[发明专利]平波高压直流发电机及该机种串联直接发平波超高压电远输

说明书

技术领域

无刷无控平波高压直流发电机。和用该机种多串联、仅需普通风冷就能使平波直流电压无上限的发电方法。及不设始端升压、换流站的平波超高压直流电远输方案。 

背景技术

已有的无刷直流机做为发电机时不是平波。该平波高压直流发电机的单机直接平波电压可高达1~2万伏左右、电压能与交流发电机等同。改变了以往有刷直流发电机平波电压只有800伏左右的落后状况。可更广泛高效地方便满足对优良平直电的巨量需求。还可以用该机种串联的方法仅需普通风冷、电厂（或几个分散电厂单线串联）就能直接发出100万伏及以上的平波超高压直流电直接远输，而不再用始端升压、换流站。这也是此前没有的。并使发电设备和技术通俗简单、安全可靠、检修灵活。 

发明内容

一、平波高压直流发电机。

该平波高压直流发电机（以下简称‘平高机’）的特征是将普通有刷直流机的定、转子置换为转场式。无换向极和电刷，也不用电子线路开关控制换向。 

原理图1：图示该发明一目了然。谨略加说明；为争取平波（也可外加简单虑波）外定子直流电枢用多线圈（以往有刷直流机一对极可有上百个线圈）绕组、（为提高电压）线圈采用多匝。各线圈的端线上都接有反向并联整流二极管，整流二极管的另一端凡是正向的都集结于‘平高机’的正电端，凡是负向的都集结于‘平高机’的负电端。当转子磁极旋转发电、（电枢反应形成的、并随同磁场一起旋转的）定子物理中性（虚线）面（电枢反应较有定位电刷时对磁极前半部分的减磁更大些。）瞬时处于某两个相临线圈的中间时，该间端线必然成为定子绕组感应电势的最高端压点。这是因为（分别集结于电机正、负电端的）同向整流二极管阻止了每条支路（包括各线圈或任意几个相临线圈串联）的电势电流短路、由各线圈感应电势串联而生成的。若外接负载闭路、绕组感生电流也必然寻从电势最高端压点（符合克希荷夫第二定律）、并经连接该点端线的整流二极管（图中实心二极管表示有电流）从‘平高机’的（与磁极转向无关的）正、负电端导出。 

图2中、（当随同磁极一起旋转的）定子物理中性（虚线）面（从几何中性面开始发生偏转角度的大小是随绕组电流的大小而变）转到下一个线圈（所在槽）的中心线时、该线圈（换向）电势瞬时为零（理论依据上可将该线圈假设是一种依次排列十多相、每相各自独立、并同时都接负载的交流发电机中的某一相绕组、在电流交变过程中瞬间处中性面时的零电势状态。这是该‘平高机’可行性理论佐证之一），所以该换向线圈头尾的（2个）端线、在此时并列成为定子直流绕组感应电势最高端压点，在绕组感应电势的正、负最高端压处才各有2个整流二极管在此瞬间同时导通电流。 

（随同磁场一起旋转的）定子物理中性（虚线）面每掠过一个线圈、这个线圈的电流就会自然换向。定子直流绕组感应电势的最高端压点也就随之顺转向不断地逐个端线位移(从理论接受上也可把这种现象看作是、为使单相交流发电机在发电时始终保持最大值不变而为最高端压提供了随转、位置可变的输出点。在这里实际却是获得了无刷无控的平波直流发电。这也是‘平高机’可行性理论佐证)。这样直流发电绕组感应电势就总是处于似单相交流发电机的最大值状态时。负载时、电流就会自然地始终从处于定子物理中性（虚线）面上不断逐一端线位移的绕组感应电势最高端压点（符合克希荷夫第二定律）及连接该点端线的整流二极管导出（完全不需要任何位置控制）。经‘平高机’的正、负电端便能直接对外提供高达1~2万伏左右的平波直流电源（电压等同无换向困扰的交流发电机的直接电压）了。若不作为高压直流发电机时线圈无需多匝、只用多线圈获平波既可。 

图3用电池（似表示线圈电势）串联组（似代表支路电势）、整流二极管、电压表、电阻线路图，为保证‘平高机’电势、电流导出而串联整流二极管的可行性分析提供了（理论佐证之一）简单实验：在电动势作用下、电压表显示出串联电池组的总电压。同向整流二极管阻止了串联电池组及其中任意段的电势电流短路。外接电阻闭路、电流必然、也只能经由电势最高端压处的（实心）整流二极管导通（符合克希荷夫第二定律）。 

由于是转场式、轴磁热损极少，为便于提高‘平高机’电压、减小波动、最好只用一对磁极。 

旋转磁极根据发电要求可任选，磁极可分三种：永磁；励磁；永磁加励磁（由安培环路定律、磁动势总是可以叠加的，实验证明在所谓饱和时仍如此）。励磁方式也分三种：环刷；无刷整流盘；及该‘平高机’式的励磁机、将多个整流二极管固定在旋转大整流盘的无刷平波励磁方式。