專利名稱：一種輸出頻率可任意改變的發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電工學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)電設(shè)備，特別涉及的是一種交流發(fā)電機(jī)。
現(xiàn)有的交流同步發(fā)電機(jī)的構(gòu)成包括由定子鐵芯和對(duì)稱設(shè)置在定子鐵芯中的三相繞組構(gòu)成的電樞、設(shè)在電樞中的由轉(zhuǎn)子鐵芯磁極和套在磁極上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，(《電工學(xué)》中冊(cè)第二十七章～第二十九章，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電工學(xué)教研室編，水利電力出版社出版)，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流由直流電源供給，當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，就得到了一個(gè)在空間按正弦規(guī)律分布的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)則在定子繞組中感應(yīng)產(chǎn)生正弦交流電動(dòng)勢(shì)，向負(fù)載輸出電能。我們知道，這種發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電的頻率f與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n之間呈 關(guān)系，為保證頻率f恒定在國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值上，目前的做法是不論負(fù)載變化如何均使發(fā)電機(jī)保持在額定轉(zhuǎn)速下工作，造成很大浪費(fèi)，這是其一。其二是這種發(fā)電機(jī)在以風(fēng)力，潮夕能這類自然界中不穩(wěn)定的能源做動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n的不穩(wěn)定，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)所輸出的交流電頻率也不穩(wěn)定，須經(jīng)龐大的整流、變頻設(shè)備處理后才能供用電器使用，設(shè)備投資大，使用成本高。其三是對(duì)于那些需要大范圍變速的用電設(shè)備，特別是那些遠(yuǎn)離輸電網(wǎng)、或者是無(wú)法與輸電網(wǎng)相駁接的用電設(shè)備，如內(nèi)燃機(jī)車、船舶、鉆探機(jī)械等上的拖動(dòng)系統(tǒng)，目前比較先進(jìn)的做法則是采用變頻變速技術(shù)的交—直—交施動(dòng)系統(tǒng)，即在發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間設(shè)置一套整流—逆變裝置，將發(fā)電機(jī)輸出的恒定頻率按電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要求加以改變。這套整流—逆變裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)十分昂貴，且功率損耗大。對(duì)功率太大的電動(dòng)機(jī)，所需匹配的逆變器制造還十分困難，甚至無(wú)法達(dá)到。
本實(shí)用新型的目的旨在克服現(xiàn)有發(fā)電機(jī)的上述不足，提供一種其輸出的交流電的頻率可不受轉(zhuǎn)速影響，且可根據(jù)負(fù)載的要求任意可調(diào)的發(fā)電機(jī)。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)改變勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁方式這一技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型的發(fā)電機(jī)包括由定子鐵芯和對(duì)稱設(shè)在定子鐵芯中的三相繞組構(gòu)成的電樞、設(shè)在電樞中的由轉(zhuǎn)子鐵芯磁極和套在磁極上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，本實(shí)用新型的特征是所述的勵(lì)磁繞組為一可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁繞組，在勵(lì)磁繞組的輸入端還接有一勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)換控制裝置。所述的可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁繞組可以由三相轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成，也可以由兩相轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成，勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)換控制裝置為一個(gè)其輸出電流的頻率，電壓可以調(diào)節(jié)的控制裝置，它的作用是給勵(lì)磁繞組提供一個(gè)頻率、電壓可調(diào)的勵(lì)磁電流?？梢圆捎矛F(xiàn)有的由成都市佳靈電氣制造公司生產(chǎn)的變頻控制器擔(dān)任。
本實(shí)用新型的發(fā)電機(jī)工作過(guò)程描述如下同現(xiàn)有的同步發(fā)電機(jī)一樣，勵(lì)磁電流可由一附設(shè)電源供給，經(jīng)變頻控制器轉(zhuǎn)換為一個(gè)其頻率、相序可控的三相交流電作為勵(lì)磁電流輸給勵(lì)磁繞組，即在勵(lì)磁繞組中形成一個(gè)其旋轉(zhuǎn)速度受勵(lì)磁電流的頻率所控制、旋轉(zhuǎn)方向受勵(lì)磁電流相序所控制的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，切割磁力線，在定子繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)輸出。從電工學(xué)原理可知，利用變頻控制器來(lái)改變輸給勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流的頻率，使所形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度也隨之發(fā)生改變，因而也可使發(fā)電機(jī)的輸出頻率得以改變。利用勵(lì)磁電流頻率可控制發(fā)電機(jī)的輸出頻率這一特性，就可以通過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與勵(lì)磁電流頻率的適當(dāng)匹配來(lái)使發(fā)電機(jī)工作在任意恒定值上，構(gòu)成一個(gè)其輸出頻率不受轉(zhuǎn)速影響的恒頻發(fā)電機(jī)；也可以在轉(zhuǎn)速不變的情況下使發(fā)電機(jī)的輸出頻率改變，構(gòu)成一個(gè)恒功率變頻發(fā)電機(jī)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.