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 с различным выходным напряжением.

Известна статорная обмотка асинхронной машины, содержащая 18 катушечных групп, при этом 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, 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.).

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

Известна статорная обмотка асинхронной машины (Патент RU 2176124. Полюсопереключаемая обмотка на 10-6 полюсов. Н 02 К 17/14, 3/28, 2000 г.), содержащая 36 катушек, при этом конец 1 катушки соединен с концом 6 катушки, начало 6 с концом 19, начало 19 с началом 24, конец 5 с концом 10, начало 10 с концом 23, начало 23 с началом 28, конец 9 с концом 14, начало 14 с концом 27, начало 2 с началом 32, конец 13 с концом 18, начало 18 с концом 31, начало 31 с началом 36, конец 17 с концом 22, начало 22 с концом 35, начало 35 с началом 4, конец 21 с концом 26, начало 26 с концом 3, начало 3 с началом 8, конец 25 с концом 30, начало 30 с концом 7, начало 7 с началом 12, конец 29 с концом 34, начало 34 с концом 11, начало 11 с началом 16, конец 33 с концом 2, начало 2 с концом 15, начало 15 с началом 20, объединены в нулевые точки концы 24, 28, 32 катушек, концы 36, 4, 8 катушек, концы 12, 16, 20 катушек, выводы взяты от начал 1, 5, 9, 13, 17 21, 25, 29, 33 катушек.

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

Техническим решением изобретения является расширение функциональных возможностей обмотки и получение различных выходных напряжений асинхронного генератора при фиксированной частоте вращения ротора.

Решение указанной задачи достигается тем, что в статорной комбинированной обмотке асинхронного генератора, состоящей из 36 катушек, конец 1 катушки соединен с концом 4 катушки, начало 4 с концом 19, начало 19 с началом 22, конец 5 с концом 8, начало 8 с концом 23, начало 23 с началом 26, конец 9 с концом 12, начало 12 с концом 27, начало 27 с началом 30, конец 13 с концом 16, начало 16 с концом 31, начало 31 с началом 34, конец 17 с концом 20, начало 20 с концом 35, начало 35 с началом 2, конец 21 с концом 24, начало 24 с концом 3, начало 3 с началом 6, конец 25 с концом 28, начало 28 с концом 7, начало 7 с началом 10, конец 29 с концом 32, начало 32 с концом 11, начало 11 с началом 14, конец 33 с концом 36, начало 36 с концом 15, начало 15 с началом 18, первые выводы образованы от начал 5, 17, 29 катушек, вторые выводы образованы от объединенных концов 22, 26, 30 катушек, от объединенных концов 34, 2, 6 катушек, от объединенных концов 10, 14, 18 катушек, третьи выводы образованы от объединенных начал 9 и 13 катушек, от объединенных начал 21 и 25 катушек, от объединенных начал 33 и 1 катушек, при этом обмотка имеет конденсаторы возбуждения, соединенные с любыми из вышеназванных выводов.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что в статорной комбинированной обмотке асинхронного генератора, содержащей 36 катушек, концы и начала которых соединены определенным образом и имеют выводы, образованные из объединенных начал и концов катушек, соединенные с конденсаторами возбуждения, обеспечивается расширение функциональных возможностей обмотки и получение различных выходных напряжений асинхронного генератора при фиксированной частоте вращения ротора.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна 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 оно работоспособно, и предлагается его использование в промышленности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана развернутая схема обмотки;

на фиг.2 - направление токов в сторонах катушек;

на фиг.3 приведена форма магнитодвижущей силы обмотки;

на фиг.4 показаны схемы включения конденсаторов;

на фиг.5 приведена схема для расчета величины низшего напряжения.

Согласно фиг.1 статорная обмотка состоит из 36 катушек, выводов 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 и конденсаторов возбуждения 46, 47, 48, при этом конец 1 катушки соединен с концом 4 катушки, начало 4 с концом 19, начало 19 с началом 22, конец 5 с концом 8, начало 8 с концом 23, начало 23 с началом 26, конец 9 с концом 12, начало 12 с концом 27, начало 27 с началом 30, конец 13 с концом 16, начало 16 с концом 31, начало 31 с началом 34, конец 17 с концом 20, начало 20 с концом 35, начало 35 с началом 2, конец 21 с концом 24, начало 24 с концом 3, начало 3 с началом 6, конец 25 с концом 28, начало 28 с концом 7, начало 7 с началом 10, конец 29 с концом 32, начало 32 с концом 11, начало 11 с началом 14, конец 33 с концом 36, начало 36 с концом 15, начало 15 с началом 18, первые выводы 39, 42, 45 образованы от начал 5, 17, 29 катушек, вторые выводы 38, 41, 44 образованы от объединенных концов 22, 26, 30 катушек, от объединенных концов 34, 2, 6 катушек, от объединенных концов 10, 14, 18 катушек, третьи выводы 37, 40, 43 образованы от объединенных начал 9 и 13 катушек, от объединенных начал 21 и 25 катушек, от объединенных начал 33 и 1 катушек. Конденсаторы возбуждения 46, 47, 48 для обеспечения требуемых режимов выходного напряжения генератора могут быть подключены к выводам 39, 42, 45, составляющим “звезду”, или к выводам 38, 41, 44, составляющих “треугольник”.

Согласно фиг.2 (стороны катушек фазы А обозначены квадратом, фазы В - треугольником и фазы С - кругом) входящий ток обозначен “плюсом”, выходящий ток - “точкой”. Магнитодвижущая сила на фиг.3 указывает на 10 полюсов обмотки. Обмоточный коэффициент k_oб=0,914 обеспечивает высокую степень использования габарита асинхронной машины.

