СТАТОРНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ОБМОТКА АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

СТАТОРНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ОБМОТКА АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА


RU (11) 2249289 (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: 2003126788/11 
(22) Дата подачи заявки: 2003.09.01 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.09.01 
(45) Опубликовано: 2005.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1086511 А, 15.04.1984. RU 2149491 С1, 20.05.2000. RU 2166227 C1, 27.04.2001. GB 1471522 A, 27.04.1977. EP 0018835 A1, 12.11.1980. 
(72) Автор(ы): Богатырев Н.И. (RU); Ванурин В.Н. (RU); Вронский О.В. (RU); Темников В.Н. (RU); Матящук А.Г. (RU); Моргун С.М. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Кубанский Государственный аграрный университет (RU) 
Адрес для переписки: 350044, г.Краснодар, ул. Калинина, 13, КГАУ, ПИО 

(54) СТАТОРНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ОБМОТКА АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для создания автономных источников электроэнергии на основе асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением. Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора содержит 18 катушечных групп. В пары объединены концы (k)-й и (k+9)-й катушечных групп (k=1, 2, 3,..., 9). Выводы взяты от начал 3-й, 9-й, 15-й катушечных групп и образуют “звезду”. Дополнительные выводы, составляющие “треугольник”, образованы от объединенных начал 4-й, 6-й, 8-й катушечных групп, от объединенных начал 10-й, 12-й, 14-й катушечных групп, от объединенных начал 16-й, 18-й, 2-й катушечных групп, от объединенных начал 5-й и 7-й катушечных групп, от объединенных начал 11-й и 13-й катушечных групп и от объединенных начал 17-й и 1-й катушечных групп. Конденсаторы возбуждения подключаются к выводам в соответствии с требуемым режимом питания нагрузки. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей обмотки и получении различных выходных напряжений генератора при фиксированной частоте вращения приводного двигателя. 8 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания автономных источников электроэнергии.

Известны статорные обмотки асинхронных машин, состоящие из равномерно расположенных по фазам катушечных групп (Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э.Кравчик, М.М.Шлаф, В.И.Афонин, Е.А.Соболенская. - М.: Энергоиздат, 1982).

Недостаток известных обмоток заключается в том, что в асинхронных генераторах автономных источников электроэнергии с фиксированной частотой вращения приводного двигателя они создают напряжение только одной величины.

Известна статорная обмотка асинхронного генератора, содержащая 18 катушечных групп с объединенными в пары концами k и k+9 катушечных групп (k=1,2,3,...,9) с выводами от начал 3, 9, 15 катушечных групп, составляющих “звезду” (Патент RU 2149491, Н 02 К 17/14, 3/28 Полюсопереключаемая обмотка на 10/6 полюсов / Ванурин В.Н., Емелин А.А. 1999 г. - прототип).

Недостатком обмотки является то, что в генераторах автономных источников электроэнергии с фиксированной частотой вращения приводного двигателя она создает напряжение только одной величины.

Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей обмотки и получение различных выходных напряжений асинхронного генератора при фиксированной частоте вращения приводного двигателя.

Решение указанной задачи достигается тем, что статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора, состоящая из 18 катушечных групп с объединенными в пары концами k и k+9 катушечных групп (k=1,2,...,9) с выводами от начал 3, 9 и 15 катушечных групп, составляющих “звезду”, имеет дополнительные выводы, составляющие “треугольник”, образованные от объединенных начал 4, 6, 8 катушечных групп, от объединенных начал 10, 12, 14 катушечных групп, от объединенных начал 16, 18, 2 катушечных групп, от объединенных начал 5 и 7 катушечных групп, от объединенных начал 11 и 13 катушечных групп и от объединенных начал 17 и 1 катушечных групп, и конденсаторы возбуждения, присоединенные к выводам в соответствии с требуемым режимом питания нагрузки.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что за счет того, что в обмотке из 18 катушечных групп дополнительные выводы взяты от объединенных начал 4, 6, 8 катушечных групп, от объединенных начал 10, 12, 14 катушечных групп, от объединенных начал 16, 18, 2 катушечных групп, от объединенных начал 5 и 7 катушечных групп, от объединенных начал 11 и 13 катушечных групп и от объединенных начал 17 и 1 катушечных групп и соединены с конденсаторами возбуждения, обеспечивается расширение функциональных возможностей обмотки и получение различных выходных напряжений асинхронного генератора.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна 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.

