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如何提高发电机发电机效率

作者:来源:发布时间:2022-01-24 09:31:30

【摘要】: 现在的交流发电机设计都存在着效率不很高的问题,一个典型Lundell爪极式转子发电机效率只有大约50%。这意味着要用大约6000W的功率来驱动交流发电机,而输出只有200A电流(3000W
现在的交流发电机设计都存在着效率不很高的问题,一个典型Lundell爪极式转子发电机效率只有大约50%。这意味着要用大约6000W的功率来驱动交流发电机,而输出只有200A电流(3000W的功率)。糟糕的是,损耗的功率就会转化成热量积聚在发电机里,加上发动机舱温度原本就很高,所以一定要将热量散发掉。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  那么,怎样使交流发电机效率更高、输出功率更大、产生热量更少呢?另外尤为重要的是在发电机转速相对较低时,输出越大越好。下面便是关于交流发电机的制造商们怎样做到这一点的。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  第一步就是探寻出效率低的原因。只要看一看爪极式转子你就会知道并不值如此大费周折,一根轴、一对爪形磁极、线圈组加上集电环就足以构成整个转子了。问题是这种设计存在漏磁现象,并非所有的磁通都用来“切割”线圈以获得最大的电流输出,其中一些漏了出来,做了无用功。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  一个解决的办法就是采用Hybrid转子。一般的转子爪极间空无一物,而Hybrid转子在爪极间装了一个永久磁铁。磁通从磁铁出来进入瓜极,通过转子心轴及磁铁另一面的爪极回到磁铁。永久磁体填充了爪极间隙后,转子绕组产生的磁通就不会泄漏走了。这就迫使更多的磁通从转子进入定子绕组,从而提高了交流发电机的输出效率。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  这种方案可以将原来的效率在50%的基础上提高20%。这样交流发电机总效率为60%时,只需用5000W的功率,大约为4474W就可以产生与原来同样大的输出,附带的一个好处是必须散发掉的热量还不到1000W。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  发电机改进的第二步必然是在发电机四周装上水套,并与发动机冷却系统相连。这样做很有益处。由于真正起冷却作用的是水套,所以不必硬是要将交流发电机置于进入发动机舱的冷空气流中。而且水套降低了发电机升温或冷却的速度,有利于提高发电机的耐用性。这是因为急剧的温度变化对膨胀与收缩速率不同的材料很不利,而采用水套则消除了这一顾虑。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  水套自然还有其它的优点。例如:Visteon公司在它的资料里声称它的交流发电机可以将近1250W的损耗热量传送给冷却系统,而这股热量最终在车辆的解冻器和加热装置处消耗干净,被用来帮助清洁风挡和加热乘员室。所以,冷却液和发动机能更快地升温变暖,催化变换器就可以更快地点火,这就大大减少了冷起动时的废气排放。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
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  既然效率提高20%就有这么大的作用,那何不追求更高的效率昵?这正是Ecoair公司开发的新型交流发电机的关键技术所在。Ecoair公司所设计的这种发电机将在今年晚些时候投入生产,主要应用在急救车一类的车辆上,因为在急救车上,闪光灯、车用医疗设备等的工作需要大量电力。Ecoair的基本观念可应用于所有车辆,包括双动力型汽车,并且这种发电机理论上也适用于将于2003年面世的42V电子系统。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  Ecoair公司的发电机,在其中的某个设计中,转子实际上由两个并排装在转子心轴上的独立部分组成,其中之一装上永久磁铁形成12个磁极,而磁铁及周围金属本身就有磁力,并不依赖转子电流;转子组件的另一半是一个绕组线圈,线圈与极靴之间存在一定的装配关系。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  Ecoair交流发电机有三种独立的操作模式。低转速时,转子的永久磁铁部分引起定子中的电流,起动操作时,永久磁铁与绕组线圈都会产生最大磁通,而使发电机产生最大输出。因此电磁铁总带来一些问题,即必要时,你怎样切断电流或减少磁通来降低电力输出?为了解决这一问题,采用第三种模式来操作Ecoair交流发电机,这种模式被称为“补偿”(buck)式,下面便是它的工作原理。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
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  当输出的电流超过了电子系统的需求时,首先使通过转子线圈部分的电流降低至零。若输出电流仍然过大,转子线圈电流的方向就会被转换。电流反向时,绕组线圈便产生与永久磁铁相反的磁性而相抵消。这样,通过控制极性和转子线圈部分的电流大小,就可能使交流发电机的输出降至零--同样的技术亦应用在一种自动防故障的安全电路中。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  虽然转子采用了两部分的结构形式,且其内部设计错综复杂,但也带来一些意想不到的好处。对于起动电机,复式设计使之获得80%的高效率。这就是说只需3750W或略低于3730W的功率就可取得一个200安培(3000瓦)的输出电流。同时,由于驱动发电机的功率和热损耗都变小的缘故,在一定输出功率下,发电机的外形尺寸可以做得更小,重量可以更轻等等。另外,在传统的交流发电机中,其直径尺寸必须与前后距离相近,而Ecoair的混合式交流发电机可以同老式发电机一样有一个较长的形体。因为考虑到辅助驱动带形成的径向可用空间有限,不可能总是无限地扩大交流发电机的直径尺寸,所以增加其有效长度倒不失为一个增大输出的好办法,还有利于增大驱动带扭矩及发动机容量。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
  而这种交流发电机的诱人之处还在于它的燃油经济性,尤其在空转或低速运作时。博世公司由一种经验方法得出交流发电机效率每提高5%,燃油经济性就会提高大约1%。而戴姆勒?克莱斯勒公司做的对比试验表明,Ecoair的交流发电机与传动系的变速箱共同工作在空转工况时,当输入不变而输出功率增加13.4%时,燃油的经济性能提高5.8%。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司
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  交流发电机和充电系统在任何设计问题中的重要性都是不可低估的。若不是因为可用电力受到限制,像电力驱动的水泵、发动机油泵、动力转向装置及刹车等具有省油特征的部件,现在就会出现了。不过,或许只需一个高效率、大功率、输出为42V电压的交流发电机,就正好搭成一座通往彼岸的坚实桥梁。sv2柴油发电机_船用柴油发电机,高压柴油发电机_江苏凯华动力有限公司

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