此時阻抗保持不變，輸
出電流及輸出視在功率為VI，就不變。只是由於R' =1/2R ，內阻耗功為 1/2RI2,是I^的一半，就是說變為300周頻後.保持原有的輸出電壓和輸出 電流則可減少一半的發電機內阻耗，此時的效率為VI/0.5RI、2V/RI，對於大 型的發電機來說，節省一半的內阻耗功率，也是一個不小的數字，如 一臺5萬 千瓦的發電機可省去250千瓦的溫升耗功率，節省了總功率的0.5%。
另外，發電機的功率因數也與所供給的負荷有關係，純電阻型負荷可以提高 整個線路的功率因素，所有電動機同樣可以提高整個線路的功率因素，所以單 從地看高頻發電機的功率因素低於低頻發電機的功率因素是沒有什麼意義的，另外，還有功率因家越低，它所消耗的原動力也越少，可以從發電機的效率
U= 「拋Cos0_x腦中證明。 V^VLCos^ +全部損耗
圖五可以說明電動機工作的原理，以單項為例0A是電動機外使電壓，0e
為電動機的反電勢，0B是0A和0e的合電壓，0P是滯後於合電壓OB的合電
流，它的相位角ZBOP:Za + Z"-racCosA， 0F是當電機空載轉動oe和OA接近
Zn
反相位時滯後電壓OA的角差，也是電機空載時的功率因素coW，當負荷為最 大值時反電勢oe和合電流op相反。
事實和理論都證明一點，內阻越小頻率較高電感越大的電動機，具有較高 的效率，從圖2中可知合電壓0B的大小和方向與R/Zn參餘弦函數值有很大關 系，0P越滯後OA電動機所耗的電功率越少(VICos-)，相反地反電勢oe做 的功卻多。因為0y和oe的夾角是隨著電感的增大而縮小，合電壓OB就增大， 0B越大合電流0P就增大，電動機做的功率oe.opCos180。就增大，這就是改低 頻為高頻的意義所在，對於電動機來說提高功率因素縮小電流和電壓的相角差 是沒有什麼意義的，電動機做功的功率只與自身的反電勢和合電流有關係，而 與功率因素coW沒有關係，coW越大，電動機消耗的電能VIcoW越多，電機的
效率越低。在圖2中
效率=反電勢X電流/電源電壓X電流Cos- 二oe X op/vop Cos々二oe/VCos- ， 所以說提高功率因素coW,對於發電機是有利的，而對於電動機是有反意
義的，(舉個例子說明如果電動機的銅線改用鎢絲做成，安培電流所形成的
電磁場很弱，即R/Zn很大，功率因素coW二0.99，那麼，此電機的耗電功率
為VIcos^0.99VI"VI，而電動機做的功仍是el，它的效率為電感很小的電
機反電勢e/V也很小)。
高頻電在變壓器的能量傳遞過程中，可以縮小變壓器的體積，並不影響變
壓器的特性和變比。利用高頗電流，從發電廠到用戶單位的兩次變壓中，可以
減少3 — 5倍的用銅量和用鐵量以及變壓器的銅報和鐵損。
權利要求1、一種高頻電發電機，其特徵在於發電機的轉子極數為12極，定子繞組中銅線節距為2槽，發電機外部每一項串加一組電容。
專利摘要本實用新型屬於發電機，具體涉及一種高頻發電機，解決了現有發電機存在的用銅量多，溫升高，銅阻耗較大的問題。高頻電發電機，其特徵在於發電機的轉子極數為12極，定子繞組中銅線節距為2槽，發電機外部每一項串加一組電容。本實用新型具有如下有益效果兼顧了水力發電、火力發電兩者技術條件和電動機實用轉速限制等因素所採納的一種較為理想的頻率，可以節省原材料，又可以節省消耗能源，同時降低溫度，提高發電效率，增加同體積電動機的容量。
文檔編號H02K1/22GK201328028SQ20082010672
公開日2009年10月14日 申請日期2008年11月14日 優先權日2008年11月14日
發明者李成亮 申請人:李成亮