Поскольку макетный образец асинхронного генератора изготовлен и испытан в лабораторных условиях с целью использования в промышленности, то можно считать предлагаемое техническое решение соответствующим критерию “промышленная применимость”. 

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена схема обмотки в однослойном исполнении; на фиг.2 - направление токов в сторонах катушек; на фиг.3 показана форма магнитодвижущей силы однослойной обмотки; на фиг.4 приведена схема обмотки в двухслойном исполнении; на фиг.5 - направление токов в сторонах катушек двухслойной обмотки; на фиг.6 показана форма магнитодвижущей силы двухслойной обмотки; на фиг.7 показаны схемы включения конденсаторов; на фиг.8 приведена схема для расчета величины низшего напряжения.

Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора (согласно фиг.1 и фиг.4) состоит из 18 катушечных групп с объединенными в пары концами k и k+9 катушечных групп (k=1,2,...,9), выводов 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 и конденсаторов возбуждения 28, 29, 30. При этом выводы 20, 23, 26, составляющие “звезду”, взяты от начал 3, 9, 15 катушечных групп, выводы 21, 24, 27, составляющие “треугольник”, взяты от объединенных начал 4, 6, 8 катушечных групп, от объединенных начал 10, 12, 14 катушечных групп, от объединенных начал 16, 18, 2 катушечных групп, выводы 19, 22, 25 взяты от объединенных начал 5 и 7 катушечных групп, от объединенных начал 11 и 13 катушечных групп и от объединенных начал 17 и 1 катушечных групп.

Конденсаторы возбуждения 28-30 для обеспечения требуемых режимов выходного напряжения генератора могут быть подключены к выводам 20, 23, 26, составляющим “звезду”, или к выводам 21, 24, 27, составляющим “треугольник”.

Согласно фиг.2 и фиг.5 (стороны катушек фазы А обозначены квадратом, фазы В - треугольником и фазы С - кругом), входящий ток обозначен “плюсом”, выходящий ток - “точкой”. Магнитодвижущие силы указывает на 10 полюсов обмотки. Обмоточный коэффициент двухслойной обмотки kоб =0,93 и обмоточный коэффициент однослойной обмотки kоб =0,87 обеспечивают высокую степень использования статора асинхронного генератора.

При условной единице напряжения между выводами 22 и 27 соотношение напряжений между выводами 20 и 23, 24 и 27, 22 и 25 составляет 3,732/2/0,684 (фиг.8).

Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора работает следующим образом.

При вращении ротора асинхронного генератора за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения происходит процесс самовозбуждения. На всех выводах появляется напряжение. К выводам 20, 23, 26 можно подключать нагрузку с напряжением питания 380-400 В, к выводам 21, 24, 27 - нагрузку с напряжением питания 220-230 В, к выводам 19, 22, 25 можно подключить сварочный выпрямитель. 

Таким образом, предлагаемая обмотка асинхронного генератора позволяет изготовить многоцелевой источник питания.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора, содержащая 18 катушечных групп с объединенными в пары концами (k)-й и (k+9)-й катушечных групп (k=1, 2, 3,..., 9), с выводами от начал 3-й, 9-й, 15-й катушечных групп, составляющих “звезду”, отличающаяся тем, что имеет дополнительные выводы, составляющие “треугольник”, образованные от объединенных начал 4-й, 6-й, 8-й катушечных групп, от объединенных начал 10-й, 12-й, 14-й катушечных групп, от объединенных начал 16-й, 18-й, 2-й катушечных групп, от объединенных начал 5-й и 7-й катушечных групп, от объединенных начал 11-й и 13-й катушечных групп и от объединенных начал 17-й и 1-й катушечных групп, и конденсаторы возбуждения, присоединенные к выводам в соответствии с требуемым режимом питания нагрузки.