Двухслойная статорная обмотка четырехполюсной асинхронной машины
Владельцы патента RU 2310967:
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 с повышенными эксплуатационными показателями на основе асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением. Сущность изобретения состоит в следующем. Двухслойная статорная обмотка четырехполюсной асинхронной машины состоит из 36 катушечных групп с выводами 37, 38, 39, 40, 41, 42 от объединенных начала 1 и конца 8 катушечных групп, от объединенных начала 7 и конца 14 катушечных групп, от объединенных начала 13 и конца 2 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 6 катушечных групп, от объединенных конца 29 и начала 30 катушечных групп, от объединенных конца 35 и начала 36 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 3 катушечной группы, конец 3 с концом 10, начало 10 с концом 12, начало 12 с началом 19, конец 19 с началом 21, конец 21 с концом 28, начало 28 с концом 30, конец 7 с началом 9, конец 9 с концом 16, начало 16 с концом 18, начало 18 с началом 25, конец 25 с началом 27, конец 27 с концом 34, начало 34 с концом 36, конец 13 с началом 15, конец 15 с концом 22, начало 22 с концом 24, начало 24 с началом 31, конец 31 с началом 33, конец 33 с концом 4, начало 4 с концом 6 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения С соединены с выводами 37, 39, 42. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик генератора за счет уменьшения дифференциального рассеяния обмотки. 5 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания автономных источников электроэнергии.
Известна двухслойная статорная обмотка четырехполюсной асинхронной машины с последовательным встречным соединением 4 катушечных групп в каждой из трех фаз (Богатырев Н.И., Ванурин В.Н. и др. Статорные обмотки асинхронных машин. - Краснодар: Куб ГАУ, 2003, с.24).
Недостаток известной обмотки заключается в том, что при применении ее в асинхронных генераторах автономных источников электроэнергии, последние имеют крутопадающую внешнюю характеристику.
Известна двухслойная статорная обмотка четырехполюсной асинхронной машины из 24 катушечных групп с выводами от объединенных начала 1 и конца 18 катушечных групп, от объединенных начала 9 и конца 2 катушечных групп, от объединенных начала 17 и конца 10 катушечных групп, от объединенных начала 4 и конца 3 катушечных групп, от объединенных начала 12 и конца 11 катушечных групп, от объединенных начала 20 и конца 19 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с концом 8 катушечной группы, начало 8 с началом 13, конец 13 с концом 20, начало 19 с началом 14, конец 14 с концом 7, начало 7 с началом 2, конец 9 с концом 16, начало 16 с началом 21, конец 21 с концом 4, начало 3 с началом 22, конец 22 с концом 15, начало 15 с началом 10, конец 17 с концом 24, начало 24 с началом 5, конец 5 с концом 12, начало 11 с началом 6, конец 6 с концом 23, начало 23 с началом 18 катушечной группы (патент RU 2252176, БИ № 28, 2005 - прототип).
Недостаток известной обмотки в том, что она характеризуется повышенным дифференциальным рассеянием из-за наличия нечетных и четных высших гармоник магнитодвижущей силы (МДС), 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 четырехполюсной асинхронной машины, состоящая из катушечных групп с выводами, согласно изобретению состоит из 36 катушечных групп с выводами 37, 38, 39, 40, 41, 42 от объединенных начала 1 и конца 8 катушечных групп, от объединенных начала 7 и конца 14 катушечных групп, от объединенных начала 13 и конца 2 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 6 катушечных групп, от объединенных конца 29 и начала 30 катушечных групп, от объединенных конца 35 и начала 36 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 3 катушечной группы, конец 3 с концом 10, начало 10 с концом 12, начало 12 с началом 19, конец 19 с началом 21, конец 21 с концом 28, начало 28 с концом 30, конец 7 с началом 9, конец 9 с концом 16, начало 16 с концом 18, начало 18 с началом 25, конец 25 с началом 27, конец 27 с концом 34, начало 34 с концом 36, конец 13 с началом 15, конец 15 с концом 22, начало 22 с концом 24, начало 24 с началом 31, конец 31 с началом 33, конец 33 с концом 4, начало 4 с концом 6 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения С соединены с выводами 37, 39, 42.
Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что двухслойная статорная обмотка четырехполюсной асинхронной машины состоит из 36 катушечных групп, 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 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.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 приведена схема двухслойной статорной обмотки четырехполюсной асинхронной машины;
на фиг.2 - схема включения конденсаторов возбуждения;
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 - векторная диаграмма ЭДС.
Согласно фиг.1 двухслойная статорная обмотка четырехполюсной асинхронной машины состоит из 36 катушечных групп с выводами 37, 38, 39, 40, 41, 42 от объединенных начала 1 и конца 8 катушечных групп, от объединенных начала 7 и конца 14 катушечных групп, от объединенных начала 13 и конца 2 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 6 катушечных групп, от объединенных конца 29 и начала 30 катушечных групп, от объединенных конца 35 и начала 36 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 3 катушечной группы, конец 3 с концом 10, начало 10 с концом 12, начало 12 с началом 19, конец 19 с началом 21, конец 21 с концом 28, начало 28 с концом 30, конец 7 с началом 9, конец 9 с концом 16, начало 16 с концом 18, начало 18 с началом 25, конец 25 с началом 27, конец 27 с концом 34, начало 34 с концом 36, конец 13 с началом 15, конец 15 с концом 22, начало 22 с концом 24, начало 24 с началом 31, конец 31 с началом 33, конец 33 с концом 4, начало 4 с концом 6 катушечной группы.
МДС обмотки не содержат четных гармоник.
Согласно фиг.2 конденсаторы возбуждения С подключены к выводам 37, 39, 42, а нагрузка R подключена к выводам 38, 40, 41. При таком включении конденсаторов дифференциальное рассеяние обмотки при нагрузке уменьшается, что подтверждают диаграммы Гёргеса для периода МДС (фиг.3 и 4), а это, в свою очередь, приводит к уменьшению индуктивного сопротивления обмотки и к уменьшению падения напряжения на ней. Токи нагрузки отражены в условных двух рядах сторон катушек.
Коэффициент дифференциального рассеяния от тока возбуждения τ∂0=0,016, а от равных по величине и по фазе токов нагрузки и возбуждения τ∂=0,0056.
Согласно фиг.5 соотношение ЭДС между выводами обмотки 38 и 41 и выводами 42 и 39 составляет при одинаковом числе витков в катушках 2/1. Другое соотношение ЭДС с другим угловым расположением векторов ЭДС можно получить определенным соотношением витков в отдельных катушечных группах.
Двухслойная статорная обмотка четырехполюсной асинхронной машины работает следующим образом.
Конденсаторы возбуждения С подключены к выводам 37, 39, 42. Нагрузка подключается к любым выводам: 38, 40, 41.
При вращении ротора асинхронного генератора с номинальной скоростью, за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения С, происходит процесс самовозбуждения. Согласно фиг.5 соотношение ЭДС между выводами обмотки 38 и 41 и выводами 42 и 39 составляет при одинаковом числе витков в катушках 2/1. Другое соотношение ЭДС с другим угловым расположением векторов ЭДС можно получить определенным соотношением витков в отдельных катушечных группах.
Двухслойная статорная обмотка четырехполюсной асинхронной машины, состоящая из катушечных групп с выводами, отличающаяся тем, что состоит из 36 катушечных групп с выводами 37, 38, 39, 40, 41, 42 от объединенных начала 1 и конца 8 катушечных групп, от объединенных начала 7 и конца 14 катушечных групп, от объединенных начала 13 и конца 2 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 6 катушечных групп, от объединенных конца 29 и начала 30 катушечных групп, от объединенных конца 35 и начала 36 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 3 катушечной группы, конец 3 - с концом 10, начало 10 - с концом 12, начало 12 - с началом 19, конец 19 - с началом 21, конец 21 - с концом 28, начало 28 - с концом 30, конец 7 - с началом 9, конец 9 - с концом 16, начало 16 - с концом 18, начало 18 - с началом 25, конец 25 - с началом 27, конец 27 - с концом 34, начало 34 - с концом 36, конец 13 - с началом 15, конец 15 - с концом 22, начало 22 - с концом 24, начало 24 - с началом 31, конец 31 - с началом 33, конец 33 - с концом 4, начало 4 - с концом 6 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения С соединены с выводами 37, 39, 42.
