Двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины
Владельцы патента RU 2316104:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании автономных источников энергии на основе асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением с улучшенными эксплуатационными показателями. Технический результат, достигаемый от использования данного изобретения, состоит в улучшении эксплуатационных характеристик генератора путем уменьшения дифференциального рассеяния его статорной обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что в двухслойной статорной обмотке двухполюсной асинхронной машины, состоящей из 12 катушечных групп с выводами 13, 15, 17 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 и от конденсаторов возбуждения, другие выводы 14, 16, 18 взяты от объединенных начала 2 и конца 5 катушечных групп, от объединенных начала 6 и конца 9 катушечных групп, от объединенных начала 10 и конца 1 катушечных групп, при этом начало 1 катушечной группы соединено с началом 7 катушечной группы, начало 5 - с началом 11, начало 9 - с началом 3 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения присоединены к выводам 13, 15, 17. 7 ил.
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 она создает напряжение одной величины.
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, 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 12 катушечных групп с выводами 13, 15, 17 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 и конденсаторов возбуждения, согласно изобретению, выводы 14, 16, 18 взяты от объединенных начала 2 и конца 5 катушечных групп, от объединенных начала 6 и конца 9 катушечных групп, от объединенных начала 10 и конца 1 катушечных групп, при этом начало 1 катушечной группы соединено с началом 7 катушечной группы, начало 5 -с началом 11, начало 9 - с началом 3 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения присоединены к выводам 13, 15, 17.
Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины, состоящая из 12 катушечных групп с выводами, 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.
На фиг.1 и 6 приведены схемы обмоток при 24 и 36 пазах статора; на фиг. 2 - схема включения конденсаторов; на фиг.3 и 4 - токи в сторонах катушек и диаграммы Гёргеса от тока возбуждения и от совпадающих токов нагрузки и возбуждения; на фиг. 5 и 7 - векторные диаграммы ЭДС.
Согласно фиг.1 и 6 двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины состоит из 12 катушечных групп с выводами 13, 14, 15, 16, 17, 18 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, от объединенных начала 2 и конца 5 катушечных групп, от объединенных начала 6 и конца 9 катушечных групп, от объединенных начала 10 и конца 1 катушечных групп, при этом начало 1 катушечной группы соединено с началом 7 катушечной группы, начало 5 - с началом 11, начало 9 - с началом 3 катушечной группы.
Согласно фиг.2 конденсаторы С подключены к выводам 13, 15, 17, а нагрузка R подключена к выводам 14, 16, 18. При таком включении конденсаторов дифференциальное рассеяние обмотки при нагрузке уменьшается.
Согласно фиг.3 и 4 диаграмме Гёргеса от тока возбуждения соответствует коэффициент дифференциального рассеяния τ∂0=0,0092, а диаграмме Гёргеса от совпадающих токов возбуждения соответствует коэффициент дифференциального рассеяния τ∂=0,00645. При увеличении нагрузки коэффициент дифференциального рассеяния τ∂ уменьшается еще больше. Токи нагрузки отражены в условных дополнительных рядах сторон катушек. Такими же свойствами характеризуется и обмотка при 36 пазах статора.
Соотношение величин ЭДС между выводами обмотки 14 и 16 и выводами 17 и 13 составляет 1/0,81 обмотки при 24 пазах статора (фиг.5) и 1/0,77 обмотки при 36 пазах статора (фиг.7). Соотношение величин ЭДС и угол между векторами ЭДС можно корректировать соотношением витков в катушках больших и малых катушечных групп.
Двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины работает следующим образом.
Конденсаторы возбуждения С подключены к выводам 13, 15, 17. Нагрузка R подключается к любым выводам: 14, 16, 18.
При вращении ротора асинхронного генератора с номинальной скоростью, за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения С, происходит процесс самовозбуждения.
Соотношение величин ЭДС между выводами обмотки 14 и 16 и выводами 17 и 13 составляет 1/0,81 обмотки при 24 пазах статора (фиг.5) и 1/0,77 обмотки при 36 пазах статора (фиг.7). Соотношение величин ЭДС и угол между векторами ЭДС можно корректировать соотношением витков в катушках больших и малых катушечных групп.
Двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины, состоящая из 12 катушечных групп с выводами 13, 15, 17 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 и конденсаторов возбуждения, отличающаяся тем, что выводы 14, 16, 18 взяты от объединенных начала 2 и конца 5 катушечных групп, от объединенных начала 6 и конца 9 катушечных групп, от объединенных начала 10 и конца 1 катушечных групп, при этом начало 1 катушечной группы соединено с началом 7 катушечной группы, начало 5 - с началом 11, начало 9 - с началом 3 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения присоединены к выводам 13, 15, 17.
