用于发电机、电动机的交流自励式超同步方法技术

一种用于电动机、发电机的交流自励式超同步方法，其中定子绕组与转子绕组的磁极对数相等，可由转子绕组励磁或定子绕组励磁，励磁绕组与电枢绕组通以同一交流电。在电机静止时，定子和转子之间的旋转磁场转向相反。当定子和转子的旋转磁场同步时，转子以两倍的同步转速恒定运转。该方法省去了一般同步电机需用直流电源励磁的设备，而采用交流电直接自励的方式，使其结构简单。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种用交流电直接自励、转速超同步的方法，适用于发电机、电动机。现有转速严格恒定的电机为同步电机，具有电枢及磁极，磁极一般通以直流电进行励磁，其转速、磁极对数、电源频率均有稳定关系为：n0＝(60f)/(P)，这种稳定关系是以磁极进行直流励磁为基础，直流电源由直流励磁机（直流发电机）提供，或者应用电子技术将交流电整流成直流电后提供，此类同步电机需要专门的直流电源设备（反应式单相同步电动机除外）其制造复杂。本专利技术提供一种不需直流电源励磁，由交流电在不通过整流而直接输入电机绕组进行励磁，转子以同步转速的两倍恒定运转的交流自励超同步方法。本专利技术主要采用定子绕组和转子绕组的磁极对数相等，并可由定子励磁或由转子励磁，通入励磁绕组的电流与通过电枢绕组的电流为一同频交流电，转子以同步转速的两倍恒定运转。结合下述方法及其附图实现本专利技术。本专利技术结构与线绕式异步电动机结构相似，但转子绕组不产生闭合回路，而与定子绕组处于同一交流电路上。当选择某种接线方式为：定子接线顺序A、B、C，转子接线顺序B、A、C，电机通过交流电，定子则产生顺时针方向的旋转磁场。转子产生相对转子静止时的反时针方向的旋转磁场，此时定子与转子旋转磁场的同步转速为：n0＝(60f)/(P);当外力使转子以两倍的同步转速沿顺时针方向运转时，转子旋转磁场与定子旋转磁场同步。-->其起动、励磁方法有：一、电动机的起动1.双绕组变极异步起动该方法用于电动机时与直流励磁同步电动机一样，没有起动转矩，需设置起动设备，因此在定子和转子绕组中同时设置两套绕组实行变极起动;当极对数p＝1时，其超同步转速为：n＝6000转，频率f＝50赫，对于任何使用标准电源的异步电动机都不能达到这一转速，均需外力起动;故变极起动方法只能用于极对数p≥2的电动机上，起动时定子和转子同时变为〔(p)/2〕对磁极对数接法（〔(p)/2〕表示(p)/2的整数部分），并使转子绕组自行闭合，则电动机便可以按线绕式异步电动机的起动方式进行起动，当转速达到2·(60p)/(f)的95%以上时，把定子和转子接线变回P对接线方式，并使转子绕组与电源接通，则起动完成。2单绕组变极异步起动用定子变极而转子不变极的方法，在转子上设置鼠笼式起动绕组装置，参照图1，在转子滑环一端将短路环制成可与绕组分离的形式，因转子在正常运转时，旋转磁场相对于鼠笼式绕组反转;在转子滑环另一端的轴上短路环4与支承架1连接而随轴旋转，并可以沿轴向滑动，离心甩体2与离心盘支架3用铰链相接，离心甩体2的垂直作用杆插入支承架1的环槽中，离心盘支架3固定在轴上，起动时改变定子磁极对数为〔(p)/2〕，转子绕组与电源断开，转子被起动;当转速达到2·(60f)/(P)的95%以上时，支承架1受到离心甩体2的离心力作用向右移动，短路环4即与绕组分离，如图A所示，接着改变定子接线方式，使定子磁极对数回到p对，并将转子绕组与电源接通。为减少装-->置的复杂结构，根据图2所示，可以直接采用杠杆方式进行手动操作，当转速到达2·(60f)/(P)的95%以上时，操纵杠杆5将短路环向右推动。与起动绕组分离，接着改变定子接线方式，使定子磁极对数回到p对，并将转子绕组与电源接通，则转子以转速为2n0恒速运转。二、发电机的起动方式1.并网时的起动当发电机同电网发电时，先将电网的电源输入励磁绕组进行励磁，开动原动机使转子进入稳定的起同步状态，再按照现有并网方法并入电网。2单机运行时的起动由于磁场对于定子和转子均旋转，因此发电机形成的剩磁较弱，当发电机单机运行时，设置一套起励装置，供给发电机励磁绕组的初始励磁电流，其方式是在发电机的转轴上连接一台小型同步发电机作为起励机，其转子为永久磁铁，而定子是与发电机励磁绕组相连接的三相绕组，起励机的转速为n1，磁极对数为p1，与发电机的转速n、磁极对数p的关系为：np＝2n1p1，当p＝2p1时，发电机与起励机同轴旋转，当P≠2P1时，则采用变速装置。