本发明专利技术根据电机的实用转速，提出了以300赫兹为依据的高频电力系统，可以节省能源，降低热损耗和附加损耗，其特征在于多极性、短节距、短磁路、铜阻小、转速高的大容量高效率，包括所有交流电动机和变压器的高频应用。推论了功率因素和效率的关系式η＝e÷Vcosθ；以及电压、反电势、合电压和合电流的电气相位坐标图〖如附图(3)〗。
【技术实现步骤摘要】
：本专利技术所涉及的是现代电力系统发电机、变压器、电动机关于提高频率和效率及容量方面的
，是一种改进的技术方案，本专利技术所指的高频是针对电力系统中的50赫兹交流电能够提高数倍以上的一种频率，如300赫兹。
技术介绍
：电厂发电机的频率为什么都是50赫兹呢？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，影响发电机的输出功率，并且由于功率因素较低需要较高的激磁电压等不利因素，这些问题通过给发电机三相输出线路串加大容量电容就能够克服。在火力发电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赫兹，其它内燃机或水力发电的极数是4极、6极，但因极数的增多而使它们的转速控制在4极发电机的转速1500转/分左右，6极发电机的转速1000转/分左右，它们的共同点是输出的频率都是50赫兹，因为频率f＝极数/2×转速，而且都是三相，它们的不同点是随着极数的增加，转速依次降低，容量(与同体积的2极发电机相比)依次减小。2极发电机较同体积的多极发电机节距较大，用铜量较多，温升高，铜阻耗RI2较大，乃至输送电力的变压器用铜量体积都较大，相应2极电动机的用铜量及铜损都大。
技术实现思路
：提高电力发电厂的频率，也就是增加发电机的极数、缩小节距、减少铜阻耗和附加损耗，从而达到提高整体电力变压器、电动机的容量和效率。附图说明：图1是12极发电机转子结构简图。图2是12极发电机定子绕组三相72槽线路展开图。图3是电动机在运行时定子线路的电压、反电势、合电压、合电流的电气相位坐标示意图。具体实施方式：提高发电机的频率就是把现有的二极发电机改绕成12极，保持较高的转速50转/秒，并且给发电机的三相输出分别串加大容量电容，进一步提高发电机的输出功率。对于具体的三相交流发电机，如果极数是12极，不管大小定子槽数不得少于36槽，也就是每极每相各占一槽；转子磁极必须是12极，即6个N极和6个S极相互间隔组成。小型发电机的转子可由永磁铁组成，大型的需用电磁式转子，如附图(1)所示。如果定子槽数是72槽，那么12极三相，每极每相各占2槽。不管多少槽，12极必须除以12，不管是单相，还是三相或二相，每极的槽数必须除以相数，这些都是机电设计方面的基本常识。附图(2)是12极三相72槽线路展开图，因图形较长，只给出其中的6极，a-X，b-Y，c-Z，分别是三相线路的相序，改极以后磁极增多，线圈均匀分布在整个铁芯内部，包括转子磁极，它的电磁效应提高，用铜量减少，温升耗降低，效率提高，阻抗虽然增加，但可通过发电机的三相输出串加电容的方法克服(传统的认识观点以为阻抗是一个不利因素，加以克服。但阻抗表现为电感的存在，表现自感电势的优越性，高频电的效率就体现在线圈有较大的自感电势)，高频发电机的空载电压输出可以套用现有的感应电势公式：E＝4.44fWφ×10-8。关于高频电在变压器、电动机中的应用，本次申请不作详细论述，可参考2002年以后的再先申请修改文本。如果现有50赫兹的变压器要使用300赫兹的交流电，频率提高了6倍，而承载电压至少可以达到5倍，但输出功率可以达到6倍以上。从以往的小型实验显示，就同一变压器分别输入50赫和265赫的交流电，以单相为例实验数据如下。负载是纯电阻，功率因素等于1。小变压器铜阻:R1=16ΩR2=0.6Ω]]>50He空载负载时负载电流比小变压器铜阻不变R1=16ΩR2=0.6Ω]]>265He空载时负载时电流比50赫损耗率：P50＝[(输入-输出)÷输入]×100％＝[1.96÷4.4]×100％＝44.5％265赫损耗率：P265＝[(输入-输出)÷输入]×100％＝[(28.165-27.104)÷28.165]×100％＝3.767％可以看出高频的损耗率不足低频的1/10，就是说提高频率的倍数在变压器的应用中，容量倍增，效率显著提高，同时证明附图(3)的理论，消耗较少的有功功率，做较大的功率，功率因素和效率成反比关系。在电力系统中，电动机占有重要的比例，那么，为什么要提高频率，采用多极电机，它在三相感应电机中有何重要的优点呢？下面结合附图(3)详细说明电动机的特性，功率因素和效率的关系。从事过电机修理的人都知道，对于同体积的2极电机和6极电机相比较，2极电机转速高、功率较大、用铜多、价格也贵，但发热量较大，而6极电机转速较低、功率小、用铜量少、价格也便宜、发热量也少，这些都是事实，但却是表面现象。对于用电磁场做功的电机来说，电磁效应越好的电机它的效率越高，电磁效应就是安匝电流产生的磁通总量，在电机中节距较小的多极电机用铜少，磁效应反而好，因为多极电机的转矩较大，即磁通总量较大(同体积电机比较)，这些情况足以证明多极电机优胜于2极电机。多极电机如果提高频率有2极电机的转速，那么它的容量和效率将大大超过现有的二极电机，300赫兹的电力系统将淘汰现代的2极电机和4极电机，6极电机也不太适用，转速可达5900转/分以上。附图(3)展示了感应电机的运行条件和功率因素的变化规律，以单项为例：OA是电动机外施电压，oe为电动机的反电势，OB是OA和oe的合电压，OP是滞后于合电压OB的合电流，它的相位角∠BOP＝∠α+∠β＝cosθ，OF是当电机空载转动oe和OA的合电压OB接近原电压OA时，滞后电压OA的角差电流值，也是电机空载时的功率因素cosθ，当负荷为最大时，反电势oe和合电流OP也最大。从附图(3)可以看出电机中的电流相位是伴随负荷的大小变化而变化，反电势oe也随着变化，始终和电流OP的相位相反，否则就不可能平稳转动，那么电机所耗的有功电功就是OA·OPcosβ，所做的功就是oe·OP·cos180°，那么电机的效率就是：η＝(oe·OP·cos180°)÷(OA·OPcosβ)；η＝(oe·OP)÷(OA·OPcosβ)＝oe÷(OA·cosβ)；可以看出效率和功率因素成反比关系。由此得出结论，高频电用于发电机、变压器，电动机减少铜阻耗，降低功率因素，增加反电势和合电压(反电势等于感抗)是提高电力系统容量和效率的根本。本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术提供了提高发电机频率的一种方法以及提高整个电力系统容量和效率的根本，根据电机的实用转速，用300赫兹替代50赫兹，具体提高发电机的频率，增加极数为12极，保持发电机的较高转速，给发电机的三相输出分别串加一组电容，进一步提高发电机的输出功率。
【技术特征摘要】
1.本发明提供了提高发电机频率的一种方法以及提高整个电力系统
容量和效率的根本，根据电机的实用转速，用300赫兹替代50赫兹，具体
提高发电机的频率，增加极数为12极，保持发电机的较高转速，给发电机
的三...
【专利技术属性】
技术研发人员：李成亮，
申请(专利权)人：李成亮，
类型：发明
国别省市：山西;14
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