Асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду Российский патент 2022 года по МПК H02K17/14 

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

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).

Недостаток известной обмотки заключается в том, что она обладает недостаточной степенью стабилизации напряжения, что приводит к необходимости использования дополнительных схем управления или применения инверторного преобразователя, так как при включении нагрузки мощностью соизмеримой с мощностью автономного источника может произойти развозбуждение асинхронного генератора. Особенно это важно при включении двигательной нагрузки, так как пусковой ток асинхронного двигателя может достигать 7-10 тока номинального, что сразу приведет к размагничиванию генератора.

Известен асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов. Обмотка для 72 пазов из катушечных групп с выводами состоит из 1 по 36 катушечных групп с первыми выводами на десять полюсов 37, 38, 39, взятыми соответственно от объединенных концов 3 и 2 катушечных групп, от объединенных начала 4 и конца 36 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 1 катушечных групп, и вторых выводов на двенадцать полюсов 40, 41, 42, взятых соответственно от объединенных концов 18 и 20 катушечных групп, от объединенных начал 19 и 22 катушечных групп, от объединенных концов 21 и 23 катушечных групп. При этом начало 2 катушечной группы соединено с началом 6 катушечной группы, конец 6 с концом 9, начало 9 с началом 12, конец 12 с концом 15, начало 15 с началом 18, начало 20 с началом 24, конец 24 с концом 27, начало 27 с началом 30, конец 30 с концом 33, начало 33 с началом 36, конец 4 катушечной группы соединен с концом 7 катушечной группы, начало 7 с началом 10, конец 10 с концом 13, начало 13 с началом 16, конец 16 с концом 19, конец 22 с концом 25, начало 25 с началом 28, конец 28 с концом 31, начало 31 с началом 34, конец 34 с концом 1, начало 5 катушечной группы соединено с началом 8 катушечной группы, конец 8 с концом 11, начало 11 с началом 14, конец 14 с концом 17, начало 17 с началом 21, начало 23 с началом 26, конец 26 с концом 29, начало 29 с началом 32, конец 32 с концом 35, начало 35 с началом 3.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей асинхронного генератора с сохранением схемы фаз за счет высокого качества МДС и возможности переключения полюсов с 12 на 10 полюсов при увеличении ветрового потока или расхода воды в случае приводного гидродвигателя. (Патент RU 2680152, Бюл. №5, 26.02.2019 - прототип).

Недостаток известной обмотки заключается в том, что она адаптирована для использования в ветрогенераторах на разные частоты вращения, поэтому при переключении обмотки происходит изменение числа полюсов.

Техническим решением изобретения является уменьшение пускового тока подключаемого электродвигателя за счет переключения обмотки статора асинхронного генератора со схемы звезда - треугольник в двойную звезду.

Технический результат достигается тем, что асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду, включающий катушечную группу с выводами, группу конденсаторов возбуждения, двухпозиционный переключатель, нагрузку генератора, согласно изобретению имеет автоматический выключатель, в качестве нагрузки генератора использован асинхронный электродвигатель, а катушечная группа имеет шесть обмоток, при этом группа конденсаторов возбуждения подключена к выводам трех первых обмоток катушечной группы, к которым асинхронный электродвигатель подключен посредством автоматического выключателя через другие выводы указанных обмоток, к которым подключены выводы трех других обмоток катушечной группы, которые соединены между собой через двухпозиционный переключатель, образуя схему звезда - треугольник, причем в режиме включения автоматического переключателя и разгона асинхронного электродвигателя до номинальной частоты вращения выводы трех других обмоток катушечной группы, не подключенные к выводам трех первых обмоток, имеют возможность соединения между собой с образованием схемы двойная звезда с помощью двухпозиционного переключателя.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду за счет конструктивных особенностей, а именно использование автоматического выключателя, асинхронного электродвигателя катушечной группы с шесть обмотками соединенные определенным образом обеспечивает уменьшение пускового тока подключаемого электродвигателя за счет переключения обмотки статора асинхронного генератора со схемы звезда - треугольник в двойную звезду.