发电机起动时，电枢发出与起励机频率相同的交流电;实现自励必须使发电机与起励机的相序相同，电压相等，相位差为零，因此起励机转子与发电机转子便有某种相对固定的位置关系，由于电枢电抗、励磁绕组性质、起励机端电压、功率因素等因素，使得其相对位置难以实际计算，则通过调并列角实现，其调整过程如下，使起励机转子在2π个电角度内任意可调，取发电机转子上某一固定位置为标记，当永磁转子与标记夹角为θ1时，起动发电机，用专用设备测定电枢与起励机电源的并列条-->件，如不符合，调到夹角为θ2如仍不符合，便一直调到某一θi夹角满足并列条件为止。则将这一位置固定下来，不再改变;但在调并列角时，起励机定子与发电机定子相对位置已经固定不变。对于调整好并列角的发电机，起动后可立即将电枢电源通入励磁绕组进行自励，这时将起励机绕组与发电机电路断开，则起动完成。三、励磁方式交流自励方法用于电动机，发电机不仅可以省去直流电源设备，还在于可以按照直流电机的励磁方式接成各种形式的自励线路，以满足各种性能的要求。1.并励方法将励磁绕组和电枢绕组并联在电路上，因为励磁绕组和电枢绕组可以按各自的方式接成丫形或△形，因此共有四种并励方式，对于同大电网并网的发电机以及电动机，采用此方法比较简单。2串励方法将励磁绕组和电枢绕组线路串联后接入外电路，这时电路各相必须互成回路，因此只有全丫形及全△形串联两种形式，同时为减少滑环数目，均采用全丫形串联。并且采用内串法，即转子绕组位于丫形内部，对小容量的发电机可以绕成串励形式，以平衡负载变化时电压的波动。3.复励方法在励磁绕组上安两副绕组，一副绕组串联在电路上，另一副绕组并联在电路上，由于定子绕组中安装两套励磁绕组，为了减少转子的滑环数，将转子绕组接成丫形，因此定子的串励绕组也接成丫形，为使励磁绕组变得简单，并励绕组也接成丫形，构成全丫形复励电路，由于转子安装两套绕组，增加了制造上的复杂程度，因此该复励电路采用定子进-->行励磁，其电路用于中等容量，低电压、单独运行的发电机，与直流复励发电机一样能最好的平衡电压的波动，具有平滑的外特性。交流自励式超同步方法用于单相电动机运外时，可以恒定运转，如图3所示，当电源初相为零，转子绕组与横轴交角θ＝0，并以W＝2W。（W0为电源电角速度）恒定运转时平均转矩最大，通过下述式子证明。设励磁电流为Id＝Idmsinw0t转子绕组初相为θ，角速度为W，则平均转矩M是θ、W的函数，磁极的磁场强度为：B＝Bmsinw0tBm与Idm成正比，转子绕组电流为Ig＝Igsinw0t电磁转矩：M＝2rIgmBmLsin2w0t(-cos（wt+Q）)/(｜cos（wt+Q）｜)A＝2rIgBmL，(cos（wt+Q）)/(｜cos（wt+Q）｜)为一符号系数。当将M在整个2π角度内积分时，平均力矩为：M＝A、óδ∫t1t1sin2W0t-∫t0t1sin2W0t-∫t1t.sin2W0t]]>=12W0(sin2w0·π2-QW-Sin2W032π-QW)]]>其中t0＝0，t1=π2-QW,]]>，t2＝(π-Q)/(W)，t3=32π-QW]]>、t4＝(2π+Q)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动机、发电机的交流自励式超同步方法，其特征在于定子绕组与转子绕组磁极对数相等，由定子励磁或转子励磁，通入励磁绕组的电流与通入电枢绕组的电流为一同频交流电，使转子以同步转速的两倍恒定运转。

【技术特征摘要】
1、一种用于电动机、发电机的交流自励式超同步方法，其特征在于定子绕组与转子绕组磁极对数相等，由定子励磁或转子励磁，通入励磁绕组的电流与通入电枢绕组的电流为一同频交流电，使转子以同步转速的两倍恒定运转。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法用于双绕组变极异步起动电动机中，定子绕组和转子绕组的磁极对数能同时进行改变。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于用于单绕组变极异步起动电动机中，定子绕组的磁极对数能进行改变，转子设置有鼠笼式起动绕组、短路环4与绕组自动分离结构及杠杆式手动分离结构。4、根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：向克军，
申请(专利权)人：向克军，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]