专利名称：一种自并励交流励磁发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电装置，更确切地说是涉及一种自并励交流励磁发电装置。
背景技术：
常规发电机多是采用直流励磁的同步发电机，其发出的交流电的频率为f＝n·p/60Hz，式中n为转子的转速，单位为rpm(转/分钟)，p为同步电机的极对数，取值范围为自然数。因此，常规的直流励磁同步发电机要发出工频50Hz(或60Hz)的交流电，其原动机转速必须被限定在3000rpm(或3600rpm)以内；而当n较低时，只有依靠增加电机极对数p来使f达到工频50Hz(或60Hz)。
交流励磁发电机是一种采用两相或三相交流电进行励磁的发电机，以旋转磁极式电机为例，当其励磁绕组通以某一频率fc的交流电时，会产生一个相对于转子以速度nc＝60·fc/p旋转的磁场，转子本身被原动机拖动相对于定子以速度nr旋转，因此在定子绕组中感生的交流电势的频率取决于转子转速和交流励磁产生的磁场的转速之和(定义与原动机旋转方向一致的转速方向为正向，与之相同为正，反之为负)，即交流励磁发电机发出的交流电的频率为f＝(nr+nc)·p/60。
目前的交流励磁发电机组，其交流励磁电流一般由变频器供给，这有两个缺点一是，变频器输出的电压波形质量不好，导致发电机组发出的交流电电能质量不好；二是，交流励磁系统所需功率较大，因此要求变频器的容量大，从而成本和损耗也相应增加，同时也使得解决电磁兼容问题的难度加大。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足之处，提供一种自并励交流励磁发电装置，该装置结构简单，发出的交流电电能质量好，并且可较容易解决电磁兼容问题，运行可靠性高。
本实用新型提供的一种自并励交流励磁发电装置，该装置包括交流励磁发电机和励磁变压器，励磁变压器的原方由主励磁绕组和控制绕组构成，主励磁绕组的输入端与交流励磁发电机的机端相连，励磁变压器的副方绕组的输出端与交流励磁发电机中励磁绕组的输入端相连，控制绕组由其电源供电。
本实用新型具有以下技术效果(1)当电机转子旋转速度为n时，在交流励磁发电机的机端可以获得频率为f＝n·p/120Hz的稳定交流电输出。
(2)发电机采用励磁变压器实现自并励励磁，无需通过变频器供给全部励磁。
(3)励磁变压器的利用率高。
(4)励磁变压器控制绕组所需容量比例小，其电源可以来自机端、也可以来自其它电源，有利于解决电磁兼容问题。
(5)对于应用于工频电网(50Hz或60Hz)的发电设备，在不需要齿轮箱的情况下，原动机的转速可以高达6000rpm(50Hz)或7200rpm(60Hz)。较高的原动机转速可以使整套发电设备的效率提高。同时励磁变压器的工作频率为电网工频，容易设计和实现。
(6)发出的交流电的波形好。
(7)整套装置结构简单，运行可靠性高。
图1为本实用新型自并励交流励磁发电装置的原理图，图中a为交流励磁发电机机端输出，b为励磁变压器原方励磁绕组输入端，c为励磁变压器副方绕组输出端，d为交流励磁发电机励磁绕组输入，e为励磁变压器原方控制绕组输入端。
图2为励磁变压器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型进一步详细叙述如下如图1所示，本实用新型包括交流励磁发电机1和励磁变压器2。交流励磁发电机1可以采用旋转磁极式，也可以采用旋转电枢式，磁极和电枢可以为三相或多相。
图2是本实用新型自并励交流励磁发电装置的励磁变压器2，其绕组可以如图接成星形，也可以接成三角形。