На фиг.4 показаны схемы подключения конденсаторов 46, 47, 48 и нагрузки к обмоткам статора асинхронного генератора. При условной единице напряжения между выводами 40 и 38 симметричное соотношение напряжений между выводами 39 и 42; 44 и 38; 40 и 43 составляет 3,732/2/0,684.

Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора работает следующим образом.

Режим 1. Конденсаторы возбуждения 46, 47, 48 подключены к выводам 39, 42, 45. Нагрузка подключается к любым фазным выводам: 37, 38, 39; 40, 41, 42; 43, 44, 45.

При вращении ротора асинхронного генератора с номинальной скоростью за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения 46-48 происходит процесс самовозбуждения. На фазных выводах 39, 42, 45 напряжение составляет, например, 400 В, на других выводах напряжение трансформируется в соотношении: выводы 44, 38, 41 - 400:3,732·2; выводы 40-44, 41-43, 38-40, 43-38, 44-37, 37-41 - 400:3,372·1; выводы 40, 37, 43 - 400:3,372·0,684.

Режим 2. Конденсаторы возбуждения 46-48 подключены к выводам 44, 38, 41. Нагрузка подключается к любым фазным выводам: 37, 38, 39; 40, 41, 42; 43, 44, 45.

При вращении ротора асинхронного генератора с номинальной скоростью за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения 46-48 происходит процесс самовозбуждения. На фазных выводах 44, 38, 41 напряжение составляет, например, 230 В, на других выводах напряжение трансформируется в соотношении: выводы 39, 42, 45 - 230:2·3,732; выводы 40-44, 40-38, 43-38, 43-41, 37-41, 37-44 - 230:2·1; выводы 37, 40, 43 - 230:2·0,684.

Режим 3. Конденсаторы возбуждения 46-48 подключены к выводам 37, 40, 43. Нагрузка подключается к любым выводам. Соотношение напряжений остается прежним.

Таким образом, предлагаемая схема комбинированной статорной обмотки позволяет в одном автономном источнике получить несколько независимых напряжений.

В зависимости от технического задания можно изменять сечение катушек и тем самым проектировать источники на различную мощность заданного напряжения.

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 содержит 36 катушек. Конец 1-й катушки соединен с концом 4-й катушки, начало 4-й - с концом 19-й, начало 19-й - с началом 22-й, конец 5-й - с концом 8-й, начало 8-й - с концом 23-й, начало 23-й - с началом 26-й, конец 9-й - с концом 12-й, начало 12-й - с концом 27-й, начало 27-й - с началом 30-й, конец 13-й - с концом 16-й, начало 16-й - с концом 31-й, начало 31-й - с началом 34-й, конец 17-й - с концом 20-й, начало 20-й - с концом 35-й, начало 35-й - с началом 2-й, конец 21-й - с концом 24-й, начало 24-й - с концом 3-й, начало 3-й - с началом 6-й, конец 25-й - с концом 28-й, начало 28-й - с концом 7-й, начало 7-й - с началом 10-й, конец 29-й - с концом 32-й, начало 32-й - с концом 11-й, начало 11-й - с началом 14-й, конец 33-й - с концом 36-й, начало 36-й - с концом 15-й, начало 15-й - с началом 18-й. Первые выводы образованы от начал 5-й, 17-й, 29-й катушек. Вторые выводы образованы от объединенных концов 22-й, 26-й, 30-й катушек, от объединенных концов 34-й, 2-й, 6-й катушек и от объединенных концов 10-й, 14-й, 18-й катушек. Третьи выводы образованы от объединенных начал 9-й и 13-й катушек, от объединенных начал 21-й и 25-й катушек и от объединенных начал 33-й и 1-й катушек. Имеются конденсаторы возбуждения, соединенные с любыми выводами в соответствии с требуемым режимом выходного напряжения генератора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей обмотки и получении возможности создания автономных источников электроэнергии на разные выходные напряжения при фиксированной частоте вращения ротора. 5 ил.

Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора, содержащая 36 катушек, отличающаяся тем, что конец 1-й катушки соединен с концом 4-й катушки, начало 4-й - с концом 19-й, начало 19-й - с началом 22-й, конец 5-й - с концом 8-й, начало 8-й - с концом 23-й, начало 23-й - с началом 26-й, конец 9-й - с концом 12-й, начало 12-й - с концом 27-й, начало 27-й - с началом 30-й, конец 13-й - с концом 16-й, начало 16-й - с концом 31-й, начало 31-й - с началом 34-й, конец 17-й - с концом 20-й, начало 20-й - с концом 35-й, начало 35-й - с началом 2-й, конец 21-й - с концом 24-й, начало 24-й - с концом 3-й, начало 3-й - с началом 6-й, конец 25-й - с концом 28-й, начало 28-й - с концом 7-й, начало 7-й - с началом 10-й, конец 29-й - с концом 32-й, начало 32-й - с концом 11-й, начало 11-й - с началом 14-й, конец 33-й - с концом 36-й, начало 36-й - с концом 15-й, начало 15-й - с началом 18-й, первые выводы образованы от начал 5-й, 17-й, 29-й катушек, вторые выводы образованы от объединенных концов 22-й, 26-й, 30-й катушек, от объединенных концов 34-й, 2-й, 6-й катушек, от объединенных концов 10-й, 14-й, 18-й катушек, третьи выводы - от объединенных начал 9-й и 13-й катушек, от объединенных начал 21-й и 25-й катушек, от объединенных начал 33-й и 1-й катушек, при этом обмотка имеет конденсаторы возбуждения, соединенные с любыми выводами в соответствии с требуемым режимом выходного напряжения генератора.