СТАТОРНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ОБМОТКА АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Российский патент 2005 года по МПК H02K17/14 H02K3/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания автономных источников электроэнергии.

Известны статорные обмотки асинхронных машин, состоящие из равномерно расположенных по фазам катушечных групп (Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э.Кравчик, М.М.Шлаф, В.И.Афонин, Е.А.Соболенская. - М.: Энергоиздат, 1982, а.с. СССР №1046861. Полюсопереключаемая обмотка, Н 02 К 17/14, 3/28, 1981 г.).

Недостаток известных обмоток заключается в том, что в асинхронных генераторах, автономных источников электроэнергии с фиксированной частотой вращения приводного двигателя они создают напряжение только одной величины.

Известна статорная обмотка асинхронной машины, состоящая из 18 катушечных групп, у которой объединены в пары концы k и k+9 катушечных групп, объединены в нулевые точки начала 4, 6, 8 катушечных групп, начала 10, 12, 14 катушечных групп и начала 16, 18, 2 катушечных групп, выводы взяты от начал 2k-1 катушечных групп (k=1,2,3,...,9) (Патент RU 2149491. Полюсопереключаемая обмотка на 10/6 полюсов Н 02 К 17/14, 3/28, 1999 г. - прототип).

Недостаток обмотки заключается в том, что в генераторах автономных источников электроэнергии с фиксированной частотой вращения приводного двигателя она создает напряжение только одной величины.

Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей обмотки и получение различных выходных напряжений асинхронного генератора при постоянной частоте вращения приводного двигателя.

Решение указанной задачи достигается тем, что в статарной комбинированной обмотке асинхронного генератора, содержащей 18 катушечных групп с первыми выводами от начал 3, 9, 15 катушечных групп, составляющих “звезду”, конец 1 катушечной группы соединен с началом 10 катушечной группы, конец 3 с началом 12, конец 5 с началом 14, конец 7 с началом 16, конец 9 с началом 18, конец 11 с началом 2, конец 13 с началом 4, конец 15 с началом 6, конец 17 с началом 8, обмотка имеет вторые выводы, составляющие “треугольник” и образованные от объединенных концов 4, 6, 8 катушечных групп, от объединенных концов 10, 12, 14 катушечных групп, от объединенных концов 16, 18, 2 катушечных групп, третьи выводы, которые образованы от объединенных начал 5 и 7 катушечных групп, от объединенных начал 11 и 13 катушечных групп и от объединенных начал 17 и 1 катушечных групп и конденсаторы возбуждения, подключенные в соответствии с требуемым режимом выходного напряжения генератора к соответствующим выводам обмотки.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что для расширения функциональных возможностей обмотки и получение различных выходных напряжений асинхронного генератора, обмотка из 18 катушечных групп имеет вторые выводы, составляющие “треугольник” и взяты от объединенных концов 4, 6, 8 катушечных групп, от объединенных концов 10, 12, 14 катушечных групп, от объединенных концов 16, 18, 2 катушечных групп, третьи выводы образованы от объединенных начал 5 и 7 катушечных групп, от объединенных начал 11 и 13 катушечных групп и от объединенных начал 17 и 1 катушечных групп и конденсаторы возбуждения, которые для обеспечения требуемого режима могут быть подключены к “звезде” или “треугольнику” обмотки.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, поскольку макетный образец асинхронного генератора изготовлен и испытан в лабораторных условиях с целью использования в промышленности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема обмотки в однослойном исполнении; на фиг.2 - направление токов в сторонах катушек; на фиг.3 приведена форма магнитодвижущей силы однослойной обмотки; на фиг.4 показана схема обмотки в двухслойном исполнении; на фиг.5 - направление токов в сторонах катушек двухслойной обмотки; на фиг.6 приведена форма магнитодвижущей силы двухслойной обмотки; на фиг.7 показаны схемы включения конденсаторов; на фиг.8 приведена схема для расчета величины низшего напряжения.

