专利名称：高频电发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发电机，具体涉及一种高频发电机。
背景技术：
电厂发电机的频率为什么都是50赫呢？在我国，乃至世界许多国家中都 采用这种周期，原因是采用较高的频率就有了较高的阻抗，影响发电机的输出 电流，在火力发电厂的绝大多数发电设备中，发电机的极数是2极，3000转 /分，频率为50赫，由于节距较大，用铜量多，温升高，铜阻耗RI2较大， 乃至输送电力变压器的用铜量体积都较大，相应电动机的用铜量体积都较大。 发明内容
本实用新型为了解决现有发电机存在的上述问题，提供了一种改进的縮短 节距，增加频率，降低温度，减少用铜量及铜阻耗的提高电功率的高频发电机。
本实用新型采用如下技术方案实现
一种高频电发电机，其特征在于发电机的转子极数为12极，定子绕组中铜
线节距为2槽，发电机外部每一项串加一组电容。
本实用新型具有如下有益效果兼顾了水力发电、火力发电两者技术条件 和电动机实用转速限制等因素所采纳的一种较为理想的频率，可以节省原材 料，又可以节省消耗能源，同时降低温度，提高发电效率，增加同体积电动机 的容量。
图1是发电机转子结构图 图2是定子线路短路时三角形平面阻抗图A 图3是定子线路短路时三角形平面阻抗图B 图4是定子线路短路时三角形平面阻抗图C 图5是定子线路短路时三角形平面阻抗图D具体实施方式
参照图1本实用新型是这样实现的，不能降低发电机的转速，应保持原
有转速3000转/分，也就是保持原发电机的输出电压，同时应縮小定子绕组 中的铜线节距的长度，而不减少它的匝数，就是2极改为12极，改极后的
/ = ，><1^ = 300赫，因此是原有50赫的6倍，并且应适当提高功率因素coW 60 2
通过在发电机外部串联电容的方法，减少高频电中的感抗x,，而不是增加导线
中的内阻R，使角差P减少。
为了提高发电机的效率一一增加频率和縮小电阻，也就是增加极数、縮短 节距，再通过串加电容提高功率因数coW。为了解决这些问题，必须改绕成多 极性、短节距线包，如2极改为12极，同时转子极数也相应改成12极， 当发电机的转速保持3000转/分时它的频率就增至300赫，同时感抗增加 近一倍，相角差相应增大，功率因素coW就减小，激磁电流相应增大，但可在 发电机外部串加大容量电容去克服。
本实用新型因为縮小了定子绕组中铜线节距的长度，从而减少了整个发电机的 用铜量及电阻，并且频率提高到6倍，又因为在发电机外部每一项串加一组大 容量的电容，所以容易实现发电机在工作过程中电流，电压的标准输出要求(改 变电容量的大小，就能改变相位差和输出电流)。
同体积发电机改极后它们的输出电压不变。但它们的输出电流会减少一 倍，原因是阻抗增加一倍，降低阻抗使输出电流保持不改频前的电流甚至超出 原来的输出电流呢，就是通过在发电机外部的每一项串加大容量的电容，以抵
消线路中的感抗，从而提高了功率因素coW，提高了发电机输出电流。
图2-5详细说明了发电机转子结构图以及定子线路短路时三角形平面阻抗 图的功率因素变化，和效率变化状况依据本实用新型所解决的关键问题给以论 述。
在直角坐标中，oy表示电压方向，ox表示电感方向，当频率为50赫时，
42极发电机导线内阻R是图二中的AB，阻抗是Zn，感抗是&， M表示电流方 向OA较电压方向oy滞后的角度，当频率为300赫时，导线内阻R是图三中 的A' B'，阻抗是Zn'，感抗是Xl' 二2Xl， 0'为电流方向OA'较电压方向 oy'滞后的角度。
可知短路时发电机所做的有用功率全部是发电机内阻所消耗的功率。
分别是，Rf和R' I' 2 ，因为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
这就是说，发电机在短路时，50周频时发电机的摘出总功VI是300周频
时发电机输出总功VI的2倍，但也说明了 50周频时发电机所消耗的原动力功
