臨界電機制造技術

臨界電機是根據直流串勵電動機和三相旋轉電樞式交流發電機具有極為相似的磁路結構特點，再采用電路結線，將交直流電機熔為一體，利用直流串勵電動機的磁場作為交直流電樞回路的共作勵磁，交直流機工作彼此制約，相輔相成。作為發電機可發出有效值電壓不隨轉速、負載大小及性質（感性或容性）變化而變化的三相交流電，作為時機可實現連續平穩的調速。（*該技術在2011年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電機學
，我們通過對本專利技術長期的探討和研究，發現臨界電機具有很多優異的特性。臨界電機的諸多優異特性能克服現代電機(如同步機，直流機等)的許多不足，從根本上改變大型同步機的容量與體積、造價成正比的現實，并能依據LJ理論制造出許多特種用途電機，解決人類目前還難以實現的發電手段問題，提高機械能-電能之間的轉換效率。一、概述利用直流串勵電動機的磁場做為磁極，在這個磁極下布進通常的三相交流繞組，該三相交流繞組在直流串勵電動機的磁極下旋轉便能感生三相交流電。利用這種形式得到的三相交流電具有極高的電壓品質，具體表現如下1、該三相交流電的交流有效值電壓不隨軸轉速的變化而變化，且穩定不變。2、該三相交流電的交流有效值電壓不隨電負載的大小變化而變化，且穩定不變。3、該三相交流電的交流有效值電壓不隨電負載的性質(指阻性、容性、感性)的變化而變化，且穩定不變。4、該三相交流電的交流有效值電壓與本機體鐵磁物質的飽和與否無關，且穩定不變。5、該電機并網運行時，突破常規發電機的功角容量限制，理論上極大提高電磁容量及靜穩定系數。6、做為電動機運行時，具有特殊無損無級調速機理。在烏盟電業局付總工程師郝榮久前輩的關懷和支持下，我們制作了一個LJ模型，并成功地驗證了以上結論中的1-4條，而第4條結論卻是在分析數據的前提下總結出來的。我們的臨界電機理論得到內蒙電校電機老師盧吉的審核，在我們得到理論的基礎上，電業局領導給予大力支持，有了實驗證明，從而完善和充實了LJ理論，加快了LJ面世的步伐，在此深表感謝。以下簡述LJ的結構，及原理部分。二、LJ的結構及工作原理概述部分已提到，LJ的主體結構為在直流串勵電動機的定子磁極下布進三相交流繞組，該三相交流繞組與直流串勵電動機的電樞繞組同槽，并與之絕緣，同時隨直流串勵電動機轉子一同旋轉，這樣就形成了以直流串勵電動機的定子磁極為激磁的三相交流發電機。如圖1。由于形式上為旋轉電樞式三相交流發電機，故它需要滑環、電刷引出三相交流電。我們把這個由直流串勵電動機及三相交流發電機共同組成的體系，就稱為臨界電機，用字母表示為“LJ”。通過對LJ三相交流電的分析和驗證，我們得出了前面提到的6條結論。下面在逐步分析這6條結論前，先介紹一下直流串勵電動機的工作特性，有關這部分理論，我們參考了中專課本《電機學》，由哈爾濱電機學校主編。直流串勵電動機是典型的軟機械特性電機，它的工作特性曲線為雙曲線。如圖2。在直流串勵電動機中，理論上外加直流電源電壓U0全部降在電樞回路里。若樞路感生電勢為E，則有｜U0｜＝｜E｜……(1)其中E＝BLV或E＝BLn.2πR(R電樞繞組至轉子軸心線平均距離)B直流串勵電動機的極下磁感應強度。L直流串勵電動機的樞路有效長度。V直流串勵電動機的極下電樞繞組的切線速度。n直流串勵電動機的軸轉速。當直流串勵電動機的軸轉速變化時，其輸入電流I2也相應地變化，由于電樞電流Ia和勵磁電流If相等，便有Ia＝If＝I2在外加直流電壓U0作用下，設其軸轉速由n1變為n2，由于直流串勵電動機的樞路感生電勢為E＝BLn，2πR而在轉速n變化的過程中，U0始終不變，那么E也不變，即B1·L·n1＝B2·L·n2得到B1·n1＝B2·n2……(2)當直流串勵電動機的鐵磁物質不飽和時，其極下磁感應強度B和其勵磁電流If有著特定的線性函數關系(請參考電工基礎磁路部分)設B＝K·If并代入式(2)則K·If1·n1＝K·If2·n2即If1·n1＝If2·n2……(3)式(3)說明，對于直流串勵電動機，當外加直流電壓一定時，其旋轉中的任意狀態下，勵磁電流(或電樞電流)與軸轉速的乘積都為一常數。