一种利用电容补偿电流励磁发电的发电机

技术领域

本发明属于发电机技术领域，具体涉及一种利用电容补偿电流励磁发电的发电机。

背景技术

电力系统的用电设备在使用时会产生无功功率，而且通常是电感性的，它会使电源的容量使用效率降低，而通过在系统中适当地增加电容的方式就可以加以改善。电力电容补偿也称功率因数补偿，传统电容补偿是为了减少电感损耗。

现在的电容补偿技术已经较为成熟，包括自动监测切换功能。电容补偿有集中补偿、分组补偿和就地补偿，还有电网空载电流补偿。所有的这些电容补偿都有一个共同点，就是电容补偿电流全部都是等效电源电流做功的，都没有利用来进行电源励磁发电。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电容补偿电流励磁发电的发电机，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种利用电容补偿电流励磁发电的发电机，包括励磁电源、电容电感并联电路线圈和输出电路线圈，所述励磁电源电性连接电容电感并联电路线圈，所述电容电感并联电路线圈包括初级电感线圈以及与初级电感线圈并联的电容补偿柜，所述电容补偿柜包括一个或多个与初级电感线圈并联的电容，所述输出电路线圈包括次级电感线圈，所述次级电感线圈与电容电感并联电路线圈的初级电感线圈耦合组成变压器，电容电感并联电路线圈输入励磁电源后，电容补偿柜使变压器的初级电感线圈产生相应的电容补偿电流，电容补偿电流激励变压器的次级电感线圈产生感应电动势，用于为输出电路线圈的外接电器做功。

在一个可能的设计中，在电容电感并联电路线圈中，根据工频电流频率，变压器结构设计不变，根据变压器初级电感线圈的电感量，避开电容电感谐振点，采用适配的电容，使变压器初级电感线圈的电流，包括电容补偿电流，达到额定电流，形成满负荷发电机。

在一个可能的设计中，可以适当加大变压器铁芯，加大线圈导线横截面积，电源励磁电压可调，提高发电机功率适应用电高峰的需求。

有益效果：本发明变压器的初级电感线圈就相当于上一级的用电器，给初级电感线圈并联适当的电容，使电容的容抗抵消初级电感线圈的电感，这样在初级电感线圈并联谐振的无功功率电流同样可以在次级电感线圈产生感应电流，所以无功功率就变成了有功功率。传统电容补偿是为了减少电感损耗，而本发明的电容补偿是用电容补偿电源。本发明不用改变频率寻找谐振点，不用再考虑失谐停机，不用再考虑谐振支路的电阻问题，更简单实用安全，只要把现在的电容补偿柜并联变压器初级电感线圈，增加适当电容即可。在整个系统里，变压器初级电感线圈电感的增加和变压器功率设计成正比，发电功率与变压器功率设计成正比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明单相设计的结构示意图。

具体实施方式

在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实施例中的具体含义。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得实施例不清楚。

实施例：

本实施例提供了一种利用电容补偿电流励磁发电的发电机，如图1所示，包括励磁电源、电容电感并联电路线圈和输出电路线圈，所述励磁电源电性连接电容电感并联电路线圈，所述电容电感并联电路线圈包括初级电感线圈以及与初级电感线圈并联的电容补偿柜，所述电容补偿柜包括一个或多个与初级电感线圈并联的电容，所述输出电路线圈包括次级电感线圈，所述次级电感线圈与电容电感并联电路线圈的初级电感线圈耦合组成变压器，电容电感并联电路线圈输入励磁电源后，电容补偿柜使变压器的初级电感线圈产生相应的电容补偿电流，电容补偿电流激励变压器的次级电感线圈产生感应电动势，用于为输出电路线圈的外接电器做功。

进一步地，在电容电感并联电路线圈中，根据工频电流频率，变压器结构设计不变，根据变压器初级电感线圈的电感量，避开电容电感谐振点，采用适配的电容，使变压器初级电感线圈的电流，包括电容补偿电流，达到额定电流，形成满负荷发电机。

进一步地，可以适当加大变压器铁芯，加大线圈导线横截面积，留有余地，电源励磁电压可调，提高发电机功率适应用电高峰的需求。

以变压器空载运行的电源电流作为激励电源，以电容补偿的方式在变压器初级电感线圈并联电容。

具体实施时，电力变压器功率越大初级线圈电感越大，空载电流可以很小，电容补偿拥有非常大的补偿空间，把电容补偿电流补到额定电流即可。这个电容补偿电流同样可以在次级电感线圈感应出电流做功。变压器次级电感线圈做功，只是消耗了激励电流，相当于空载运行输出电能。

电容补偿电流l大小与电源电压v成正比，与并联电容容量c成正比，即补偿电流l＝vc。作为励磁电流的电容补偿电流，在次线圈电磁感应中的损耗忽略不计的话，发电机输出功率p＝vvc。如果电源电压为1000伏。设计一个单相30千伏安的发电机，根据公式可以求出电容容量是3000微法，相当于装有30个耐1000伏高压100微法的电容补偿柜。

图1所示的是单相的设计示意图，当然基于单相设计根据需求设计三相补偿也是可以的。例如，电源电压是1000伏，设计100千伏安的三相发电机，需要3组，每组装有33.333块100微法耐1000伏高压的电容补偿柜。

本发明可以把输出电能返回做为激励电源；可以用电池逆变交流电做为激励电源生成电能，作为机动车动力，因为大型变压器电阻很小不到1欧姆，不用再考虑初级电感线圈和电容之间的电阻问题；可以低压供电，不用再担心高压用电安全；不但适用于工频电流，而且适用于所有频率波段的发电装置；可以解决相应的能源问题。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。