СТАТОРНАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ 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.

Известна статорная обмотка асинхронной машины, содержащая 6 пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп, соединенных определенным образом (Ванурин В.Н. Статорные обмотки асинхронных электродвигателей. - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2001).

Недостаток известной обмотки заключается в том, что в режиме асинхронного генератора она создает напряжение одинаковой величины.

Известна статорная обмотка асинхронной машины, содержащая 6 пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп, при этом в первую фазу входят 1 и 4 пары, во вторую 3 и 6 пары, в третью 5 и 2 пары, в каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар, выводы взяты от внешних катушечных групп 1, 3, 5 пар, от объединенных начал внешних и внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар, начала внутренних катушечных групп 1, 3, 5 пар образуют нулевую точку (см. а.с. СССР №1376182, Н 02 К 17/14, 3/28. Трехфазная обмотка с соотношением чисел пар полюсов p₁:p₂=4:1, 1986 г.).

Недостаток обмотки заключается в том, что в генераторах автономных источников электроэнергии с фиксированной частотой вращения приводного двигателя она не создает одинаковые по величине напряжения разной частоты и дополнительное пониженное напряжение высшей частоты.

Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей обмотки для создания одинаковых по величине напряжений разной частоты и дополнительного пониженного напряжения высшей частоты.

Поставленная задача достигается тем, что в статорной обмотке асинхронной машины из 6 пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп с первыми выводами от концов внешних катушечных групп 1, 3, 5 пар, с включением в первую фазу 1 и 4 пар, во вторую 3 и 6 пар, в третью 5 и 2 пар с встречным включением в фазе разношаговых катушечных групп разных пар, в качестве вторых выводов использованы объединенные начала внешних и концов внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар, при этом обмотка имеет дополнительную низковольтную восьмиполюсную обмотку подключенную к началам внутренних катушечных групп 1, 3, 5 пар и конденсаторы возбуждения, которые вместе с основной нагрузкой подключены к первым и вторым выводам.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что за счет того, что в статорной многофункциональной обмотке асинхронного генератора, вторые выводы взяты от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар и к началам внутренних катушечных групп 1, 3, 5 пар подключена дополнительная низковольтная восьмиполюсная обмотка, а конденсаторы возбуждения и основная нагрузка подключены к первым и вторым выводам, обеспечивается расширение функциональных возможностей обмотки для создания одинаковых по величине напряжений разной частоты и дополнительного пониженного напряжения высшей частоты.

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.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана схема обмотки;

на фиг.2 показано направление токов в катушках при восьми полюсах;

на фиг.3 показано направление токов в катушках при двух полюсах;

на фиг.4 показаны схемы подключения конденсаторов и нагрузки.

Статорная многофункциональная обмотка асинхронного генератора содержит шесть пар 1-6 концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп с включением в первую фазу пар 1 и 4, во вторую фазу - пар 3 и 6, в третью - пар 5 и 2, причем в каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар, а также выводы 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15. Первые выводы 7, 9, 11 взяты от концов внешних катушечных групп пар 1, 3, 5. В качестве вторых выводов 10, 12, 8 использованы объединенные начала внешних и концов внутренних катушечных групп пар 4, 6, 2. При этом данная обмотка имеет дополнительную низковольтную восьмиполюсную обмотку, подключенную к началам внутренних катушечных групп пар 1, 3, 5 посредством выводов 13, 15, 14. К первым и вторым выводам подключены вместе с основной нагрузкой конденсаторы возбуждения 16, 17, 18.

Благодаря принятому соединению, соотношение индукций в воздушном зазоре и соотношение витков обмотки при восьми и двух полюсах позволяет на выводах автономного генератора при одной и той же частоте вращения приводного двигателя получить практически одинаковое по величине напряжение частотой, например, 200 Гц - на выводах 8, 10, 12 восьмиполюсной обмотки (фиг.2, стороны катушек фазы А обозначены квадратом, фазы В - треугольником и фазы С - кругом) при соединением фаз в две “звезды” (выводы 7, 9, 11 объединены в нулевую точку) и 50 Гц - на выводах 7, 9, 11 двухполюсной обмотки (фиг.3) при соединении фаз в звезду, а также пониженное напряжение частотой 200 Гц на выводах 13, 14, 15 дополнительной низковольтной восьмиполюсной обмотки.

Статорная многофункциональная обмотка асинхронного генератора работает следующим образом (фиг.4).

Режим 1. Нагрузка и конденсаторы возбуждения 16, 17, 18 подключены к выводам 7, 9, 11. В этом случае получается 2 полюса. При вращении ротора с частотой 3000 мин^-1 (314 с^-1) за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения происходит самовозбуждение асинхронного генератора и на нагрузке появляется напряжение с частотой тока 50 Гц.

Режим 2. Нагрузка и конденсаторы возбуждения 16, 17, 18 подключены к выводам 10, 12, 8, выводы 7, 9, 11 соединены. При вращении ротора с частотой 3000 мин^-1 (314с^-1) за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения 16-18 происходит самовозбуждение асинхронного генератора и на нагрузке появляется напряжение, например, 380/220 В с частотой тока 200 Гц. На выводах 13, 15, 14 напряжение будет, например, 38 В для питания ручного электроинструмента.

Статорная многофункциональная обмотка асинхронного генератора содержит шесть пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп. В первую фазу включены катушечные группы пар 1 и 4, во вторую - пар 3 и 6, в третью - пар 5 и 2. В каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар. Первые выводы взяты от концов внешних катушечных групп пар 1, 3, 5. Вторые выводы образованы от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп пар 4, 6, 2. К началам внутренних катушечных групп пар 1, 3, 5 подключена дополнительная низковольтная восьмиполюсная обмотка, а конденсаторы возбуждения с основной нагрузкой подключены к первым и вторым выводам. Такое выполнение статорной обмотки позволит создавать автономные источники энергии на разную частоту тока при разной величине напряжения на основе асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением при фиксированной частоте вращения приводного двигателя. 4 ил.

Статорная многофункциональная обмотка асинхронного генератора, содержащая шесть пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп с включением в первую фазу первой и четвертой пар, во вторую - третьей и шестой пар, в третью - пятой и второй пар катушечных групп, где в каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар, а первые выводы взяты от концов внешних катушечных групп первой, третьей, пятой пар, отличающаяся тем, что имеет вторые выводы, образованные от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп четвертой, шестой, второй пар, дополнительную низковольтную восьмиполюсную обмотку, подключенную к началам внутренних катушечных групп первой, третьей, пятой пар, причем первые и вторые выводы выполнены для подключения к ним конденсаторов возбуждения и основной нагрузки.