Согласно фиг.1 и фиг.4, обмотка состоит из 18 катушечных групп с выводами 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, соединенных с конденсаторами возбуждения 28, 29, 30. При этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 10 катушечной группы, конец 3 с началом 12, конец 5 с началом 14, конец 7 с началом 16, конец 9 с началом 18, конец 11 с началом 2, конец 13 с началом 4, конец 15 с началом 6, конец 17 с началом 8, выводы 20, 23, 26, составляющие “звезду”, взяты от начал 3, 9 и 15 катушечных групп, дополнительные вторые выводы 21, 24, 27, составляющие “треугольник”, взяты от объединенных концов 4, 6, 8 катушечных групп, от объединенных концов 10, 12, 14 катушечных групп, от объединенных концов 16, 18, 2 катушечных групп, третьи выводы 19, 22, 25 взяты от объединенных начал 5 и 7 катушечных групп, от объединенных начал 11 и 13 катушечных групп и от объединенных начал 17 и 1 катушечных групп. Конденсаторы возбуждения 28-30 в соответствии с требуемым режимом выходного напряжения генератора могут быть подключены к соответствующим выводам обмотки.

Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора может быть выполнена как однослойной, так и двухслойной.

Согласно фиг.2 и фиг.5 (стороны катушек фазы А обозначены квадратом, фазы В - треугольником и фазы С - кругом), входящий ток обозначен “плюсом”, выходящий ток - “точкой”. Магнитодвижущие силы указывают на 8 полюсов обмотки. Обмоточный коэффициент однослойной обмотки k_об=0,945, а обмоточный коэффициент двухслойной обмотки к_об=0,89 обеспечивают высокую степень использования габарита базовой асинхронной машины. Конденсаторы подключаются к “звезде” - выводы 20, 23, 26 или к “треугольнику” - выводы 21, 24, 27 (фиг.7).

При условной единице напряжения между выводами 22 и 27 соотношение напряжений между выводами 20 и 23, 24 и 27, 22 и 25 составляет 3,732/2/0,684 (фиг.8).

Статорная обмотка асинхронного генератора работает следующим образом.

При вращении ротора асинхронного генератора за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения происходит процесс самовозбуждения. На всех выводах появляется напряжение. К выводам 20, 23, 26 можно подключать нагрузку с напряжением питания 380-400 В, к выводам 21, 24, 27 - нагрузку с напряжением питания 220-230 В, к выводам 19, 22, 25 можно подключать сварочный выпрямитель.

Таким образом, предлагаемая обмотка асинхронного генератора позволяет изготовить многоцелевой источник питания.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для создания автономных источников электроэнергии на основе асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением. Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора состоит из 18 катушечных групп. Конец 1-й катушечной группы соединен с началом 10-й катушечной группы, конец 3-й - с началом 12-й, конец 5-й - с началом 14-й, конец 7-й - с началом 16-й, конец 9-й - с началом 18-й, конец 11-й - с началом 2-й, конец 13-й - с началом 4-й, конец 15-й - с началом 6-й, конец 17-й - с началом 8-й. Выводы, составляющие “звезду”, взяты от начал 3-й, 9-й и 15-й катушечных групп. Дополнительные выводы, составляющие “треугольник”, взяты от объединенных концов 4-й, 6-й, 8-й катушечных групп, от объединенных концов 10-й, 12-й, 14-й катушечных групп и от объединенных концов 16-й, 18-й, 2-й катушечных групп, от объединенных начал 5-й и 7-й катушечных групп, от объединенных начал 11-й и 13-й катушечных групп и от объединенных начал 17-й и 1-й катушечных групп. Конденсаторы возбуждения подключаются к “звезде” или “треугольнику” обмотки в соответствии с требуемым выходным напряжением генератора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей обмотки и получении возможности создания различных выходных напряжений асинхронного генератора при постоянной частоте вращения приводного двигателя. 8 ил.

Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора, содержащая 18 катушечных групп с первыми выводами от начал 3-й, 9-й, 15-й катушечных групп, составляющих “звезду”, отличающаяся тем, что конец 1-й катушечной группы соединен с началом 10-й катушечной группы, конец 3-й - с началом 12-й, конец 5-й - с началом 14-й, конец 7-й - с началом 16-й, конец 9-й - с началом 18-й, конец 11-й - с началом 2-й, конец 13-й - с началом 4-й, конец 15-й - с началом 6-й, конец 17-й - с началом 8-й, при этом обмотка имеет вторые выводы, составляющие “треугольник”, образованные от объединенных концов 4-й, 6-й, 8-й катушечных групп, от объединенных концов 10-й, 12-й, 14-й катушечных групп, от объединенных концов 16-й, 18-й, 2-й катушечных групп, третьи выводы, которые образованы от объединенных начал 5-й и 7-й катушечных групп, от объединенных начал 11-й и 13-й катушечных групп и от объединенных начал 17-й и 1-й катушечных групп, и конденсаторы возбуждения, подключенные в соответствии с требуемым режимом выходного напряжения генератора к соответствующим выводам обмотки.