СТАТОРНАЯ ОБМОТКА ДВУХЧАСТОТНОГО 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 12 пар концентрически расположенных внешних однослойных и внутренних двухслойных катушек в каждой паре, соединенных определенным образом (Ванурин В.Н. Статорные обмотки асинхронных электродвигателей. -Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2001 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.

Известна статорная обмотка асинхронной машины, содержащая 12 пар концентрически расположенных внешних однослойных и внутренних двухслойных катушек в каждой паре, при этом в первую фазу входят 1, 4, 7, 10 пары, во вторую 3, 6, 9, 12 пары, в третью 5, 8, 11, 12 пары с встречным включением в фазе однослойных и двухслойных катушек разных пар, выводы взяты от начал однослойных катушек 1, 3, 5 пар, от объединенных начал однослойных и двухслойных катушек 2, 10, 12 пар, начала двухслойных катушек 7, 9, 11 пар образуют нулевую точку (Авторское свидетельство СССР №1376182, Н 02 К 17/14, 3/28. Трехфазная обмотка с соотношением чисел пар полюсов p₁:p₂=4:1. 1988 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.

Предлагаемым изобретением решается задача расширения функциональных возможностей обмотки и получение различных частот тока на выходе обмотки при одинаковых по величине напряжениях.

Решение указанной задачи достигается тем, что в статорной обмотке двухчастотного асинхронного генератора, содержащей 12 пар концентрически расположенных внешних однослойных и внутренних двухслойных катушек с включением в первую фазу 1, 4, 7, 10 пар, во вторую 3, 6, 9, 12 пар, в третью 5, 8, 11, 2 пар с встречным включением в фазе однослойных и двухслойных катушек разных пар, с первыми выводами от начал однослойных катушек 1, 3, 5 пар, вторые выводы образованы от объединенных начал двухслойных и концов однослойных катушек 2, 10, 12 пар, а нулевая точка из концов двухслойных катушек 1, 3, 5 пар, при этом обмотки соединены в “звезду” или “двойную звезду”, к которой подключены нагрузка и конденсаторы возбуждения на разную частоту тока.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что из обмотки, содержащей 12 пар концентрически расположенных внешних однослойных и внутренних двухслойных катушек, первые выводы взяты от начал однослойных катушек 1, 3, 5 пар, вторые выводы взяты от объединенных начал двухслойных и концов однослойных катушек 2, 10, 12 пар, нулевую точку образуют концы двухслойных катушек 1, 3, 5 пар, при этом обмотки соединяются в “звезду” или “двойную звезду”, к которой подключаются нагрузка и конденсаторы возбуждения на разную частоту тока, в результате такого соединения обеспечивается расширение функциональных возможностей обмотки и получение различных частот тока на выходе обмотки при одинаковых по величине напряжениях.

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 развернутая схема обмотки;

на фиг.2 показано направление токов в катушках при 16 полюсах;

на фиг.3 показано направление токов в катушках при 4 полюсах;

на фиг.4 показаны схемы включения конденсаторов и нагрузки.

Согласно фиг.1 статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора содержит 12 пар концентрически расположенных внешних однослойных и внутренних двухслойных катушек, выводов 13, 14, 15, 16, 17, 18 и конденсаторы возбуждения 19, 20, 21, при этом в первую фазу входят 1, 4, 7, 10 пары, во вторую 3, 6, 9, 12 пары, в третью 5, 8, 11, 2 пары с встречным включением в фазе однослойных и двухслойных катушек разных пар, первые выводы 14, 16, 17 взяты от начал однослойных катушек 1, 3, 5 пар, вторые выводы 13, 15, 18 взяты от объединенных начал двухслойных и концов однослойных катушек 2, 10, 12 пар, концы двухслойных катушек 1, 3, 5 пар образуют нулевую точку.

Конденсаторы возбуждения 19, 20, 21 для обеспечения требуемых режимов выходного напряжения и частоты могут быть подключены к выводам 18, 15, 13, составляющим “двойную звезду”, или к выводам 14, 16, 17, составляющим “звезду” (фиг.4).

Благодаря принятому соединению соотношение индукций в воздушном зазоре и соотношение витков обмотки при 16 и 4 полюсах позволяет на выводах автономного асинхронного генератора при одной и той же фиксированной частоте вращения приводного двигателя получить практически одинаковое по величине напряжение частотой, например, 200 Гц - на выводах 13, 15, 18 шестнадцатиполюсной обмотки (фиг.2, стороны катушек фазы А обозначены квадратом, фазы В - треугольником и фазы С - кругом) при соединении фаз в две звезды (выводы 14, 16, 17 объединены в нулевую точку) и 50 Гц - на выводах 14, 16, 17 четырехполюсной обмотки (фиг.3) при соединении фаз в “звезду”.

Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора работает следующим образом.

Режим 1 (фиг.4). Обмотки соединяются в “двойную звезду”. Конденсаторы возбуждения 19-21 и нагрузка включаются на зажимы 13, 15, 18.

При вращении ротора, за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения 19-21, асинхронный генератор самовозбуждается и питает нагрузку с частотой тока, например, 200 Гц.

Режим 2 (фиг.4). Обмотки соединяются в “звезду”, при этом получается четырехполюсная обмотка.

При вращении ротора с той же фиксированной частотой, например, 1500 мин^-1 асинхронный генератор самовозбуждается и питает нагрузку с частотой тока 50 Гц.

Предлагаемое техническое решение позволяет создавать двухчастотные автономные источники, используемые в различных отраслях производства.

Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора, содержащая двенадцать пар концентрически расположенных внешних однослойных и внутренних двухслойных катушек в каждой паре, при этом в первую фазу входят пары 1, 4, 7, 10, во вторую - пары 3, 6, 9, 12, в третью - пары 5, 8, 11, 2 с встречным включением в каждой фазе однослойных и двухслойных катушек разных пар. Первые выводы взяты от начала однослойных катушек пар 1, 3, 5. Вторые выводы образованы от объединенных начал двухслойных и концов однослойных катушек пар 2, 10, 12. Концы двухслойных катушек пар 1, 3, 5 образуют нулевую точку. Обмотки соединены в “звезду” или “двойную звезду”, к которой подключены нагрузка и конденсаторы возбуждения на разную частоту тока. Такое выполнение обмотки позволяет создавать автономные источники энергии на разную частоту тока при одинаковой величине напряжения на основе асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением при фиксированной частоте вращения приводного двигателя. 4 ил.

Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора, содержащая двенадцать пар концентрически расположенных внешних однослойных и внутренних двухслойных катушек, при этом в первую фазу входят первая, четвертая, седьмая, десятая пары, во вторую - третья, шестая, девятая, двенадцатая пары, в третью - пятая, восьмая, одиннадцатая, вторая пары с встречным включением в каждой фазе однослойных и двухслойных катушек разных пар, а первые выводы взяты от начала однослойных катушек первой, третьей, пятой пар, отличающаяся тем, что вторые выводы образованы от объединенных начал двухслойных и концов однослойных катушек второй, десятой, двенадцатой пар, а нулевая точка - из концов двухслойных катушек первой, третьей, пятой пар, при этом обмотки соединены в “звезду” или “двойную звезду” для подключения к ней нагрузки и конденсаторов возбуждения на различную частоту тока.