這就不難理解以轉速n為縱軸，以勵磁電流If(或電樞電流Ia)為橫軸的平面直角坐標系中，得到一條反比例函數曲線-雙曲線。直流串勵電動機的電樞回路可以看成是許多獨立的并聯支路構成，一個獨立的并聯支路總有兩個端子，這兩個端子分別接在兩個相對應的整流子片上，通過電刷與兩個激磁線圈形成串聯回路，構成一個完整的直流串勵電動機體系。這里所說的獨立的并聯支路，可以看成是一個固定在轉子槽內并且是一個整極距的線圈，只要是這樣一個線圈(開路線圈)，當它處在直流串勵電動機的磁極下隨同直流串勵電動機的轉子一同旋轉，靠切割直流串勵電動機的定子磁場而感生電勢(指交流電勢)，該交流電勢的最大值總是一個恒定的量。鑒于此，我們的LJ就是根據這一特征設計的，在直流串勵電動機的轉子槽內布進三相交流繞組，將此三相交流繞組產生的三相交流電引出。如圖3。通過這種方式得到的交流電，就具有前面概述部分提到的6條結論。以下逐條闡述LJ的6條結論。1、LJ作為發電機獨立運行，能發出有效值電壓不隨轉速變化而變化的三相交流電，且穩定不變。為了便于理解，我們設(1)、LJ的外加直流電壓U0恒定。(2)、不計交、直流回路的電阻值。(3)、給LJ軸輸入機械功率，此功率同LJ中直流串勵電動機軸轉動方向相同(即用原動機拖動)。(4)、三相交流輸出不帶電負載。(5)、設一相交流電樞匝數為Nj，直流電樞匝數為Nz，且Nj/Nz＝K。我們知道，直流串勵電動機的電樞繞組處在定子磁極的中心線上時，能感生最大電勢E，而此時，該繞組又正在直流電刷下，這個最大直流電勢E在數值上正好等于外加直流電壓U0構成直流電勢平衡。由于｜U0｜＝｜E｜，且U0恒定，結合前面提到的有關直流串勵電動機的工作特性曲線為雙曲線，可知E不隨轉速的變化而變化。同時，LJ的電樞糟內還布有交流電樞繞組，我們可取三相繞組中的任意一相如A－X相進行分析，當A－X相轉至LJ磁極的幾何中心線上時，它具有感生最大電勢值Ej。由于Nj／Nz=K所以Ej=KE=KU0式中K、E都是恒量，那么Ej也是恒量。對于交流電的表征量而言，最大值和有效值之間有著特定的關系，如以正弦交流電壓力例，設U=Um·sinωt,則有效值電壓為U=1T∫0Tu2·dt=22um]]>(電工基礎部分)由此可見，交流電壓的有效值只與最大值有關系，一其頻率無關。這就說明了LJ的交流有效值電壓不隨轉速的變化而變化，且穩定不變。2、LJ三相交流電的有效值電壓不隨電負載的大小變化而變化，且穩定不變。這里我們所說的交流電負載是指純電阻性負載。即cosφ＝1時的負載。為了便于分析理解，我們設(1)、LJ軸轉速恒定。(2)、直流勵磁電壓U0恒定。(3)、不計LJ交、直流回路電阻。若以LJ中的定子主磁極中線為縱軸(d軸)，那么與該軸線垂直相交的軸線便為橫軸(q軸)。LJ帶純電阻性負載時，對LJ內部顯然是一個交軸電樞反應。(對于LJ而言，雖然Φ＝0、而Ψ≠0，這里的 jq仍有縱軸去磁分量，在LJ中這個縱軸分量不起作用，有關這一點，結論3有證明，這里要注意理解 jq實際上是LJ三相交流繞組產生合成磁勢的橫軸分量，特此說明)它的磁勢向量圖如圖4。圖中 d為LJ主磁極磁勢。 zq為LJ直流電樞磁勢。 jq為LJ交流電樞磁勢的橫軸(q軸)分量。 δ為 d、 zq、 jq三者的合成磁勢(氣隙磁勢)。當LJ交流部分向外界輸出三相交流電流，且保證cosΦ＝1時，便產生交軸磁勢 jq(請參考同步機電樞反應部分)。我們知道， d本文檔來自技高網...

【技術保護點】
臨界電機（ＬＪ）屬電機學領域，與其結構，工作原理最相近的是現代同步電機和直流串勵電動機。本專利技術的特征在于其特殊的結構，即將直流串勵電動機與同步電機有機地結合起來，在直流串勵電動機的氣隙磁場下布進交流繞組，便形成我們所說的這個“臨界電機”（ＬＪ）體系。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孟慶良，盧珍，
申請(專利權)人：孟慶良，
類型：發明
國別省市：15[中國|內蒙]