复合调压的三相永磁发电机.pdf

一种复合调压的三相永磁发电机，其特征是定子铁芯中有二套三相对称绕组，转子中布置有永磁体，定子铁芯中二套三相对称绕组，第一套是主绕组，主绕组是一种带抽头的三相对称交流绕组，第二套是辅助绕组，辅助绕组是与主绕组同极数同相位同型式但无抽头的三相对称交流绕组，二套绕组都是具有二个不同节距的迭式绕组，大节距与小节距线圈匝比取2∶1的固定关系，根据不同的工况接通或断开有关抽头，则改变输出电压的大小。本发明的技术效果是：1.无须电励磁部分就可实现永磁发电机的调压，结构简化成本降低；2.工艺性好，磁势谐波含量小，电机性能好；3.电压调整率可以在3％以内，无须电子电压调节器，可靠性高，使用方便。

1、  一种复合调压的三相永磁发电机，它包括定子和转子，其特征是发电机只有一个定子和一个转子，转子中布置有永磁体，定子中有二套三相对称绕组，第一套是主绕组，主绕组是一种带抽头的三相对称交流绕组，第二套是辅助绕组，辅助绕组是与主绕组同极数同相位同型式但无抽头的三相对称交流绕组，二套绕组都是具有二个不同节距的迭式绕组，但大节距与小节距线圈匝数不同，大节距与小节距线圈匝比取2∶1的固定关系，主绕组每相具有二个抽头，三相共六个抽头，根据不同的工况接通或断开有关抽头，则改变输出电压的大小；辅助绕组每相串有对称的电容，组成闭合电路时，辅助绕组产生独立的磁势，闭合电路断开，则辅助绕组内无电流流过，不形成附加磁势。

复合调压的三相永磁发电机
技术领域
本发明涉及一种电源设备，尤其涉及一种复合调压的三相永磁发电机。
背景技术
三相永磁发电机调压困难，已有混合励磁方式解决此困难，可实现调压，但混合励磁方式需要附加电励磁发电机，做成实际上是一个永磁发电机加一个电励磁发电机这样二个发电机的混合结构型式，结构复杂成本高，永磁励磁的优势发挥受到很大限制。为了简化结构降低成本，更好地发挥永磁励磁发电机的优势，发明三相永磁发电机新的调压方法很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种复合调压的三相永磁发电机，该发电机即一个是变换主绕组的抽头，以实现改变主绕组匝数达到改变输出电压的大小，一个是利用辅助绕组磁势是有还是无，大还是小来改变主绕组电枢磁势，从而又增加了一个调节主绕组输出电压大小的手段，不同于混合励磁的方法，与混合励磁方法相比，结构简化，轴向长度短，成本降低，具有较大的经济性和实用性，且便于推广。
本发明是这样来实现的，它包括定子和转子，其特征是发电机只有一个定子和一个转子，转子中布置有永磁体，定子中有二套三相对称绕组，第一套是主绕组，主绕组是一种带抽头的三相对称交流绕组，第二套是辅助绕组，辅助绕组是与主绕组同极数同相位同型式但无抽头的三相对称交流绕组，二套绕组都是具有二个不同节距的迭式绕组，但大节距与小节距线圈匝数不同，大节距与小节距线圈匝比取2∶1的固定关系，主绕组每相具有二个抽头，三相共六个抽头，根据不同的工况接通或断开有关抽头，则改变输出电压的大小；辅助绕组每相串有对称的电容，组成闭合电路时，辅助绕组产生独立的磁势，闭合电路断开，则辅助绕组内无电流流过，不形成附加磁势。
本发明的技术效果是：1、革除了混合励磁永磁发电机中的电励磁发电机，无须电励磁部分就可实现永磁发电机的调压，结构简化成本降低；2、定子中二套三相对称绕组型式统一，简单，工艺性好，磁势谐波含量小，电机性能好；3、电压调整率可以在3％以内，无须电子电压调节器(AVR)，可靠性高，使用方便。
附图说明
图1为本发明的定子绕组布置图。
图2为本发明的电气原理图。
具体实施方式
实施一台12KW三相永磁发电机，定子槽数Z＝24，极数2P＝2，相数m＝3。定子绕组图，如图1所示，定子主绕组是一种二种不同节距的迭绕式绕组，每相中大节距线圈匝数与小节距线圈匝数之比为固定关系即为2∶1。以U相绕组为例阐述如下：
大线圈节距为9的有6个线圈，它们是1-10、2-11、3-12、22-13、23-14、24-15；
小线圈节距为4的有4个线圈，它们是4-8、5-9、21-17、20-16；
每个大线圈匝数与每个小线圈匝数比为固定关系2∶1；U，V，W三相对称，即U相绕组为UN，V相绕组为VN，W相绕组为WN布置，互差120°电角度，图中虽未画出VN、WN、但VN、WN组成型式完全与UN一样，故在此不再赘述。U相绕组为UN，是由UU₂，U₂U₁，U₁N这三个绕组串联而成，并且有两个抽头为U₁、和U₂，值得指出的是，U₁N、U₂U₁、UU₂中都有大小线圈，本实例实施中，U₁N绕组线圈从大到小的匝数为16，16，16，8，8；U₂U₁绕组线圈从大到小的匝数为2，2，2，1，1；UU₂绕组线圈从大到小的匝数为2，2，2，1，1；同理V₁N、V₂V₁、VV₂；W₁N、W₂W₁、WW₂型式匝数都与上述一样，V相的VN绕组是由VV₂、V₂V₁、V₁N这三个绕组串联而成，并且有两个抽头V₁和V₂；W相的WN绕组是由WW₂、W₂W₁、W₁N这三个绕组串联而成，并且有两个抽头W₁和W₂；U、V、W、N三相四线制；同理定子辅助绕组三相a、b、c分别由a0、b0、c0三相对称绕组组成，a0型式完全与U₁N类似，但绕组线圈从大到小的匝数为4，4，4，2，2，a0、b0、c0三相四线接法出线为a、b、c、0，上述定子主绕组和辅助绕组的这些特征，保证这二套绕组流过电流时形成的相带磁势中，谐波磁势含量小，经过富里哀级数分析，可知不含3次及其3的倍数次谐波、5次、7次谐波含量也很小，故电压波形好，振动噪音小，谐波杂耗小，效率高，发电机的性能好。
如图2所示，U、V、W、N为发电机主绕组按三相四线制Y接法供电，N为中性线，输出标记为U、V、W、N。每相有二个抽头，如U相有U₁、U₂，V相有V₁、V₂。W相有W₁、W₂。U₁U₂、V₁V₂、W₁W₂间接有常闭开关K₁及整定电阻R₁，U2U、V₂V、W₂W间接有常闭开关K₂及整定电阻R₂，选择合适的整定电阻R₁和R₂值，可整定空载和负载(COS＝1)时的输出电压。辅助绕组a、b、c三相与U、V、W三相同相位，a、b、c三相各串有电容C，串入电容C后线端分别标记为a′、b′、c′；a′与b′、b′与c′间接有常开开关K3，a、b、c三相的中性线为0与U、V、W的中性线N间也接有常开开关K4。
工作方式按下表：

按此复合方法调压，三相永磁发电机电压调整率达到小于3％，启动异步电动机的能力强，可直接启动功率大于本机额定功率70％的三相异步电动机。可见本发明三相永磁发电机无须附加电励磁机，就能使电压调整率达到3％以内，调压性能好，结构简单，成本低，经济性好，可靠性高。