[其他]无功功率自补偿变压器交流电磁铁及电动机

说明书

本发明属电力系统中对无功功率在设备内部进行自补偿的方法。变压器（含电焊机一类特殊变压器）交流电磁铁（含牵引电磁铁和接触器一类配用电磁铁）交流电动机等感性设备，采用含有容性（C）和感性（L）的电磁绕组，使这些电器设备能在内部进行无功功率补偿，其绕组称：“CL自补偿绕组”。

变压器交流电磁铁，交流电机等属于电感性负载的设备，由于电感的作用使电流滞后电压一个角度，即产生无功功耗。在现有技术中解决这个问题的方法：1.输配电线路中设置移相发电机，输出超前的电流以抵消滞后的电流;2.对感性负载采用外接并联移相电容器;3.使用可控硅设备进行移相的静止补偿。无论哪一种方法都需要庞大规模的设备和控制系统，设备和系统本身要耗能，从制造观点来看也消耗能量。

本发明提供的方法是通过改变电磁绕组的结构形式和导线的形状排列使绕组内部形成足够的分部电容，对绕组内的无功电流进行补偿，由于是对绕组内流过的无功电流进行补偿，与外电路无关，故称之为自补偿。在无功功率自补偿变压器中，不仅对变压器电感线圈本身产生的无功电流补偿而且对变压器所带负载产生的无功电流同样进行补偿，从理论上讲只要分布电容设计合理，可以达到全补偿，其功率因数可以为1，但实际上由于变压器内阻的存在和漏磁通等因素的影响，只能做到接近于1，其补偿作用只对流经一次线圈的无功电流和二次线圈中的负载的无功电流有关，与负载的大小基本无关，与外电路无关，也就是说其功率因数基本不变。同样，电磁铁和电动机等使用了CL电磁绕组后，也只在本身内部对无功功率进行补偿。由于无功电流的补偿过程仅在绕组导体内部进行，和外电路补偿方式比较，不但省去外电路设备和控制系统还节约外电路的线路损耗和设备元件的能量损耗。

使用CL电磁绕组制造的变压器及电磁铁其制造的工艺难度没有增加体积重量都不增加，制造交流电机时，绕线的工艺难度有所增加，其他因素不变。

下面具体以实施例来说明本发明的原理：

图1中（6）是电磁铁的导磁铁芯，在铁芯上叠绕两根导线，导线是用很薄的铜板（或铜箔）也可以用铝质的，分别用（1）、（2）表示两导线的首端，（3）、（4）分别表示两导线的尾端，在导线和铁芯间是绝缘层5，将一条导线的尾端（3）和另一条导线的首端（2）用联接线（7）联接起来。在没有用联接线联结时;其绕组的形式就相当于一个平板电容卷起来一样，电容的极板就是电感线圈。用导线联接后电容的分布情况改变了，其简化等效电路如图2所示，其电容分布在绕组内部，且每部份电容两极间的电势为该两处电感线圈间的电势，因此它只能对该两处间电感线圈中的无功功率进行补偿。

上面所述为电磁铁一类电感电器的绕组结构原理，若在上述绕组的外面再绕上二次绕组如图3所示，则构成了变压绕组，变压器二次绕组中同样可以采用以上原理，增加对二次负载的无功功率补偿。

图4是采用CL电磁绕组的电动机定子绕组结构图，图中（8）是铁芯（9）是绕组的一个线圈，线圈的绕制方法、结线方法同前面所述的绕制方法相同补偿原理也相同。

在制造上述电器设备的绕组时，考虑到容量要求时可以将几个同样的绕组并接。

附图说明：

图1：CL自补偿绕组结构示意图，图中：

（1）、（3）-导线一的首端和尾端;（2）、（4）-导线二的首端和尾端;（5）-绝缘层;（6）-导磁铁芯;（7）-连接导线;

图2：CL自补偿绕组的简化等效电路图，图中：

（1）、（3）-导线一的首端和尾端;（2）、（4）-导线二的首端和尾端;（6）-导磁铁芯;（7）-连接导线。

图3：采用CL自补偿绕组的变压器简化电原理图，图中：（8）-原边线圈;（9）-副边线圈，（6）-铁芯

图4：采用CL自补偿绕组的交流电动机定子绕组示意图，图中：

（5）-绝缘层;（6）-铁芯;（7）连接导线;（10）-定子绕组;（11）-槽楔。