一种高低压双绕组三相鼠笼感应发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种高低压双绕组三相鼠笼感应发电机，涉及感应发电机的技术领域。它解决了传统鼠笼感应发电机并网运行时需从电网吸收大量无功功率问题。它主要包括机壳、轴、定子铁心、转子铁心、三相高压功率绕组、三相低压补偿绕组和鼠笼绕组。三相高压功率绕组和三相低压补偿绕组分别置于定子槽内，二者没有电路上的联系；鼠笼绕组置于转子槽内。三相高压功率绕组与工频电网连接，输出电能供电厂使用。功率绕组相当于变压器高压绕组，补偿绕组相当于变压器低压绕组，低压补偿绕组可直接与低压电容器连接，实现感应发电机无功功率就地补偿。本发明专利技术具有运行可靠、维护方便等固有优点，兼有发电与变压双重功能，在热电联产系统中有着广阔应用前景。

A Three-phase Squirrel Cage Induction Generator with High and Low Voltage Double Winding

【技术实现步骤摘要】
一种高低压双绕组三相鼠笼感应发电机
：本专利技术属于发电机
，具体涉及一种三相鼠笼感应发电机，尤其是一种定子上设置有高低压两套三相绕组的鼠笼感应发电机。
技术介绍
：热电厂中的热电联产机组是同时生产电能、热能的发电机组，高、中温蒸汽先用来发电，低温余热用来供热，达到能源合理利用之目的。然而，大量中压过热蒸汽直接进入热网加热器造成可观的压差能量浪费。如果抽取部分中压过热蒸汽，供给后置小型背压式汽轮机做功，同时小型背压式汽轮机作为发电机的原动机提供机械能，发电机发出电能供电厂中各类驱动电动机及日常照明等设备使用，则电厂可以不从或少从主发电机取电，客观上再次提升能量转换效率的同时，也降低了电厂运行的成本，其中小型背压式汽轮发电机组中的发电机选择是关键因素。传统三相鼠笼感应电机用作发电机具有结构简单、坚固耐用、维护方便，价格便宜，可实现短路自保护等优点，特别是当感应发电机并网运行时，可解决电压调节问题，目前在一些热电厂中已有三相鼠笼感应发电机作为小型背压式汽轮发电机组中的发电机联网运行。然而，传统三相鼠笼感应发电机需要从电网吸收无功功率，对MW级的感应发电机而言，吸收的无功功率绝非小数，在实际应用中暴露出功率因数低的问题，从而影响了电压的稳定性，也阻碍了该类机组的推广。为克服传统鼠笼感应发电机从电网吸收大量无功功率的缺点，可采用定子端并接电容器的无功功率就地补偿措施，但发电机出线端接电网，并联电容器需选用高压电容器13(如图3所示)，在补偿容量相同的情况下，高压电容器体积较大，更为重要的是高压电容器成本高、寿命短、可靠性差，因而在发电机出线端并联高压电容器的方案有缺陷。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，寻求一种高低压双绕组三相鼠笼感应发电机，以解决传统鼠笼感应发电机并网运行时为实现无功功率就地补偿需在机端并联高压电容器的问题。为了解决上述问题，本专利技术涉及的高低压双绕组三相鼠笼感应发电机，其主体结构包括机壳、轴、定子铁心、转子铁心、三相高压功率绕组、三相低压补偿绕组和鼠笼绕组。在定子铁心内表面圆周方向上等间距开设定子槽，三相高压功率绕组和三相低压补偿绕组均置于定子槽中，二者没有电路上的联系；在转子铁心外表面圆周方向上等间距开设转子槽，鼠笼绕组置于转子槽中。本专利技术涉及的三相高压功率绕组相当于变压器高压绕组，三相低压补偿绕组相当于变压器低压绕组，高压与低压的电压等级相差一个量级。三相高压功率绕组与热电厂电网直接连接输出电能供电厂使用，三相低压补偿绕组并接低压电容器实现感应发电机无功功率就地补偿。本专利技术涉及的高低压双绕组三相鼠笼感应发电机在热电厂中应用时，将所述发电机的转轴一端与小型背压式汽轮机连接，小型背压式汽轮机一端与热电联产机组中压过热蒸汽输出端连接。