ДВУХПОЛЮСНАЯ СТАТОРНАЯ ОБМОТКА АСИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2012 года по МПК H02K17/14 H02K3/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве многофункциональных асинхронных электрических машин.

Известна двухполюсная статорная обмотка асинхронной электрической машины из шести катушечных групп, при этом конец первой катушечной группы соединен с концом 4, конец 3 - с концом 6, конец 5 - с концом 2 катушечной группы. Выводы от начал 1, 4, 3, 6, 5, 2 катушечных групп позволяют соединять фазные обмотки в звезду или в треугольник (рисунок 2.42 на странице 37 книги Богатырева Н.И., Ванурина В.Н., Вронского О.В. «Схемы статорных обмоток, параметры и характеристики электрических машин переменного тока», Краснодар, 2007, 301 с.).

Недостаток данной обмотки в ограниченности ее применения.

Известна двухполюсная статорная обмотка асинхронной электрической машины из шести катушечных полугрупп, составляющих по катушечной группе исполнение вразвалку в каждой из трех фаз, при этом конец первой катушечной полугруппы соединен с концом 4 катушечной полугруппы, конец 3 - с концом 6, конец 5 - с концом 2 катушечной полугруппы. Выводы от начал 1, 2, 3, 4, 5, 6 катушечных полугрупп позволяют соединять фазные обмотки в звезду или в треугольник (рисунок 2.35 на странице 31 книги Богатырева Н.И., Ванурина В.Н., Вронского О.В. «Схемы статорных обмоток, параметры и характеристики электрических машин переменного тока», Краснодар, 2007, 301 с. - прототип).

Недостаток данной обмотки в ограниченности ее применения.

Техническим решением изобретения является расширение области применения двухполюсной статорной обмотки асинхронной электрической машины.

Решение поставленной задачи достигается тем, что двухполюсная статорная обмотка асинхронной электрической машины содержит 12 катушечных полугрупп, составляющих 6 катушечных групп вразвалку, при этом начало 1 катушечной полугруппы соединено с началом 3, начало 2 - с началом 4, начало 5 - с началом 7, начало 6 - с началом 8, начало 9 - с началом 11, начало 10 - с началом 12, выводы взяты от конца 1, от конца 4, от конца 5, от конца 8, от конца 9, от конца 12, от объединенных концов 2 и 3 катушечных полугрупп, от объединенных концов 6 и 7 катушечных полугрупп, от объединенных концов 10 и 11 катушечных полугрупп.

На фигуре 1 показана схема соединения катушечных полугрупп трехфазных обмоток, на фигуре 2 - последовательность соединения фаз в треугольник обмотки асинхронного генератора, на фигурах 3-6 - схема включения конденсаторов, векторная диаграмма ЭДС и токов намагничивания генератора, на фигурах 7-10 - векторная диаграмма ЭДС и токов при активной нагрузке на генератор, характер изменения токов в частях фазной обмотки, на фигурах 11-13 - последовательность соединения фаз в треугольник обмотки асинхронного двигателя, на фигурах 14-16 - соединение фаз в две звезды обмотки асинхронного двигателя.

Согласно фигуре 1 в трех фазах двухполюсной статорной обмотки асинхронной электрической машины из 12 катушечных полугрупп начало 1 катушечной полугруппы соединено с началом 3, начало 2 - с началом 4, начало 5 - с началом 7, начало 6 - с началом 8, начало 9 - с началом 11, начало 10 - с началом 12, выводы взяты от конца 1, от конца 4, от конца 5, от конца 8, от конца 9, от конца 12, от объединенных концов 2 и 3 катушечных полугрупп, от объединенных концов 6 и 7 катушечных полугрупп, от объединенных концов 10 и 11 катушечных полугрупп.

Согласно фигуре 2 фазы двухполюсной статорной обмотки асинхронного генератора соединяются в треугольник в такой последовательности: конец первой (вывод 15) с началом второй (вывод 17), конец второй (вывод 16) с началом третьей (вывод 21), конец третьей (вывод 20) с началом первой (вывод 13).

