一種發電裝置及其工作方法

2023-05-19 08:25:36

專利名稱：一種發電裝置及其工作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電裝置及其工作方法，屬於發電裝置及其工作方 法技術領域。
背景技術：
目前，現有的發電裝置幾乎都是三相同步發電機，同步發電機運行 時由原動機驅動，把機械能轉換為電能。同步發電機由定子和轉子兩個 基本部分組成，定子由機座、定子鐵心和三相繞組組成，這部分也常稱 電樞。同步電機的轉子是磁極，其鐵心上繞有勵磁繞組，用直流勵磁， 這樣就使發電機結構複雜，造價提高。
當發電機負荷由空載到滿載變化時，由於負載性質不同，電樞電流 在發電機內所產生的電樞反應也不同，使發電機端電壓發生變化。為此， 隨著負載的增加，必須相應調節勵磁電流以使發電機端電壓差不多保持 不變。這樣就必須在發電機的控制系統中設置自動電壓調整裝置，使線 路複雜化，同時，為了獲得恆定的交流電頻率和電壓，必須在原動機中 設置調速裝置，以獲得穩定的轉速，使原動機構造也變得複雜。
眾所周知，鼠籠式電動機有一種制動叫做反饋制動，即當轉子轉速 超過旋轉磁場的轉速時，產生制動轉矩，電動機便以某一轉速等速轉動， 這時電動機實際上已轉入發電機運行。

發明內容
本發明的目的在於解決上述已有技術存在的不足之處，提供一種結 構設計簡單合理，所需調整及控制設備少，線路簡捷，成本低，易於操 作的發電裝置及其工作方法。
本發明是通過以下技術方案來實現的
一種發電裝置，其特殊之處在於包括發電機1及驅動發電機1運行 的原動機2，發電機1與原動機2之間安裝有合閘開關，合閘開關包括
安裝於發電機1及原動機2之間的轉速感應器3、與轉速傳感器3相連 接的信號放大及執行器4、以及與發電機1及信號放大及執行器4相連接的閘刀開關5。
所述原動機為風機或柴油機。 一種發電裝置的工作方法，包括以下步驟
1、 轉速傳感器3檢測當前原動機2的轉速是否超過三相交流電流在 發電機1內所產生的旋轉磁場轉速，若原動機2的轉速超過三相交流電 流在發電機1內所產生的旋轉磁場轉速時，利用信號放大及執行器4將 閘刀開關5合上，向發電機1的定子三相繞組提供電壓及電流，產生一 旋轉磁場；
2、 發電機1的轉子在原動機2的帶動下切割旋轉磁場，在轉子繞組 內產生電流，並產生一個與旋轉磁場同步的磁場，該磁場就如同步發電 機中勵磁磁場一樣，使定子繞組產生感應電動勢和感應電流輸出，將機 械能轉變為電能。
本發明具有如下優點
1) 採用異步電動機作為發電裝置使其結構簡單；
2) 發電裝置工作時其電路直接併入三相交流電網，故不需要電壓調 整裝置，也不需要並聯運行時電壓、頻率及相位、有功功率和無功功率 等的調整，所需調整及控制設備少，線路簡單，易於操作；
3) 如上所述，當轉子轉速越快，則就有越多的機械能轉換為電能， 不需要控制原動機在某一穩定轉速下運轉，而只需限制其最大轉速，故 使原動機構造也變得簡單。
4) 整個發電裝置系統成本低。