在負(fù)載減小時(shí)，可降低原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)提高勵(lì)磁電流的頻率以維持發(fā)電機(jī)的輸出頻率不變，既滿足了用電設(shè)備對(duì)頻率的要求，也減小了發(fā)電機(jī)的輸出功率，避免了浪費(fèi)；2.在以風(fēng)力、潮夕能為動(dòng)力的發(fā)電系統(tǒng)中，可利用變頻器根據(jù)轉(zhuǎn)速的變化提供相應(yīng)的勵(lì)磁電流頻率，以保證發(fā)電機(jī)的輸出頻率無(wú)論在任何轉(zhuǎn)速下都保持在一要求的恒定值上，隨時(shí)可并入電網(wǎng)或滿足用電設(shè)備的要求。省略了整流—調(diào)頻部分，節(jié)約了龐大的設(shè)備投資。
3.對(duì)一些如電動(dòng)機(jī)之類的可變頻控制的用電器，則可根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出頻率供變頻調(diào)速使用，省略了原交—直—交拖動(dòng)系統(tǒng)中的整流—逆變部分，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，成本降低，功效提高。
4.增設(shè)一反饋機(jī)構(gòu)，將發(fā)電機(jī)的有關(guān)參數(shù)反饋回變頻控制器，則可利用變頻控制器實(shí)現(xiàn)各種需要的控制，如，將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、電壓、頻率反饋回變頻控制器，則可實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定的電壓、穩(wěn)定的頻率、V/F控制、磁通矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等等。
5.功效高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，勵(lì)磁功率僅為發(fā)電機(jī)功率的2％左右。
以下結(jié)合附圖給出實(shí)施例。


圖1為本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，電樞1可沿用現(xiàn)有的同步發(fā)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)形式，轉(zhuǎn)子2則可采用異步電動(dòng)機(jī)的繞線轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上的三相繞組則為勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)換控制器3則選用變頻控制器擔(dān)任，其輸出端與磁繞組的輸入端相接。勵(lì)磁繞組的輸入端也可借用現(xiàn)有的滑環(huán)式接入形式。工作時(shí)由原動(dòng)機(jī)5帶動(dòng)轉(zhuǎn)子2，勵(lì)磁電流則可由一附設(shè)電源4供給變頻控制器3，再由變頻控制器3輸給勵(lì)磁繞組。
變頻控制器3在本實(shí)施例中選用市售的JP6C型變頻控制器，其輸入端R、S、T與附設(shè)電源4的輸出端對(duì)應(yīng)相接，輸出端U、V、W分別與三相轉(zhuǎn)子繞組的輸入端相接。
權(quán)利要求1.一種輸出頻率可任意改變的發(fā)電機(jī)，包括由定子鐵芯和對(duì)稱設(shè)在定子鐵芯中的三相繞組構(gòu)成的電樞，設(shè)在電樞中的由轉(zhuǎn)子鐵芯磁極和套在磁極上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的勵(lì)磁繞組為一可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁繞組，在勵(lì)磁繞組的輸入端還接有一勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)換控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的輸出頻率可任意改變的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)換控制裝置為變頻控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的輸出頻率可任意改變的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁繞組由三相轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的輸出頻率可任意改變的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁繞組由二相轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1或2所述的輸出頻率可任意改變的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的變頻控制器為JP6C型變頻控制器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的是電工學(xué)領(lǐng)域的發(fā)電機(jī)。其構(gòu)成包括由定子鐵芯和對(duì)稱設(shè)在定子鐵芯中的三相繞組構(gòu)成的電樞、設(shè)在電樞中的由轉(zhuǎn)子鐵芯磁極和套在磁極上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，所述的勵(lì)磁繞組為一可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁繞組，其輸入端還接有一勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)換控制裝置。通過(guò)勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)換控制裝置將勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)換為一個(gè)頻率、相序均可控制的交流勵(lì)磁電流，以改變勵(lì)磁電流的頻率、相序來(lái)改變所形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度和方向，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)輸出頻率的可調(diào)。
文檔編號(hào)H02P9/00GK2241944SQ96209999
公開日1996年12月4日 申請(qǐng)日期1996年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月15日
發(fā)明者吳加林 申請(qǐng)人:吳加林