[发明专利]一种火力轻阻发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机，特别涉及到一种火力轻阻发电机。

背景技术

发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。

发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。发电机的工作特性：

1、空载特性：

发电机不接负载时，电枢电流为零，称为空载运行。此时电机定子的三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0(三相对称)，其大小随If的增大而增加。但是，由于电机磁路铁心有饱和现象，所以两者不成正比。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。

2、电枢反应：

当发电机接上对称负载后，电枢绕组中的三相电流会产生另一个旋转磁场，称电枢反应磁场。其转速正好与转子的转速相等，两者同步旋转。

同步发电机的电枢反应磁场与转子励磁磁场均可近似地认为都按正弦规律分布。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时 间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。当发电机的负载为电感性时，电枢反应磁场起去磁作用，会导致发电机的电压降低；当负载呈电容性时，电枢反应磁场起助磁作用，会使发电机的输出电压升高。

3、负载运行特性：

主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载功率因数为常数时，发电机端电压U与负载电流I之间的关系。调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时，励磁电流If与负载电流I之间的关系。

同步发电机的电压变化率约为20～40％。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此，随着负载电流的增大，必须相应地调整励磁电流。虽然调整特性的变化趋势与外特性正好相反，对于感性和纯电阻性负载，它是上升的，而在容性负载下，一般是下降的。

众所周知，通过外力(例如水力、火力、风力等)拖动或带动的所有发电机，若要输出多大的电能，外界就要提供多大的动能——电能是通过发电装置将动能转换而成的——这个过程是守恒的。由于发电机发电时电枢会发热、轴承有摩擦、铁芯有损耗等，因而动能转换成电能的效率通常在54-75％。另外，燃煤、燃油等火力发电其在热能转换成动能之过程中的效率通常在36-54％，在这种情况下再将动能转换为电能，最终导致的是资源的过度损耗以及大气的严重污染。

电力学告诉我们，将动能转换成电能的过程，其实就是外力克服发电机电枢阻力的做功过程，若要输出多大的电能，外力就要克服多大的阻力做功——这个过程是守恒的。当外力还要克服轴承等摩擦力，当电流还会引起线圈等发热时，发电机的输出效率自然就会低于100％。为进一步提高输出效 率，目前可以采用磁浮轴承与超导线圈。采用磁浮轴承与超导线圈，发电机的输出效率就基本完美无缺了(可达98％以上)。然而，目前拖动发电机的动力装置(燃煤、燃油)的热效率还不能突破54％(这可谓是“永恒”的技术瓶颈)。受超导使用成本与“永恒”技术瓶颈的制约，市场面临的实际情况是：发电机的输出效率基本还处在75％左右，水力、火力资源还继续在过度损耗。

既然存在使用成本与技术瓶颈的制约，为什么不可以放弃在这方面的努力，转而去寻找一个解决问题的切入点？综上所述，我们发现，如果能够单方面把发电机的电枢阻力减少，例如减少1/3(但发电量不变)，就相当于把动力装置的热效率提高到48-72％，从而相当于把发电机的输出效率提高到72％-100％，进而相当于减少了水力、火力资源的过度损耗。

显然，轻阻发电机对于火力发机而言至关重要。

发明内容

本发明的任务是提出一种火力轻阻发电机，以实现上述目的。

我们知道，现有发电机运行时，空载时(不发电)电枢阻力最小，拖动发电机电枢的动力装置所提供的动力全部用于克服电枢转动时所产生的摩擦阻力。加载时(发电时)电枢产生电流，电枢转动阻力增加，拖动发电机电枢的动力装置所提供的动力需要随之提高，提高部分用于克服发电机运行时电枢所产生的电磁阻力。短路时(会烧机)电枢产生的电流最大因而电枢产生的阻力也最大，拖动发电机的动力装置所提供的动力往往难于拖动电枢。