圖l:本發明一種發電裝fe的結構示意圖； 圖2:電動機運行模式定子繞組電壓、電動勢矢 圖3:發電機運行模式定子繞組電壓、電動勢矢 圖中1、發電機，2、原動機，3、轉速傳感器 執行器、5、合閘開關。
具體實施例方式
以下參考附圖給出具體實施方式
，對本發明做進一步的說明。 實施例1
量圖；量圖。
，4、信號放大器及本實施例的一種發電裝置參考附圖1-3，包括發電機1及驅動發電 機1運行的原動機2，發電機1與原動機2之間安裝有合閘開關，合閘 開關包括安裝於發電機1及原動機2之間的轉速感應器3、與轉速傳感 器3相連接的信號放大及執行器4、以及與發電機1及信號放大及執行 器4相連接的閘刀開關5，原動機為風機或柴油機。
一種發電裝置的工作方法，包括以下步驟
1、 轉速傳感器3檢測當前原動機2的轉速是否超過三相交流電流在 發電機1內所產生的旋轉磁場轉速，若原動機2的轉速超過三相交流電 流在發電機1內所產生的旋轉磁場轉速時，利用信號放大及執行器4將 閘刀開關5合上，向發電機1的定子三相繞組提供電壓及電流，產生--旋轉磁場；
2、 發電機1的轉子在原動機2的帶動下切割旋轉磁場，在轉子繞組 內產生電流，並產生一個與旋轉磁場同步的磁場，該磁場就如同步發電 機中勵磁磁場一樣，使定子繞組產生感應電動勢和感應電流輸出，將機 械能轉變為電能。
由圖2可以看出，當電動機從帶有某 -負載穩定運轉逐漸變為空轉， 伴隨著轉子轉速的增大，轉子繞組內感抗隨感應電動勢頻率的下降而減 小，故其感應電流與感應電動勢的相位角逐漸減小，導致定子線圈電壓 與電流的相位角從某一相位角逐漸增大至90。，在矢量圖上可看作電流 矢量不動，電壓矢量隨著負載的減小而離開電流矢量，同時電流值也逐 漸減小，轉子繞組導線以慢於旋轉磁場轉速並與旋轉磁場相同轉向而切 割磁力線產生一逐漸減小的感應電動勢矢量和感應電流矢量，當電動機 轉速由於某種原因上升至與旋轉磁場轉速相等時，旋轉磁場與轉子轉速 相等，轉子繞組不切割旋轉磁場，因此感應電動勢變為零，此時電機電 路就相當於一個帶鐵心的感應線圈。當轉子轉速繼續增大，超過旋轉磁 場轉速，轉子繞組反向切割磁力線，根據右手定則，產生與前述相反的 感應電動勢。這時轉子內的狀況為轉子繞組導線以快於旋轉磁場轉速 並與旋轉磁場相同轉向運動，在磁場作用下，繞組內電子受沿導線方向 的洛侖茲力作用並在此力作用下產生一電子流，將繞組導線的動能轉化 為電能。這裡將以一定速度V運動的導線看作電子流的一個分量。這樣
就能更好的理解洛侖茲力總的來說並不做功，但作宏觀討論時往往把它 分為兩部分f和f'，即f與繞組導線內的電子流運動方向相同，而f'則與繞組導線的運動方向相反，其中每一部分都做了功，兩個功的代數 和為零的解析，圖3為發電機運行模式定子繞組電壓、電動勢矢量圖。
這樣，由轉子繞組電流產生磁場，通過磁場耦合，象發電機一樣， 將機械能源源不斷地轉變為電能輸入電網，隨著轉速的繼續增大，轉子 繞組內的感應電動勢和感應電流也逐漸增大，且其頻率也逐漸增大，阻
抗及阻抗角增大；電樞繞組內由轉子磁場引起的感應電動勢也逐漸由電 流矢量方向向旋轉方向移動，轉速越快，感應電動勢與電流間的相位角 (即功率角s )越大，輸出的電功率越多，同時，轉子繞組上受到阻力 矩(即安培力矩)越大，當阻力矩等於動力矩時，發電機就在某一轉速 下穩定運行。 '
本實施例結構設計合理，控制設備少，線路簡單，易於操作，成本 低廉。
權利要求
1、一種發電裝置，其特徵在於包括發電機(1)及驅動發電機(1)運行的原動機(2)，發電機(1)與原動機(2)之間安裝有合閘開關，合閘開關包括安裝於發電機(1)及原動機(2)之間的轉速感應器(3)、與轉速傳感器(3)相連接的信號放大及執行器(4)、以及與發電機(1)及信號放大及執行器(4)相連接的閘刀開關(5)。
2、 按照權利要求l所述一種發電裝置，其特徵在於所述原動機(2) 為風機或柴油機。
3、 按照權利要求1或2任一權利要求所述一種發電裝置的工作方法，其特徵在於包括以下步驟1) 轉速傳感器(3)檢測當前原動機(2)的轉速是否超過三相交流 電流在發電機(1)內所產生的旋轉磁場轉速，原動機(2)的轉速超過 三相交流電流在發電機(1)內所產生的旋轉磁場轉速時，利用信號放大 及執行器4將閘刀開關(5)合上，向發電機(1)的定子三相繞組提供 電壓及電流，產生一旋轉磁場；2) 發電機(1)的轉子在原動機(2)的帶動下切割旋轉磁場，在轉 子繞組內產生電流，並產生一個與旋轉磁場同步的磁場，該磁場與同步 電機中勵磁磁場作用一樣，使定子繞組產生感應電動勢和感應電流輸出， 將機械能轉變為電能。
全文摘要
本發明涉及一種發電裝置及其工作方法，屬於發電裝置及其工作方法結構技術領域。一種發電裝置，包括發電機及驅動發電機運行的原動機，在發電機與原動機之間安裝有合閘開關，合閘開關包括安裝於發電機及原動機之間的轉速感應器、與轉速傳感器相連接的信號放大及執行器、以及與發電機及信號放大及執行器相連接的閘刀開關。工作方法包括以下步驟1)閘刀開關自動合上，向定子三相繞組提供電壓及電流，產生一旋轉磁場；2)轉子在原動機的帶動下切割旋轉磁場，轉子繞組內產生電流，並產生一與旋轉磁場同步的磁場，使定子繞組產生感應電動勢和感應電流輸出，將機械能轉變為電能。本發明結構設計合理，控制設備少，線路簡單，易於操作，成本低廉。
文檔編號H02K7/18GK101635483SQ20091001768
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月20日 優先權日2009年8月20日
發明者高振輝 申請人:高振輝