СТАТОРНАЯ ОБМОТКА ДВУХЧАСТОТНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

СТАТОРНАЯ ОБМОТКА ДВУХЧАСТОТНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА


RU (11) 2248083 (13) C1

(51) 7 H02K17/14, H02K3/28 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003126833/11 
(22) Дата подачи заявки: 2003.09.01 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.09.01 
(45) Опубликовано: 2005.03.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1376182 A1, 23.12.1988. RU 2166227 C1, 27.04.2001. SU 1046861 A1, 07.10.1983. GB 1471522 A, 27.04.1977. GB 1484193 A, 01.09.1977. 
(72) Автор(ы): Богатырев Н.И. (RU); Ванурин В.Н. (RU); Григораш О.В. (RU); Екименко П.П. (RU); Силяева Н.В. (RU); Чубукин Д.С. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Кубанский Государственный аграрный университет (RU) 
Адрес для переписки: 350044, г.Краснодар, ул. Калинина, 13, КГАУ, ПИО 

(54) СТАТОРНАЯ ОБМОТКА ДВУХЧАСТОТНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для создания автономных источников электроэнергии с различной частотой выходного напряжения. Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора содержит 6 пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп. В первую фазу включены первая и четвертая пары катушечных групп, во вторую - третья и шестая пары, в третью - пятая и вторая пары. В каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар. В нулевую точку объединены начала внутренних катушечных групп первой, третьей и пятой пары. Выводы образованы концами внешних катушечных групп первой, третьей и пятой пары. Имеются дополнительные выводы от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп четвертой, шестой и второй пары, соединенные в “звезду” или “двойную звезду”, и конденсаторы возбуждения, соединенные с выводами в соответствии с нагрузкой генератора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей обмотки и получении разной частоты тока с одинаковым напряжением при одной и той же частоте вращения приводного двигателя. 5 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания автономных источников электроэнергии с различной частотой выходного напряжения.

Известны статорные обмотки асинхронных машин, содержащие различное число катушечных групп (Ванурин В.Н. Статорные обмотки асинхронных электродвигателей. - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2001).

Недостаток известных обмоток заключается в том, что в режиме асинхронного генератора они не позволяют получить различные частоты при фиксированной частоте вращения ротора.

Известна статорная обмотка асинхронной машины, содержащая 6 пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп, при этом в первую фазу входят 1 и 4 пары, во вторую 3 и 6 пары, в третью 5 и 2 пары, в каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар, выводы взяты от внешних катушечных групп 1, 3, 5 пар, от объединенных начал внешних и внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар, начала внутренних катушечных групп 1, 3, 5 пар образуют нулевую точку (а.с. СССР №1376182, Н 02 К 17/14, 3/28. 1988 г. - прототип).

Недостаток обмотки заключается в том, что в режиме генератора автономных источников электроэнергии с фиксированной частотой вращения приводного двигателя она не создает одинаковые по величине напряжения разной частоты. 

Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей обмотки и получение напряжения с различной частотой тока.

Решение указанной задачи достигается тем, что в статорной обмотке двухчастотного асинхронного генератора из 6 пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп с выводами от концов внешних катушечных групп 1, 3, 5 пар с включением в первую фазу 1 и 4 пар, во вторую 3 и 6 пар, в третью 5 и 2 пар, с встречным включением в фазе разношаговых катушечных групп разных пар, с объединенными в нулевую точку началами внутренних катушечных групп 1, 3, 5 пар, имеет дополнительные выводы, соединенные в “звезду” или “двойную звезду” от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар, и конденсаторы возбуждения, соединенные с выводами в соответствии с нагрузкой генератора.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что за счет того, что статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора имеет дополнительные выводы, взятые от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар, при этом обмотки соединяются в “звезду” или “двойную звезду”, к выводам которой подключаются конденсаторы возбуждения и нагрузка на различную частоту тока, обеспечивается расширение функциональных возможностей обмотки и получение напряжения с различной частотой тока.

