[发明专利]一种调节同步发电机输出功率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种调节同步发电机输出功率的方法，属于交流发电领域。

背景技术

在电磁学中，电磁感应定律是通过大量的实验总结出来的，附图1表示一种电磁转换实例的示意图。在图中，当接通直流电的电磁铁1的N极向感应线圈2移动时，穿过感应线圈2所包围面积的磁通量逐渐增加，根据电磁感应定律，感应线圈2的两端线之间便产生感应电动势，当电磁铁1移动速度一定的情况下，感应线圈2两端电压的高低与电磁铁1的磁场强度及感应线圈2的匝数有关。电磁铁1的磁场强度越强，其穿过线圈2的磁通量越多、感应线圈2两端的电压越高；感应线圈2的匝数越多，感应线圈2两端的电压越高。根据楞次定律，感应电流所产生的磁感应磁场的方向应当与电磁铁1的磁场方向相反，以反抗感应线圈2内磁通量的增加。另外在电磁感应中，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；而交流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ε₁＝-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。

在设计同步发电机时，线负荷A＝mNI_N/πD_il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功率一般采用两种方法，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。对于某一台发电机来说，每相电枢线圈的匝数N则是一个不可调的固定数值。

另外，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

本发明涉及一种调节同步发电机输出功率的方法，其目的在于改变或者说寻找新的同步发电机调节输出电压和功率的方式，同时达到节约能源消耗的目的。下面就通过实验例子来分析说明。

实验一，参照附图1，图中的右图表示通有直流电流线圈的电磁铁1，也可称之为励磁磁铁。其中3表示直流电源，4a表示控制开关，5a表示可变电阻，6a表示直流电流表，8表示电磁铁1移动的方向，9表示电磁铁1的磁场方向。左图表示感应线圈2并且其中的一个端线能够左右移动使线圈的匝数发生变化，左图中的感应线圈、电流表、控制开关和负载组成串联线路，其中2表示感应线圈，4b表示串联在感应线圈线路上的控制开关，5b表示串联在感应线圈线路上的可变电阻，6b表示串联在感应线圈线路上的交流电流表，7表示并联在线路负载两端的电压表，10表示感应线圈2产生的磁场方向。根据附图1所示的磁电转换原理，下面分两种做法进行实验说明。