專利名稱:一種同步發(fā)電機(jī)自勵磁馬鞍形諧波繞組的制作方法
本實(shí)用新型屬于同步發(fā)電機(jī)自勵磁電源繞組的改進(jìn)。
本實(shí)用新型作出以前，同步發(fā)電機(jī)的自勵磁諧波繞組有三次諧波繞組，這種繞組是發(fā)電機(jī)定子槽中的附加繞組，通常嵌放在主繞組的上面，槽楔的下面，其線圈節(jié)距為主繞組整節(jié)距的三分之一，每只線圈的匝數(shù)相等，利用這個繞組切割發(fā)電機(jī)氣隙磁場中的三次諧波磁密，產(chǎn)生150周的三次諧波電勢，經(jīng)過整流后，供給發(fā)電機(jī)磁場繞組勵磁。
三次諧波繞組用于同步發(fā)電機(jī)的自激，發(fā)電機(jī)存在著自勵磁功率不足，主繞組電勢波形差，中性線電流大，并聯(lián)運(yùn)行不穩(wěn)定，重載部分的外特性差的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型就是針對這些缺點(diǎn)作了改進(jìn)，從而在一定程度上解決了這些問題。
本實(shí)用新型的要點(diǎn)在于馬鞍形諧波繞組由兩種匝數(shù)的線圈組成，第一線圈和第二線圈是按照第二線圈、第一線圈、第二線圈，第二線圈、第一線圈、第二線圈，……，第二線圈、第一線圈、第二線圈的相互位置關(guān)系嵌放在發(fā)電機(jī)定子槽中，第一線圈的匝數(shù)與第二線圈的匝數(shù)的比是二分之一，或者略小于二分之一。由于該繞組的這種結(jié)構(gòu)特征與三次諧波繞組不同，而線圈節(jié)距和連接方式仍與三次諧波繞組相同。因此，當(dāng)該繞組切割發(fā)電機(jī)氣隙磁場中的磁密時，就會同時產(chǎn)生基波電勢和三次諧波電勢。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)匝數(shù)比等于二分之一或者略小于二分之一時，該繞組產(chǎn)生的電勢波形是馬鞍形，其凹部最低點(diǎn)落在示波器的X軸上。利用描點(diǎn)作圖的方法，將初相位相同，幅值相等的基波和三次諧波圖形描點(diǎn)迭加，其作成的波形圖與馬鞍形諧波繞組輸出的電勢波形狀基本一致。由此得出，馬鞍形諧波繞組切割發(fā)電機(jī)氣隙磁場中的磁密，可產(chǎn)生初相位相同，幅值相等的基波和三次諧波電勢。這兩種電勢在交流側(cè)迭加成馬鞍形諧波電勢，經(jīng)整流裝置整流后，可供給發(fā)電機(jī)磁場繞組勵磁。
本實(shí)用新型不是象三次諧波繞組那樣用增加三次諧波磁勢、磁密和繞組總匝數(shù)的辦法來提高輸出電勢，增加輸出功率，而是通過改變繞組結(jié)構(gòu)的辦法，在三次諧波電勢中迭加進(jìn)基波電勢，使繞組輸出電勢增大到2]]>倍，增加輸出功率。從而可以改善目前三次諧波自勵磁發(fā)電機(jī)的磁極極形，將零點(diǎn)七三左右的極弧系數(shù)減小，直到三分之二，這樣就可使發(fā)電機(jī)氣隙磁場磁密趨于正弦分布，發(fā)電機(jī)主繞組相電勢中的諧波份量得以削弱，輸出更加接近正弦形的電勢波形，從而使中性線電流減小，發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性提高。氣隙比增大所導(dǎo)致的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，最大氣隙處的磁飽和程度小于最小氣隙處，發(fā)電機(jī)重載時，氣隙磁密受飽和度的限制，電樞反應(yīng)使最大氣隙處的磁密增加速率大于最小氣隙處，諧波磁密猛增，馬鞍形諧波繞組中諧波電勢猛增，從而加強(qiáng)了自勵磁的復(fù)勵性能，相對于氣隙比等于一的三次諧波自勵磁發(fā)電機(jī)來說，提高了重載部分的外特性。
圖中，1為發(fā)電機(jī)定子的第一槽，4為發(fā)電機(jī)定子的第四槽，5為發(fā)電機(jī)定子的第五槽，8為發(fā)電機(jī)定子的第八槽，45為發(fā)電機(jī)定子的第四十五槽，48為發(fā)電機(jī)定子的第四十八槽，49為發(fā)電機(jī)定子主繞組線圈，50為發(fā)電機(jī)馬鞍形諧波繞組第二線圈，51為發(fā)電機(jī)馬鞍形諧波繞組第一線圈，52為發(fā)電機(jī)主磁極，53為發(fā)電機(jī)定子槽槽齒。