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, поскольку оно работоспособно и предназначено для использования в промышленности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана развернутая схема обмотки; на фиг.2 показано направление токов в катушках при 8 полюсах; на фиг.3 показано направление токов в катушках при 2 полюсах; на фиг.4 показано включение обмоток при 2 полюсах в “звезду”, конденсаторов и нагрузки; на фиг.5 показано включение обмоток при 8 полюсах в “двойную звезду”, конденсаторов и нагрузки.

Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора содержит 6 пар катушечных групп, выводы 7, 8, 9, 10, 11, 12 и конденсаторы возбуждения 13, 14, 15. В первой фазе 1 и 4 пары, во второй 3 и 6 пары, в третьей 5 и 2 пары концентрически расположены разношаговые катушечные группы с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп, при этом в каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар, начала внутренних катушечных групп 1, 3, 5 пар объединены в нулевую точку, выводы 7, 9, 11 взяты от концов внешних катушечных групп 1, 3, 5 пар, а дополнительные выводы 8, 10, 12 взяты от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар. В обмотке выводы могут быть соединены в “звезду” или “двойную звезду”, к выводам которой подключены конденсаторы возбуждения 13, 14, 15 и нагрузка на различную частоту тока.

Благодаря принятому соединению, соотношение индукций в воздушном зазоре и соотношение витков обмотки при 8 и 2 полюсах позволяет на выводах обмоток двухчастотного автономного генератора при одной и той же частоте вращения приводного двигателя получить практически одинаковое по величине напряжение частотой, например, 200 Гц - на выводах 8, 10, 12 восьмиполюсной обмотки (фиг.2, стороны катушек фазы А обозначены квадратом, фазы В - треугольником и фазы С - кругом) при соединении фаз в две звезды (выводы 7, 9, 11 объединены в нулевую точку) и 50 Гц - на выводах 7, 9, 11 двухполюсной обмотки (фиг.3) при соединении фаз в “звезду”.

Для возбуждения асинхронного генератора на меньшей частоте тока (2 полюса, “звезда”) конденсаторы 13, 14, 15 подключены к выводам 7, 9, 11 (фиг.4), к этим выводам подключается и нагрузка А, В, С.

Для возбуждения асинхронного генератора на большей частоте тока (8 полюсов, “двойная звезда”) конденсаторы возбуждения подключаются к выводам 8, 10, 12 (фиг.5), к этим выводам подключается и нагрузка А, В, С. 

Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора работает следующим образом.

Режим 1. Катушки соединяются последовательно в “звезду” (фиг.4). К зажимам 7, 9, 11 подключаются конденсаторы возбуждения 13, 14, 15 и нагрузка А, В, С. При вращении ротора приводным двигателем с частотой, например, 3000 мин -1 (314 с-1) в обмотках, за счет остаточного намагничивания, индуцируется ЭДС с частотой 50 Гц. За счет конденсаторов 13-15 генератор самовозбуждается и питает нагрузку с частотой тока 50 Гц.

Режим 2. Катушки соединяются параллельно в “двойную звезду” (фиг.5). При этом получается восьмиполюсная обмотка. К зажимам 8, 10, 12 подключаются конденсаторы возбуждения 13-15 и нагрузка А, В, С. При вращении ротора приводным двигателем с частотой, например, 3000 мин-1 (314 с-1) в обмотках, за счет остаточного намагничивания, индуцируется ЭДС с частотой 200 Гц. Генератор самовозбуждается и питает нагрузку частотой тока 200 Гц.

Предлагаемая статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора позволяет создавать автономные источники питания с двумя независимыми частотами, что может заменить два источника. 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора, содержащая шесть пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп с включением в первую фазу первой и четвертой пары, во вторую третьей и шестой пары, в третью пятую и вторую пары, в каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар, объединены в нулевую точку начала внутренних катушечных групп первой, третьей и пятой пар, выводы взяты от концов внешних катушечных групп первой, третьей и пятой пар, отличающаяся тем, что имеет дополнительные выводы, соединенные в “звезду” или “двойную звезду”, от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп четвертой, шестой и второй пар и конденсаторы возбуждения, соединенные с выводами в соответствии с нагрузкой генератора.