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, так как возможно применение в сельском хозяйстве для автономного электроснабжения асинхронных электродвигателей.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена схема асинхронного генератора с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду.

Асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду содержит катушечную группу с выводами от 1 до 9, группу конденсаторов возбуждения 10, в качестве нагрузки в генераторе использован асинхронный электродвигатель 11. Асинхронный генератор имеет двухпозиционный переключатель 12 и автоматический выключатель 13. Группа конденсаторов возбуждения 10 подключены к выводам 1,3, 5 катушечной группы, к которой асинхронный электродвигатель 11 подключен через ее выводы 2, 4 и 6 посредством автоматического выключателя 13, а выводы: 7 и 2, 8 и 6, 9 и 4 этой катушечной группы соединены между собой через двухпозиционный переключатель 12, образуя схему звезда - треугольник. В режиме включения автоматического переключателя 13 и разгона асинхронного электродвигателя 11 до номинальной частоты вращения выводы 7, 8, 9 катушечной группы имеют возможность соединения между собой с образованием схемы двойная звезда с помощью двухпозиционного переключателя 12 и общей точки 14.

Асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду работает следующим образом.

При вращении ротора асинхронного генератора с номинальной скоростью, за счет остаточного намагничивания и группы конденсаторов возбуждения 10, происходит процесс самовозбуждения, генерируется напряжение раз меньшее по с сравнению с номинальным. При включении автоматического выключателя 13 и разгона асинхронного электродвигателя 11 до номинальной частоты вращения с помощью двухпозиционного переключателя 12 выводы 7, 8, 9 подключаются в общую точку 14 с образованием схемы двойная звезда и на асинхронный электродвигатель подается номинальное напряжение. Обмотка статора позволяет подключить конденсаторы 10 на более высокое напряжение, для снижения емкости с целью возбуждения асинхронного генератора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах автономных источников электроэнергии. Для уменьшения пускового тока подключаемого электродвигателя за счет переключения обмотки статора асинхронного генератора со схемы звезда - треугольник в двойную звезду асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду, включающий катушечную группу с выводами, группу конденсаторов возбуждения, двухпозиционный переключатель, нагрузку генератора, согласно изобретению имеет автоматический выключатель, в качестве нагрузки генератора использован асинхронный электродвигатель, а катушечная группа имеет от (1) до (9) выводов, при этом группа конденсаторов возбуждения подключены к выводам (1, 3, 5) катушечной группы, к которой асинхронный электродвигатель подключен через ее выводы (2, 4 и 6) посредством автоматического выключателя, а выводы (7 и 2, 8 и 6, 9 и 4) этой катушечной группы соединены между собой через двухпозиционный переключатель, образуя схему звезда - треугольник, причем в режиме включения автоматического переключателя и разгона асинхронного электродвигателя до номинальной частоты вращения выводы (7, 8, 9) катушечной группы имеют возможность соединения между собой с образованием схемы двойная звезда с помощью двухпозиционного переключателя. 1 ил.

Асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду, включающий катушечную группу с выводами, группу конденсаторов возбуждения, двухпозиционный переключатель, нагрузку генератора, отличающийся тем, что имеет автоматический выключатель, в качестве нагрузки генератора использован асинхронный электродвигатель, а катушечная группа имеет шесть обмоток, при этом группа конденсаторов возбуждения подключена к выводам трех первых обмоток катушечной группы, к которым асинхронный электродвигатель подключен посредством автоматического выключателя через другие выводы указанных обмоток, к которым подключены выводы трех других обмоток катушечной группы, которые соединены между собой через двухпозиционный переключатель, образуя схему звезда - треугольник, причем в режиме включения автоматического переключателя и разгона асинхронного электродвигателя до номинальной частоты вращения выводы трех других обмоток катушечной группы, не подключенные к выводам трех первых обмоток, имеют возможность соединения между собой с образованием схемы двойная звезда с помощью двухпозиционного переключателя.