励磁变压器2是一个在原方带有控制绕组6的三相或多相(与交流励磁发电机对应)电力变压器。交流励磁发电机的励磁绕组与励磁变压器的副方绕组4相连；励磁变压器的原方主励磁绕组5的输入端b接至交流励磁发电机1的机端输出a，励磁变压器2的副方绕组4的输出端c与交流励磁发电机中励磁绕组的输入端d相连，而其控制绕组6的输入端与控制绕组电源相连。控制绕组电源可以采用带直流电源环节的全功率变换装置，也可以是其它形式的可控制交流电源。励磁变压器2的变比取决于交流励磁发电机1的机端电压的大小和交流励磁发电机1所需励磁电压的大小。通过调节励磁变压器2的控制绕组6输入量的幅值和相位，从而控制交流励磁发电机1的运行。
稳态运行时，交流励磁发电机1的励磁主要由变压器主励磁绕组5从机端取电源提供，交流励磁发电机1发出频率为f＝n·p/120Hz的交流电，提供给发电机励磁绕组的交流电的频率亦为f＝n·p/120Hz。控制绕组6主要是起调节作用，以及在交流励磁发电机1起励时为之提供初始励磁。控制绕组6的电源可以采用带直流电源环节的全功率变换装置，也可以是其它形式的可控制交流电源。
下面对本实用新型具体实施举两个例子。
例150Hz自并励交流励磁发电装置当交流励磁发电机采用1对极时，为了发出50Hz交流电，其原动机应拖动交流励磁发电机转子以6000rpm的速度正向旋转。通过励磁变压器输入到发电机励磁绕组的是50Hz的交流电，通过相序选择，可以使由发电机励磁绕组建立的主磁场相对转子以n1＝60·f/p＝3000rpm的速度反方向旋转，由于交流励磁发电机转子本身以6000rpm的速度正向旋转，因此发电机电枢绕组以相对速度为3000rpm切割主磁场，从而感应发出频率为f＝n2·p/60＝3000·1/60＝50Hz的交流电。
同理，如果交流励磁发电机采用2对极，则为了发出50Hz的交流电，原动机应拖动发电机转子以3000rpm的速度旋转。
例260Hz自并励交流励磁发电装置当交流励磁发电机采用1对极时，为了发出60Hz交流电，其原动机应拖动发电机转子以7200rpm的速度正向旋转。通过励磁变压器输入到发电机励磁绕组的是60Hz的交流电，通过相序选择，可以使由发电机励磁绕组建立的主磁场相对转子以n1＝60·f/p＝3600rpm的速度反方向旋转，由于发电机转子本身以7200rpm的速度正向旋转，因此发电机电枢绕组以相对速度为3600rpm切割主磁场，从而感应发出频率为f＝n2·p/60＝3600·1/60＝60Hz的交流电。
同理，如果交流励磁发电机采用2对极，则为了发出60Hz的交流电，原动机应拖动发电机转子以3600rpm的速度旋转。
权利要求1.一种自并励交流励磁发电装置，其特征在于该装置包括交流励磁发电机(1)和励磁变压器(2)，励磁变压器(2)的原方由主励磁绕组(5)和控制绕组(6)构成，主励磁绕组(5)的输入端(b)与交流励磁发电机(1)的机端(a)相连，励磁变压器(2)的副方绕组(4)的输出端(c)与交流励磁发电机中励磁绕组的输入端(d)相连，控制绕组(6)由其电源供电。
专利摘要本实用新型公开了一种自并励交流励磁发电装置，该装置包括交流励磁发电机和励磁变压器，励磁变压器的原方由主励磁绕组和控制绕组构成，主励磁绕组的输入端与交流励磁发电机的机端相连，励磁变压器的副方绕组的输出端与交流励磁发电机中励磁绕组的输入端相连，控制绕组由其电源供电。本实用新型通过调节励磁变压器的控制绕组输入量的幅值和相位，可以改变输入到交流励磁发电机的励磁，从而控制发电机的运行。因此，当电机转子旋转速度为n时，在交流励磁发电机的机端可以获得频率为f＝n·p/120Hz的稳定交流电输出。本实用新型还具有励磁变压器的利用率高、发出的交流电的波形好，以及结构简单，运行可靠性高等特点。
文档编号H02K19/16GK2681439SQ20042001696
公开日2005年2月23日 申请日期2004年1月14日 优先权日2004年1月14日
发明者王丹, 毛承雄, 陆继明, 范澍, 万毅 申请人:华中科技大学