[实用新型]节能发电机

说明书

本发明涉及发电设备，具体的说是能达到节能目的三相和单相同步交流“节能发电机”。

现有三相同步发电机有如下缺点，本发电机能对应避免，相应便是本发电机的优点：

现有三相同步发电机，当转子磁场初始穿入某一相定子绕组时，进入边的部分转子磁场首先进入该相定子绕组的前槽齿，即相间槽齿，因铁磁性槽齿的导磁系数大，该部分转子磁场增强，其所包围的该相定子绕组便感生反向电势，当该部分转子磁场转离该槽齿进入定子槽内，因导磁系数变小，转子磁场减弱，其所包围的该相定子绕组便感生大小相等的正向电势，正反电势相抵消；当该部分转子磁场转过该相定子绕组首槽，进入和离开另一定子槽齿，其所包围的该相定子绕组减一槽后，定子绕组匝数仍然相等，所感生的正反电势大小相等亦相抵消，该部分转子磁场的后继转子磁通进入和离开本相每一定子槽齿，所感生的正反电势相抵消的规律如上述相同。只有转子磁场穿过导磁系数小的定子槽内的绕组所感生的电势有效。

现有三相同步发电机负载，定子磁场始于导磁系数小的定子槽内，随着感生电流的逐渐增大，该部分定子磁场便进入电枢铁芯，因铁芯导磁系数大，定子磁场增强，便感生反向电势以阻抗原方向电势，经电枢铁芯增强的那部分定子磁场便相应抵消转子磁场，形成定子与转子合成磁场，该部分定子磁场消失，便按原增强定子磁场时感生反向电势的大小感生正向电势，正反电势相抵消。只有转子磁场穿过导磁系数小的定子槽内的绕组所感生的电势有效。

定子磁场增强，因定子与转子磁场的关系，便产生强大的反作用力，形成阻力矩，无意义的消耗了原动力。所消耗的能量就是原动机带动发电机转子进行电枢反应抵消仅限于由定子铁芯增强的那部分磁场所做的功。这是耗能最多的因素，并且引起强烈的振动，发电机和原动机各部件的应力显蓍增大。

本发电机采用绝缘性能良好，机械强度高的非铁磁性材料制成的电枢芯，导磁系数小，避免了由定子铁芯增强定子磁场引起的定子与转子磁场间强大的反作用力，节省的能量等于克服增大两磁场间反作用力所做的功。同时显蓍减小了发电机和原动机各部件的机械应力。这不但节能而且延长了发电机和原动机的寿命。

现有三相同步发电机，转子磁场因任一极性的磁力线之间具有旁压力，极心处磁密最大，旁压力最强；转子异性磁通互相吸引，又具有力求缩短回路的特性，因此转子磁场扩散，磁感应强度变小。扩散后的转子磁通通过定子槽齿，因磁力线间具有旁压力，有趋向于匀强磁场状态，于是按正弦规律分布的转子磁通被破坏，实际感应电势的波形略呈梯形，存在直流分量，影响了异步电动机和变压器的功效，这是个既耗能又有害的因素。

本发电机因内外磁极靠得较近，易按内磁极磁通呈正弦规律分布将外磁极磁化形成回路，感应电势呈正弦波形，这便提高了异步电动机和变压器的工作效率，达到外电路节能的目的。

现有三相同步发电机采用定子电枢铁芯，实质上定子铁芯是与转子磁力线相切割感生电流的导体，加之交变磁场的作用便产生铁损和涡流，除耗能温升还产生制动力矩和减弱转子磁场的作用。

本发电机的电枢芯，采用绝缘性能良好的非铁磁性材料制成，不能在电枢芯内产生铁损和涡流。

现有三相同步发电机负载，转子励磁绕组两侧的有效导线处在定子旋转磁场中，便产生电磁力，左边的有效导线产生的电磁力F向上，右边的有效导线产生的电力F向下，产生反转力矩而耗能，如图6所示。

本发电机采用绝缘性能良好，机械强度高的非铁磁性电枢芯，定子磁场显著减小，又因本发电机的电枢反应易在转子内外磁极极端进行，很少有定子磁通穿过转子励磁绕组，因而避免了如图6所示的反转力矩。

电网上多是感性负载，现有三相同步发电机感性负载，便产生纵轴去磁电枢反应，减弱转子磁场，同时发出无功，形成恶性循环，电压将显著下降，为维持电压不变，必须增大励磁电流，这不但耗能和降低功率因数，而且还引起定子和转子温升。

本发电机纯感性负载，定子电流滞后电压90度，因失去电枢铁芯和定子铁轭条件，无功电流的定子磁场相应变弱，其方向与转子磁场方向相反，一部分定子磁场与转子磁场产生横轴去磁电枢反应，另一部分定子磁场迫使自成回路，不产生纵轴去磁电枢反应，避免了耗能和有害于发电机运转的因素。

本发电机负载，定子磁场显著减弱，又因内外磁极靠得较近，导磁系数大，阻性负载易截获其间合成公共定子磁场，产生横轴去磁电枢反应。本发电机纯阻性和纯感性负载，各有不同形式的定子与转子磁场同步旋转。

本发明可通过以下措施来完成：