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：(1)高低压双绕组三相鼠笼感应发电机作为小型背压式汽轮发电机组中的发电机联网运行时，因三相低压补偿绕组直接并接低压电容器对感应发电机进行无功补偿，大大减小了三相高压功率绕组需要从电网中吸收的无功功率，提高了感应发电机的功率因数，同时也解决了感应发电机影响电网电压稳定的问题；(2)三相功率绕组相当于变压器高压绕组，三相补偿绕组相当于变压器低压绕组，低压补偿绕组可直接与低压变压器并接；(3)直接在低压补偿绕组端并接的低压电容器与高压电容器相比体积小、成本低、寿命长、可靠性高；(4)更能体现传统感应发电机结构简单、成本低廉、维护方便、无需附加励磁且能在短路故障情况下自保护的优点；(5)满足了热电厂减少维护工作量与降低运行总费用的需求，在热电联产系统中有着广阔应用前景。附图说明：图1是本专利技术涉及的高低压双绕组三相鼠笼感应发电机轴向剖视图。图2是本专利技术涉及的高低压双绕组三相鼠笼感应发电机应用时的结构原理示意图。图3是传统三相鼠笼感应发电机无功功率就地补偿的实施方式的结构原理示意图。具体实施方式：下面结合具体实施例和附图对本专利技术做进一步说明。实施例如图1和2所示，本实施例涉及的一种高低压双绕组三相鼠笼感应发电机，其主体结构包括机壳(图中未画出)、轴4、定子铁心1、转子铁心2、三相高压功率绕组abc、三相低压补偿绕组ABC和鼠笼绕组7。定子铁心1与转子铁心2之间设有能够实现两者相对转动的气隙3。在定子铁心1内表面圆周方向上等间距开设定子槽5，三相高压功率绕组abc和三相低压补偿绕组ABC均置于定子槽5内；在转子铁心2外表面圆周方向上等间距开设转子槽6，鼠笼绕组7置于转子槽6内。具体地，从槽口到槽底，三相高压功率绕组上层边8-1、三相高压功率绕组下层边8-2、三相低压补偿绕组上层边9-1和三相低压补偿绕组下层边9-2依次置于定子槽5内。本实施例涉及的高低压双绕组三相高压功率绕组abc相当于变压器高压绕组，三相低压补偿绕组ABC相当于变压器低压绕组，高压功率绕组的电压(6kV)与低压补偿绕组的电压(约400V)相差一个量级左右。三相高压功率绕组a、b、c以星型接法连接后，与6kV热电厂电网直接连接；三相低压补偿绕组A、B、C以星型接法连接后，与三角形连接的低压补偿电容器10并接。本实施例涉及的三相鼠笼感应发电机在热电厂中应用时，将所述三相鼠笼感应发电机的转轴4一端与小型背压式汽轮机12连接，小型背压式汽轮机12一端与热电联产机组中压过热蒸汽输出端连接。中压过热蒸汽对小型背压式汽轮机12做功，在汽轮机12的带动下，三相鼠笼感应发电机发电，产生的电能供发电厂使用，充分利用了中压过热蒸汽，提升能量转换效率的同时，降低电厂运行的成本。工作原理：定子三相高压功率绕组abc直接并联到工频电网上，小型背压式汽轮机12拖动转子以略大于同步速的某一速度旋转，此时转差率为负值。以定子为参考系，三相高压功率绕组abc中三相对称电流产生同步速旋转的定子磁场；转子与定子磁场做相对旋转运动，鼠笼绕组7中感应出低频电流，该电流会产生同步速旋转的转子磁场。转子磁场与定子磁场相叠加形成旋转气隙磁场，在三相高压功率绕组abc中感应出电动势。电磁转矩与转速方向相反，发电机吸收机械功率，发出有功电功率。感应电机作发电机运行，需要吸收无功功率。高低压双绕组感应发电机中三相功率绕组abc相当于变压器高压绕组，三相补偿绕组ABC相当于变压器低压绕组，低压补偿绕组ABC直接并接低压电容器10可实现感应发电机进行无功功率就地补偿。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高低压双绕组三相鼠笼感应发电机，其主体结构包括：轴、机壳、定子铁心、转子铁心、三相高压功率绕组和鼠笼型绕组，其特征在于，还包括三相低压补偿绕组，三相低压补偿绕组与三相高压功率绕组均置于定子槽内且为三相对称绕组。

【技术特征摘要】
1.一种高低压双绕组三相鼠笼感应发电机，其主体结构包括：轴、机壳、定子铁心、转子铁心、三相高压功率绕组和鼠笼型绕组，其特征在于，还包括三相低压补偿绕组，三相低压补偿绕组与三相高压功率绕组均置于定子槽内且为三相对称绕组。2.根据权利要求1所述的高低压双绕组三相感应发电机，其特征在于，所述三相高压功率绕组和三相低压补偿绕组电压相差一个量级，发电机兼有变压器的功能。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新振，郑晓钦，赵梦迪，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37