[发明专利]一种提高同步发电机效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高同步发电机效率的方法，属于交流发电领域。 

背景技术

电磁感应现象及电磁感应基本定律是设计制造变压器和同步发电机的理论依据。变压器是将某一电压值的交流电变换为同频率的另一电压值的电气设备，同步发电机的发电原理来源于电磁感应现象，各种电磁感应现象都应遵循电磁感应定律，其中法拉第电磁感应定律是人们从事同步发电机的研究、设计和应用的主要理论根据之一，该定律指出的“不论任何原因使通过回路面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感生电动势与磁通量对时间的变化率成正比”，其表达式为ε_i＝-κdΦ/dt，式中的负号表明了感应电动势的方向，是楞次定律的数学表示；κ表示比例系数，其值决定于式中各量所用的单位。同步交流发电装置发电效率的高低与同步发电机的结构形式及各参数大小的选取有着密切关联。在电磁感应中，圆形电流在圆环内产生磁感应磁场的强度B＝uNI/2R(B表示通过圆环圆心的磁感应磁场的强度)与圆环的匝数N和电流强度I成正比(式中u圆环所包围面积介质的磁导率)；同样螺线管内的磁感应强度也与螺线管的匝数和电流成正比。 

在设计同步发电机时，线负荷A＝mNI_N/πD_i1和磁负荷B_δ是设计制造转子励磁线圈和电枢线圈的理论依据(N表示每相串联导体数)，也是调节同步发电机的输出电压和功率的依据之一。传统的(单机运行)同步发电机调节输出电压一般采用两种方法，且通过相互配合来实现，第一种方法是改变磁负荷B_δ的大小，即根据负载的情况调节励磁磁场的强弱。第二是调节发电机的输入功率确保输出电压和频率为额定数值。在传统的某一台发电机来说，每相电枢线圈的匝数N则是一个不可调的固定数值。同步发电机效率检测常用的方法有3种，即对拖法、量热法和间接测定法。其中对拖法较为常用，所谓的对拖法就是把两台相同的电机机械耦合，一台作电动机运行，另一台作发电机运行。正常运行时测量电动机和发电机各相参数的数值，从而计算出同步发电机的效率。 

永磁同步电机主要用电动机使用，其小功率及航空领域也作为发电机使用，特别是稀土永磁同步发电机。永磁同步发电机具有体积小、重量轻、效率高、结构简单等优点，但是由于电压调整率的问题而没有在发电领域内得到普遍使用。 

发明内容

本发明涉及一种提高同步发电效率的方法，其目的是在目前传统的各种同步发电机的基础上通过增加励磁磁场强度或者说使励磁磁场处于最强点位和减少定子线圈匝数的方式，从而达到提高同步电机效率和节约能源消耗的目的；同时通过改变定子电枢线圈的匝数实现对同步发电机的输出电压的调整。下面就通过实验例子来分析说明。 

实验一，参照附图1，图1中的1表示同步发电机的三相定子线圈的剖面示意图，2表示在定子1内装有铁心且在铁心外侧绕有三相定子线圈的剖面示意图。其中铁心2的外 圆一侧加工有用来绕三相线圈的口槽、其口槽的数量和大小与定子1内侧设置的口槽相同；定子1内侧的口槽和铁心2外侧的口槽分别绕有磁极对数和线规相同、匝数相等的两组三相绕组；定子1绕组和铁心2绕组在空间相对静止。