Согласно фигурам 3-6 конденсаторы возбуждения С включены на объединенные выводы (13 и 20), (15 и 17), (16 и 20). При холостом ходе генератора магнитный поток от токов намагничивания i_µa, i_мв, i_мc индуцирует относительно выводов (13 и 15) и (14 и 18), например, фазной обмотки А одинаковые по величине ЭДС Е _13-15 и Е _14-18 со смещением на 60°. На фигуре 4 стороны катушек фазы А обозначены квадратами, фазы В - треугольниками и фазы С - кругами (отмечено и расположение выводов). Относительно выводов 13 и 15 и относительно выводов 14 и 18 фазные зоны составляют 120°С.

Согласно фигурам 7-10 при включении активной нагрузки R на выводы 14, 18, 19 векторная сумма токов возбуждения и нагрузки в частях фазной обмотки (на примере фазы А) составляет разные значения (на фигуре 8 ток нагрузки отображен в нижних двух условных рядах сторон катушек). Расположение сторон катушек частей фазных обмоток с большим и малым током позволяет выполнять катушки частей обмоток проводом разного сечения.

Согласно фигурам 11-13 фазы двухполюсной статорной обмотки асинхронного двигателя соединяются в треугольник в такой последовательности: конец первой фазы (вывод 15) с началом третьей (вывод 21), конец третьей (вывод 20) с началом второй (вывод 17), конец второй (вывод 16) с началом первой (вывод 13). В сеть включаются выводы (13, 16), (15, 21), (17, 20). Ширина фазной зоны 120°. ЭДС между выводами Е _14-19=Е _19-18=Е _18-14=0.

Согласно фигурам 14-16 объединением выводов 14, 18, 19 в нулевую точку обмотка соединяется в две параллельные звезды, а ширина фазной зоны становится равной 60, как и у стандартного двухполюсного двигателя. Соединения в треугольник и в две параллельные звезды определяют разную номинальную мощность двигателя, а пусковой ток при соединении фаз в треугольник в 1,73/2 раза меньше, чем при соединении фаз в две параллельные звезды. Переключение схемы с треугольника на две звезды осуществляется без разрыва цепи питания.

Данное техническое решение позволяет двухполюсную статорную обмотку при одной последовательности соединения фаз в треугольник применить в асинхронном генераторе автономной электростанции, а при другой последовательности соединения фаз - в асинхронном двигателе, при этом в асинхронном двигателе соединение фаз в треугольник может быть преобразовано и в две звезды.

Выполнение частей фазных обмоток генератора из провода разного сечения способствует повышению его энергоэффективности за счет характерного изменения токов в частях обмотки и потерь в обмотке в целом с ростом нагрузки. Предварительное включение обмотки асинхронного двигателя в сеть по схеме треугольника и последующим переключением без разрыва питания на две параллельные звезды позволяет снизить пусковой ток двигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве многофункциональных асинхронных электрических машин. Технический результат - расширение области применения двухполюсной статорной обмотки асинхронной электрической машины. Данный технический результат достигается тем, что двухполюсная статорная обмотка асинхронной электрической машины содержит 12 катушечных полугрупп, составляющих шесть катушечных групп вразвалку, при этом начало 1 катушечной полугруппы соединено с началом 3, начало 2 - с началом 4, начало 5 - с началом 7, начало 6 - с началом 8, начало 9 - с началом 11, начало 10 - с началом 12, выводы взяты от конца 1, от конца 4, от конца 5, от конца 8, от конца 9, от конца 12, от объединенных концов 2 и 3 катушечных полугрупп, от объединенных концов 6 и 7 катушечных полугрупп, от объединенных концов 10 и 11 катушечных полугрупп. 14 ил.

Двухполюсная статорная обмотка асинхронной электрической машины из катушечных полугрупп, составляющих катушечные группы исполнением вразвалку, отличающаяся тем, что содержит 12 катушечных полугрупп, при этом начало 1 катушечной полугруппы соединено с началом 3, начало 2 - с началом 4, начало 5 - с началом 7, начало 6 - с началом 8, начало 9 - с началом 11, начало 10 - с началом 12, выводы взяты от конца 1, от конца 4, от конца 5, от конца 8, от конца 9, от конца 12, от объединенных концов 2 и 3 катушечных полугрупп, от объединенных концов 6 и 7 катушечных полугрупп, от объединенных концов 10 и 11 катушечных полугрупп.