ДВУХСЛОЙНАЯ СТАТОРНАЯ ОБМОТКА ДВУХПОЛЮСНОЙ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ Российский патент 2007 года по МПК H02K17/14 H02K3/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах автономных источников электроэнергии.

Известна двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины из 6 катушечных групп с последовательным встречным соединением 2 катушечных групп в каждой из трех фаз (Ванурин В.Н. Статорные обмотки асинхронных электродвигателей. - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2001, с.46).

Недостаток известной обмотки заключается в том, что при применении ее в асинхронных генераторах автономных источников электроэнергии последние имеют крутопадающую внешнюю характеристику.

Известна двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины из 12 катушечных групп с выводами от объединенных начала 1 и конца 6 катушечных групп, от объединенных начала 5 и конца 10 катушечных групп, от объединенных начала 9 и конца 2 катушечных групп, от объединенных начала 4 и конца 3 катушечных групп, от объединенных начала 8 и конца 7 катушечных групп, от объединенных начала 12 и конца 11 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с концом 8 катушечной группы, конец 5 с концом 11, конец 9 с концом 4, начало 2 с началом 7, начало 3 с началом 10, начало 6 с началом 11 катушечной группы (Патент RU 2263385, БИ №30, 2005 - прототип).

Недостаток известной обмотки в том, что она характеризуется повышенным дифференциальным рассеянием из-за наличия нечетных и четных высших гармоник магнитодвижущей силы (МДС), что снижает эксплуатационные характеристики генератора.

Техническим решением изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик генератора за счет уменьшения дифференциального рассеяния обмотки.

Решение указанной задачи достигается тем, что двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины, состоящая из катушечных групп с выводами, согласно изобретению состоит из 18 катушечных групп с выводами 19, 20, 21, 22, 23, 24 от объединенных начала 1 и конца 8 катушечных групп, от объединенных начала 7 и конца 14 катушечных групп, от объединенных начала 13 и конца 2 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 6 катушечных групп, от объединенных конца 11 и начала 12 катушечных групп, от объединенных конца 17 и начала 18 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 3 катушечной группы, конец 3 с концом 10, начало 10 с концом 12, начало 11 с началом 2, конец 13 с началом 15, конец 15 с концом 4, начало 4 с концом 6, начало 5 с началом 14, конец 7 с началом 9, конец 9 с концом 16, начало 16 с концом 18, начало 17 с началом 8 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения С соединены с выводами 19, 21, 23.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины состоит из 18 катушечных групп, концы и начала которых соединены определенным образом и имеют выводы, образованные из объединенных начал и концов катушек, соединенные с конденсаторами возбуждения, при этом обеспечивается расширение эксплуатационных характеристик генератора за счет уменьшения дифференциального рассеяния 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.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фигурах 1 и 2 приведены схемы двухслойных статорных обмоток двухполюсных асинхронных машин при 24 и 36 пазах статора;

на фигуре 3 - схема включения конденсаторов возбуждения;

на фигурах 4 и 5 - токи в сторонах катушек и диаграммы Гергеса от тока возбуждения и от совпадающих токов нагрузки и возбуждения обмотки при 24 пазах статора;

на фигурах 6 и 7 - токи в сторонах катушек и диаграммы Гергеса от тока возбуждения и при соотношении токов нагрузки и возбуждения 2/1 обмотки при 36 пазах статора;

на фигурах 8 и 9 - векторные диаграммы ЭДС.

Согласно фигурам 1 и 2 двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины состоит из 18 катушечных групп с выводами 19, 20, 21, 22, 23, 24 от объединенных начала 1 и конца 8 катушечных групп, от объединенных начала 7 и конца 14 катушечных групп, от объединенных начала 13 и конца 2 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 6 катушечных групп, от объединенных конца 11 и начала 12 катушечных групп, от объединенных конца 17 и начала 18 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 3 катушечной группы, конец 3 с концом 10, начало 10 с концом 12, начало 11 с началом 2, конец 13 с началом 15, конец 15 с концом 4, начало 4 с концом 6, начало 5 с началом 14, конец 7 с началом 9, конец 9 с концом 16, начало 16 с концом 18, начало 17 с началом 8 катушечной группы.

МДС обмотки не содержат четных гармоник.

Согласно фиг.3 конденсаторы возбуждения С подключены к выводам 19, 21, 23, а нагрузка R подключена к выводам 20, 22, 24. При таком включении конденсаторов дифференциальное рассеяние обмотки при нагрузке уменьшается, что подтверждают диаграммы Гергеса обмотки с 24 пазами статора (фигуры 4 и 5) и обмотки с 36 пазами статора (фигуры 6 и 7), а это, в свою очередь, приводит к уменьшению индуктивного сопротивления обмотки и к уменьшению падения напряжения на ней. Токи нагрузки отражены в условных двух рядах сторон катушек.

Коэффициент дифференциального рассеяния от тока возбуждения τ_∂0=0,016 и от равных по величине и по фазе токов нагрузки и возбуждения τ_∂=0,0056 обмотки при 24 пазах статора и τ_∂0=0,037 от тока возбуждения и τ_∂=0,0064 при соотношении токов нагрузки и возбуждения 2/1 обмотки при 36 пазах статора.

Согласно фигурам 8 и 9 соотношение ЭДС между выводами обмотки 20 и 24 и выводами 23 и 21 составляет при одинаковом числе витков в катушках 2/1 обмотки при 24 пазах статора и 1,76/1 обмотки при 36 пазах статора. Другое соотношение ЭДС с другим угловым расположением векторов ЭДС можно получить определенным соотношением витков в отдельных катушечных группах.

Двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины работает следующим образом.

Конденсаторы возбуждения С подключены к выводам 19, 21, 23. Нагрузка подключается к любым выводам: 20, 22, 24.

При вращении ротора асинхронного генератора с номинальной скоростью, за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения С, происходит процесс самовозбуждения. Согласно фигурам 8 и 9 соотношение ЭДС между выводами обмотки 20 и 24 и выводами 23 и 21 составляет при одинаковом числе витков в катушках 2/1 обмотки при 24 пазах статора и 1,76/1 обмотки при 36 пазах статора. Другое соотношение ЭДС с другим угловым расположением векторов ЭДС можно получить определенным соотношением витков в отдельных катушечных группах.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автономных источниках энергии с повышенными эксплуатационными показателями на основе асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением. Сущность изобретения заключается в том, что двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины состоит из 18 катушечных групп с выводами 19, 20, 21, 22, 23, 24 от объединенных начала 1 и конца 8 катушечных групп, от объединенных начала 7 и конца 14 катушечных групп, от объединенных начала 13 и конца 2 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 6 катушечных групп, от объединенных конца 11 и начала 12 катушечных групп, от объединенных конца 17 и начала 18 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 3 катушечной группы, конец 3 с концом 10, начало 10 с концом 12, начало 11 с началом 2, конец 13 с началом 15, конец 15 с концом 4, начало 4 с концом 6, начало 5 с началом 14, конец 7 с началом 9, конец 9 с концом 16, начало 16 с концом 18, начало 17 с началом 8 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения С соединены с выводами 19, 21, 23. Технический результат от использования данного изобретения состоит в улучшении эксплуатационных характеристик генератора путем уменьшения дифференциального рассеяния обмотки его статора. 9 ил.

Двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины, состоящая из катушечных групп с выводами, отличающаяся тем, что состоит из 18 катушечных групп с выводами 19, 20, 21, 22, 23, 24 от объединенных начала 1 и конца 8 катушечных групп, от объединенных начала 7 и конца 14 катушечных групп, от объединенных начала 13 и конца 2 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 6 катушечных групп, от объединенных конца 11 и начала 12 катушечных групп, от объединенных конца 17 и начала 18 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 3 катушечной группы, конец 3 - с концом 10, начало 10 - с концом 12, начало 11 - с началом 2, конец 13 - с началом 15, конец 15 - с концом 4, начало 4 - с концом 6, начало 5 - с началом 14, конец 7 - с началом 9, конец 9 - с концом 16, начало 16 - с концом 18, начало 17 - с началом 8 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения С соединены с выводами 19, 21, 23.