Вентильный асинхронный генератор для автономной электростанции

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных асинхронных генераторах для автономных электростанций. Технический результат состоит в расширении области применения. Вентильный асинхронный генератор содержит двухполюсную обмотку статора и конденсаторы возбуждения, два управляемых выпрямителя с выходами постоянного тока, однополюсный и двухполюсный выключатель. Обмотка статора выполнена из четырех катушечных групп. Конец первой катушечной группы обмотки соединен с началом второй катушечной группы, конец второй катушечной группы - с началом третьей катушечной группы, конец третьей катушечной группы - с началом четвертой катушечной группы, конец четвертой катушечной группы - с началом первой катушечной группы. С первого по четвертый силовые выводы от начал катушечных групп обмотки выполнены с подключением к поперечно диаметрально расположенным парам этих силовых выводов двух конденсаторов возбуждения и первого управляемого выпрямителя с первым выходом постоянного тока, второго управляемого выпрямителя со вторым выходом постоянного тока с возможностью объединения выходов постоянного тока параллельно друг другу посредством двухполюсного выключателя или объединения этих выходов постоянного тока последовательно посредством однополюсного выключателя. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании автономных электростанций для питания нагрузки на постоянном и переменном токе с приводом от двигателей внутреннего сгорания, ветро - и/или гидродвигателей.

Известен двухполюсный асинхронный генератор автономной электростанции с подключением к выводам стандартной трехфазной статорной обмотки трех конденсаторов по схеме треугольника или звезды (рисунок 2.42 на странице 37 книги Богатырева Н.И., Ванурина В.Н., Вронского О.В. «Схемы статорных обмоток, параметры и характеристики электрических машин переменного тока», Краснодар, 2007, 301 с.).

Недостаток известного двухполюсного асинхронного генератора в большом количестве конденсаторов и в ограниченности вариантов подключения нагрузки при его работе в качестве вентильного генератора автономной электростанции.

Известен асинхронный генератор с двухполюсной обмоткой статора, у которого обмотка статора состоит из двенадцати катушечных групп и конденсаторов возбуждения, при этом конец первой катушечной группы соединен с концом седьмой катушечной группы, начало второй - с началом восьмой, конец третьей катушечной группы - с концом девятой катушечной группы, начало четвертой катушечной группы - с началом десятой катушечной группы, конец одиннадцатой катушечной группы - с концом пятой катушечной группы, начало двенадцатой катушечной группы - с началом шестой катушечной группы, первый вывод обмотки взят от объединенных конца десятой и начала первой катушечных групп, второй вывод обмотки взят от объединенных начала седьмой и конца восьмой катушечных групп, третий вывод обмотки взят от объединенных конца второй и начала пятой катушечных групп, четвертый вывод обмотки взят от объединенных начала одиннадцатой и конца двенадцатой катушечных групп, пятый вывод обмотки взят от объединенных конца шестой и начала девятой катушечных групп, шестой вывод обмотки взят от объединенных начала третьей и конца четвертой катушечных групп, при этом первый, второй и третий конденсаторы возбуждения присоединены к первому, третьему и пятому выводам обмотки (патент 2475927, опубликовано 20.02.2013. Бюл. №5 - прототип).

Недостаток известного асинхронного генератора с двухполюсной обмоткой статора в большом количестве конденсаторов, в сложности выполнения известной двухполюсной обмотки и в ограниченности вариантов подключения нагрузки при его работе в качестве вентильного асинхронного генератора для автономной электростанции.

Техническим результатом изобретения является снижение числа конденсаторов возбуждения, упрощение выполнения обмотки статора и расширение функциональных возможностей вентильного асинхронного генератора за счет двух вариантов подключения нагрузки на постоянном и переменном токе.

Технический результат изобретения достигается тем, что вентильный асинхронный генератор для автономной электростанции, содержащий двухполюсную обмотку статора и конденсаторы возбуждения, согласно изобретению имеет два управляемых выпрямителя с выходами постоянного тока, однополюсный и двухполюсный выключатель, а обмотка статора выполнена из четырех катушечных групп, при этом конец первой катушечной группы обмотки соединен с началом второй катушечной группы, конец второй катушечной группы - с началом третьей катушечной группы, конец третьей катушечной группы - с началом четвертой катушечной группы, конец четвертой катушечной группы - с началом первой катушечной группы, с первого по четвертый силовые выводы от начал катушечных групп обмотки - с подключением к поперечно диаметрально расположенным парам этих силовых выводов двух конденсаторов возбуждения и первого управляемого выпрямителя с первым выходом постоянного тока, второго управляемого выпрямителя со вторым выходом постоянного тока с возможностью объединения выходов постоянного тока параллельно друг другу посредством двухполюсного выключателя или объединения этих выходов постоянного тока последовательно посредством однополюсного выключателя.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что за счет конструктивных особенностей обмотки статора в виде четырех катушечных групп их соединение между собой по определенному алгоритму, с конденсаторами возбуждения и управляемыми выпрямителями обеспечивают совместно с двумя выключателями подключение нагрузки на два уровня постоянного напряжения.