本實(shí)用新型的實(shí)施主要是運(yùn)用公式W13＝W1U13／U1K13，W′＝W13／10P，W＝2W′運(yùn)算求出第一線圈的匝數(shù)W′，第二線圈的匝數(shù)W，然后將線圈按照如附圖所示的第一線圈和第二線圈的相互位置關(guān)系嵌放在發(fā)電機(jī)定子槽中。公式中的W1為發(fā)電機(jī)主繞組一相串連的總匝數(shù)，U13為馬鞍形諧波繞組輸出電壓，U1為發(fā)電機(jī)主繞組相電壓，K13為馬鞍形諧波繞組綜合系數(shù)，W13為馬鞍形諧波繞組一相串連的總匝數(shù)，P為主磁極對數(shù)。
例如已知發(fā)電機(jī)的額定電壓U1＝230伏，勵磁電壓Ud＝30伏，P＝2，定子總槽數(shù)Z＝48槽，W1＝80匝，極弧系數(shù)α＝ 2/3 ，最小氣隙δmin＝2毫米，最大氣隙δmax＝3毫米，采用馬鞍形諧波繞組實(shí)現(xiàn)自勵磁。
第一步求K15。K15＝29]]>Ky3(3－4sin2θ)，其中Ky3是三次諧波繞組短距系數(shù)。因?yàn)榫€圈節(jié)距＝Z／2P×3＝48／2×2×3＝4槽，取短節(jié)距3槽，則Ky3＝Sin(90°× 3/4 )＝0.9239。
θ是主磁場近似梯形磁密波，波形徒變部分的寬度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式θ＝90°(1－ (αδmin)/(δmax) )求出θ＝50°。
由此求的Ky3、θ的值求出K13＝0.0947825。
第二步求U15。U13＝Kφ(Ud＋4)，其中Kφ是波形因素，略等于1.178，Ud＝30伏，4是碳刷與硅管壓降的和，由此可以求出U13＝40.052伏。
第三步求W13。W13＝W1U13／U1K13＝80×40.052／230×0.0947825≈147匝。
第四步求W′、W。W′＝W13／10P＝147／10×2＝7.35，W＝2W′＝7.35×2＝14.7，取W′＝7匝，W＝15匝，按照附圖所示的位置關(guān)系，第一線圈共有4只，第二線圈共有8只，則實(shí)際馬鞍形諧波繞組一相串連的總匝數(shù)W13是148匝。
如附圖所示，第一線圈嵌放在發(fā)電機(jī)定子的5和8、17和20、29和32、41和44槽中；第二線圈諧放在發(fā)電機(jī)定子的1和4、9和12、13和16、21和24、25和28、33和36、37和40、45和48槽中。相鄰線圈按通常尾接尾，頭接頭相連。
權(quán)利要求
1.一種同步發(fā)電機(jī)自勵磁馬鞍形諧波繞組，它由節(jié)距等于主繞組整節(jié)距三分之一的線圈組成，其特征在于所說的繞組設(shè)有第一線圈[51]和第二線圈[50]，這兩種線圈按照第二線圈、第一線圈、第二線圈，第二線圈、第一線圈、第二線圈，……，第二線圈、第一線圈、第二線圈的相互位置關(guān)系嵌放在發(fā)電機(jī)定子槽中，第一線圈與第二線圈的匝數(shù)比等于二分之一，或者略小于二分之一。
專利摘要
一種同步發(fā)電機(jī)自勵磁馬鞍形諧波繞組，它設(shè)有第一線圈和第二線圈，這兩種線圈按照第二線圈、第一線圈、第二線圈，第二線圈、第一線圈、第二線圈，……，第二線圈、第一線圈、第二線圈的次序嵌放在發(fā)電機(jī)定子槽中，第一線圈與第二線圈的匝數(shù)比等于二分之一，或者略小于二分之一。該繞組用于同步發(fā)電機(jī)的自激，增大了勵磁功率，改善了目前諧波自勵磁發(fā)電機(jī)相電壓的波形，減小了中性線電流，提高了并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性和重載部分的外特性。
文檔編號H02K3/12GK86202001SQ86202001
公開日1988年3月2日 申請日期1986年4月10日
發(fā)明者顏仲愚 申請人:顏仲愚導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan