[其他]一种同步发电机自励磁马鞍形谐波绕组

说明书

本实用新型属于同步发电机自励磁电源绕组的改进。

本实用新型作出以前，同步发电机的自励磁谐波绕组有三次谐波绕组，这种绕组是发电机定子槽中的附加绕组，通常嵌放在主绕组的上面，槽楔的下面，其线圈节距为主绕组整节距的三分之一，每只线圈的匝数相等，利用这个绕组切割发电机气隙磁场中的三次谐波磁密，产生150周的三次谐波电势，经过整流后，供给发电机磁场绕组励磁。

三次谐波绕组用于同步发电机的自激，发电机存在着自励磁功率不足，主绕组电势波形差，中性线电流大，并联运行不稳定，重载部分的外特性差的缺点。本实用新型就是针对这些缺点作了改进，从而在一定程度上解决了这些问题。

本实用新型的要点在于马鞍形谐波绕组由两种匝数的线圈组成，第一线圈和第二线圈是按照第二线圈、第一线圈、第二线圈，第二线圈、第一线圈、第二线圈，……，第二线圈、第一线圈、第二线圈的相互位置关系嵌放在发电机定子槽中，第一线圈的匝数与第二线圈的匝数的比是二分之一，或者略小于二分之一。由于该绕组的这种结构特征与三次谐波绕组不同，而线圈节距和连接方式仍与三次谐波绕组相同。因此，当该绕组切割发电机气隙磁场中的磁密时，就会同时产生基波电势和三次谐波电势。根据实验，当匝数比等于二分之一或者略小于二分之一时，该绕组产生的电势波形是马鞍形，其凹部最低点落在示波器的X轴上。利用描点作图的方法，将初相位相同，幅值相等的基波和三次谐波图形描点迭加，其作成的波形图与马鞍形谐波绕组输出的电势波形状基本一致。由此得出，马鞍形谐波绕组切割发电机气隙磁场中的磁密，可产生初相位相同，幅值相等的基波和三次谐波电势。这两种电势在交流侧迭加成马鞍形谐波电势，经整流装置整流后，可供给发电机磁场绕组励磁。

本实用新型不是象三次谐波绕组那样用增加三次谐波磁势、磁密和绕组总匝数的办法来提高输出电势，增加输出功率，而是通过改变绕组结构的办法，在三次谐波电势中迭加进基波电势，使绕组输出电势增大到2]]>倍，增加输出功率。从而可以改善目前三次谐波自励磁发电机的磁极极形，将零点七三左右的极弧系数减小，直到三分之二，这样就可使发电机气隙磁场磁密趋于正弦分布，发电机主绕组相电势中的谐波份量得以削弱，输出更加接近正弦形的电势波形，从而使中性线电流减小，发电机并联运行的稳定性提高。气隙比增大所导致的另一个优点在于，最大气隙处的磁饱和程度小于最小气隙处，发电机重载时，气隙磁密受饱和度的限制，电枢反应使最大气隙处的磁密增加速率大于最小气隙处，谐波磁密猛增，马鞍形谐波绕组中谐波电势猛增，从而加强了自励磁的复励性能，相对于气隙比等于一的三次谐波自励磁发电机来说，提高了重载部分的外特性。

附图说明：图中，1为发电机定子的第一槽，4为发电机定子的第四槽，5为发电机定子的第五槽，8为发电机定子的第八槽，45为发电机定子的第四十五槽，48为发电机定子的第四十八槽，49为发电机定子主绕组线圈，50为发电机马鞍形谐波绕组第二线圈，51为发电机马鞍形谐波绕组第一线圈，52为发电机主磁极，53为发电机定子槽槽齿。

本实用新型的实施主要是运用公式W₁₃＝W₁U₁₃／U₁K₁₃，W′＝W₁₃／10P，W＝2W′运算求出第一线圈的匝数W′，第二线圈的匝数W，然后将线圈按照如附图所示的第一线圈和第二线圈的相互位置关系嵌放在发电机定子槽中。公式中的W₁为发电机主绕组一相串连的总匝数，U₁₃为马鞍形谐波绕组输出电压，U₁为发电机主绕组相电压，K₁₃为马鞍形谐波绕组综合系数，W₁₃为马鞍形谐波绕组一相串连的总匝数，P为主磁极对数。

例如：已知发电机的额定电压U₁＝230伏，励磁电压U_d＝30伏，P＝2，定子总槽数Z＝48槽，W₁＝80匝，极弧系数α＝ 2/3 ，最小气隙δmin＝2毫米，最大气隙δmax＝3毫米，采用马鞍形谐波绕组实现自励磁。