是300周频时发电机所消耗的原动力的8倍。它们的效率分别是50周频时
丄F/
;7 = | = ^和300周频时〃 =^_ =珥。这里以VI作为发电机的物出功不太
8适当。
当我们在发电机外部串加大容量电容时，让高频发电机有低频发电机的输 出电流，再去观察它们内阻消耗功的情况如图四中，此时阻抗保持不变，输
出电流及输出视在功率为VI，就不变。只是由于R' =1/2R ，内阻耗功为 1/2RI2,是I^的一半，就是说变为300周频后.保持原有的输出电压和输出 电流则可减少一半的发电机内阻耗，此时的效率为VI/0.5RI、2V/RI，对于大 型的发电机来说，节省一半的内阻耗功率，也是一个不小的数字，如 一台5万 千瓦的发电机可省去250千瓦的温升耗功率，节省了总功率的0.5%。
另外，发电机的功率因数也与所供给的负荷有关系，纯电阻型负荷可以提高 整个线路的功率因素，所有电动机同样可以提高整个线路的功率因素，所以单 从地看高频发电机的功率因素低于低频发电机的功率因素是没有什么意义的，另外，还有功率因家越低，它所消耗的原动力也越少，可以从发电机的效率
U= 「抛Cos0_x腦中证明。 V^VLCos^ +全部损耗
图五可以说明电动机工作的原理，以单项为例0A是电动机外使电压，0e
为电动机的反电势，0B是0A和0e的合电压，0P是滞后于合电压OB的合电
流，它的相位角ZBOP:Za + Z"-racCosA， 0F是当电机空载转动oe和OA接近
Zn
反相位时滞后电压OA的角差，也是电机空载时的功率因素coW，当负荷为最 大值时反电势oe和合电流op相反。
事实和理论都证明一点，内阻越小频率较高电感越大的电动机，具有较高 的效率，从图2中可知合电压0B的大小和方向与R/Zn参余弦函数值有很大关 系，0P越滞后OA电动机所耗的电功率越少(VICos-)，相反地反电势oe做 的功却多。因为0y和oe的夹角是随着电感的增大而縮小，合电压OB就增大， 0B越大合电流0P就增大，电动机做的功率oe.opCos180。就增大，这就是改低 频为高频的意义所在，对于电动机来说提高功率因素縮小电流和电压的相角差 是没有什么意义的，电动机做功的功率只与自身的反电势和合电流有关系，而 与功率因素coW没有关系，coW越大，电动机消耗的电能VIcoW越多，电机的
效率越低。在图2中
效率=反电势X电流/电源电压X电流Cos- 二oe X op/vop Cos々二oe/VCos- ， 所以说提高功率因素coW,对于发电机是有利的，而对于电动机是有反意
义的，(举个例子说明如果电动机的铜线改用钨丝做成，安培电流所形成的
电磁场很弱，即R/Zn很大，功率因素coW二0.99，那么，此电机的耗电功率
为VIcos^0.99VI"VI，而电动机做的功仍是el，它的效率为电感很小的电
机反电势e/V也很小)。
高频电在变压器的能量传递过程中，可以縮小变压器的体积，并不影响变
压器的特性和变比。利用高颇电流，从发电厂到用户单位的两次变压中，可以
减少3 — 5倍的用铜量和用铁量以及变压器的铜报和铁损。
权利要求1、一种高频电发电机，其特征在于发电机的转子极数为12极，定子绕组中铜线节距为2槽，发电机外部每一项串加一组电容。
专利摘要本实用新型属于发电机，具体涉及一种高频发电机，解决了现有发电机存在的用铜量多，温升高，铜阻耗较大的问题。高频电发电机，其特征在于发电机的转子极数为12极，定子绕组中铜线节距为2槽，发电机外部每一项串加一组电容。本实用新型具有如下有益效果兼顾了水力发电、火力发电两者技术条件和电动机实用转速限制等因素所采纳的一种较为理想的频率，可以节省原材料，又可以节省消耗能源，同时降低温度，提高发电效率，增加同体积电动机的容量。
文档编号H02K1/22GK201328028SQ20082010672
公开日2009年10月14日 申请日期2008年11月14日 优先权日2008年11月14日
发明者李成亮 申请人:李成亮