[其他]低转速矩形波正弦波两用发电机

说明书

本发电机与众不同的关键技术在于采用了高效率的连续交流矩形波送发电，正弦交流电的各次谐波成份在电枢线圈磁通饱和的情况下有增大的趋势。本发明利用这一点，在发电机单相或三相电功输出线串入适当容量的电容器与电流周期过程中变化的磁通和电压形成丰富的多谐振荡成份将电磁转换的能量全部转变为矩形波交流电向外送发。这与串入电容器补偿功率因数电流波形仍是正弦波做法不同。并且串入电容器获得连续交流矩形波是一种最简单、成本最低的方法，得到了下述的技术效果：

一、在同一输出电压时，采用矩形波可比正弦波多送发1/5或1/3电能。电机功比，电机效率和电磁转换效率高于正弦波，这一点在小功率电机更加特出。

二、发电机采用矩形波具有优异的低转速满载输出性能。矩形波交流电无最大值，平均值、有效值之分。以正弦波最大值比较矩形波其电流包络分量小于矩形波。以有效值平均值与矩形波比较功率因素小于矩形波，以平均值有效值对应矩形波，其最大值必须高于矩形波，也就是说：矩形波功率因数以功率除以电压和电流的乘积得出。正弦波功率因数必须以有功功率除以电压和电流的乘积得出。由于发电机电压正比于转速，也就是说正弦波发电必须更大的转速才能达到等效于矩形波的电流电压值和功率因数，等于矩形波可在比正弦波低的的转速下满载输出。这种低转速能够满载发电的电机对于利用低流速的波力、风力、潮汐力、海流力和常处于低速运转的各种热机发电是非常重要的。因为这种电机能简化或省略变速机构，降低动力一发电装置的造价。提高机组的效率和利用率。根据制作的永磁激磁单相220伏60瓦，120瓦和三相电激磁380伏400瓦三种样机试验结果。已能做到：一、采用矩形波可比用正弦波低1/3或1/2转速满负荷输出。二、用矩形波在相同电压下可比正弦波多送发1/5或1/3电能。三、用矩形波电机电磁一机械能转换效率和电机功比高于正弦波发电。上述试验样机在电机与负载之间串入电容可作矩形波发电机使用。不串接电容可作正弦波发电机用，因此样机具有发送两种波形交流电的功能，能适应电阻性、整流性和电感性不同负载的需要。以60瓦永磁激磁样机试验模拟风力发电，用1∶8齿轮变速，在相当于风浆每秒两转（约4级风）已220伏60瓦交流矩形波满载输出。由于磁通饱和的稳压作用，电容对过电压的吸收和交流机本身的限流作用，满负载转速上升到3倍，电压上升未过20%， 1/3 负载未超过25%。

即使短路电流也不增加，一般P＝I²R，增加的电压不能成为有功功率，不会给电器造成过载损坏，220V，60W样机是用45W，6V手扶拖拉机飞轮发电机改成，串入4微法电容改作矩形波发电增加15W功率，降低1/3转速满载。400W三相矩形波发电机采用电激电磁其输出电压可以调整。是用2500转350瓦12V汽车爪极式发电机改成，以矩形波送发电1500转时已380伏，400瓦瓦满载，与原正弦波发电方式比较降低 1/3 转速满载。增加输出50瓦以上电功。120瓦永磁激磁单相220伏样机用原90瓦12V永磁交流发电机改制。用矩形波在原转速一半时已220伏120瓦满载输出。综合上述试验结果证明矩形波发送电伏于正弦波。

利用本项技术可制造生产下例发电机

一、制造单家独户用的永磁式或电激磁式家用风力发电机。以开发和利用风能这种便于吸取的能源，制造各种类型交通工具专用高功比，低转速矩形波交流发电机。制造各种不同功率、电压的移动式、固定式电站的高功比，矩形波、正弦波两用发电机。

二、在本项发明发电机中由于电容器容量Q_c、电压V、电流I，磁通Φ、频率f都是互相连系的变量呈正比变化，因此本发电机有一个宝贵的特性：发出的电压越高满载需要的转速就越小、机组的造价和成本也就越低。这种特性使本项技术制造的发电机比其它发电机更能适应低转速、大扭矩力的内河低坝低水头水力发电，风力发电、波力发电，海流力、潮汐力等自然能源发电。同样也适应利用低温差，处于低转速运转的斯特林发动机和奥钛诺记忆合金发动机及其它热机发电。按公式：I＝ (U)/(R) 和Q= (ω_OL)/(R) = 1/(ω_oCR) ;利用本项技术将电容器制成超导的形式与超导发电机电枢线圈串连，那么就可以制成在极低转速下满载发电，效率接近于1的超导矩形波交流发电机，上述各机种发出的大功率矩形波交流电可直接利用大功率高压倍压整流装置变为高压直流向外馈送。