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. Опытный образец вентильного асинхронного генератора для автономной электростанции изготовлен и испытан в лаборатории кафедры ЭМ и ЭП КубГАУ.

На фигуре 1 показана развернутая схема соединения катушечных групп двухполюсной обмотки статора вентильного асинхронного генератора; на фигуре 2 - силовые выводы обмотки с конденсаторами возбуждения, векторные диаграммы фазных токов возбуждения по условной окружности статора и схема включения управляемых выпрямителей для питания нагрузки постоянным током.

Согласно фигуре 1 обмотка статора вентильного асинхронного генератора содержит четыре катушечные группы (1, 2, 3, 4), при этом конец первой катушечной группы обмотки соединен с началом второй катушечной группы, конец второй катушечной группы - с началом третьей катушечной группы, конец третьей катушечной группы - с началом четвертой катушечной группы, конец четвертой катушечной группы - с началом первой катушечной группы, силовые выводы 5, 6, 7, 8 (с первого по четвертый) взяты от начал катушечных групп.

Согласно фигуре 2 поперечно диаметральное расположение пар силовых выводов 5 и 7, 6 и 8 определяет пространственное смещение двух частей обмотки на 90°, а подключение к этим силовым выводам двух конденсаторов возбуждения 9 и 10 обеспечивает фазовое смещение в частях обмотки токов возбуждения на 90°, что в свою очередь, способствует образованию в вентильном асинхронном генераторе вращающегося магнитного поля. Стрелки векторных диаграмм 11 по условной окружности статора указывают направление токов возбуждения от конденсаторов 9 и 10 двух частей обмотки. Геометрическая сумма фазных токов возбуждения на четырех участках обмотки представлена в виде результирующих векторов 12.

К силовым выводам 5 и 7 присоединен первый управляемый выпрямитель 13 с первым выходом постоянного тока 17 и 18, а к выводам 6 и 8 присоединен второй управляемый выпрямитель 14 со вторым выходом постоянного тока 19 и 20. Последовательное соединение управляемых выпрямителей 13 и 14 посредством однополюсного выключателя 15 повышает выходное напряжение на выходе 21 и 22 в два раза. Параллельное соединение управляемых выпрямителей 13 и 14 посредством двухполюсного выключателя 16, то есть объединение выводов 17 и 18 с выводами 19 и 20, обеспечивает удвоение выходного тока и симметричное распределение нагрузки на части обмоток и на обмотку в целом.

Вентильный асинхронный генератор (ВАГ) для автономной электростанции работает следующим образом. При вращении ротора ВАГ он самовозбуждается от конденсаторов возбуждения 9 и 10. На силовых выводах 5 и 7, 6 и 8 появляется симметричное выходное напряжение заданной величины и частоты тока. К этому напряжению подключается однофазная нагрузка. Это же напряжение поступает на управляемые выпрямители 13 и 14. После выпрямления поступает на первый выход постоянного тока 17 и 18 (U1) и второй выход постоянного тока 19 и 20 (U2). При одинаковом угле управления тиристоров управляемых выпрямителей на выходах 17 и 18, 19 и 20 будет одинаковое выходное напряжения U1=U2. К этому выходному напряжению могут подключаться аккумуляторы для зарядки, нагрузка постоянного тока или преобразователь частоты.

При замыкании однополюсного выключателя 15 два выходных напряжения U1 и U2 суммируются и поступают на выход 21 и 22.

При замыкании двухполюсного выключателя 16 выходы постоянного тока 17 и 18, 19 и 20 объединяются, что обеспечивает удвоение выходного тока и симметричное распределение нагрузки на части обмоток и на обмотку в целом.

Вентильный асинхронный генератор для автономной электростанции имеет следующие положительные качества.

1. Имеются два независимых напряжения переменного и постоянного тока, что позволяет питать две независимые друг от друга нагрузки.

2. Просто решается вопрос регулирования напряжения на каждой обмотке путем изменения величины емкости 9 и 10.

Вентильный асинхронный генератор для автономной электростанции, содержащий двухполюсную обмотку статора и конденсаторы возбуждения, отличающийся тем, что имеет два управляемых выпрямителя с выходами постоянного тока, однополюсный и двухполюсный выключатель, а обмотка статора выполнена из четырех катушечных групп, при этом конец первой катушечной группы обмотки соединен с началом второй катушечной группы, конец второй катушечной группы - с началом третьей катушечной группы, конец третьей катушечной группы - с началом четвертой катушечной группы, конец четвертой катушечной группы - с началом первой катушечной группы, с первого по четвертый силовые выводы от начал катушечных групп обмотки - с подключением к поперечно диаметрально расположенным парам этих силовых выводов двух конденсаторов возбуждения и первого управляемого выпрямителя с первым выходом постоянного тока, второго управляемого выпрямителя со вторым выходом постоянного тока с возможностью объединения выходов постоянного тока параллельно друг другу посредством двухполюсного выключателя или объединения этих выходов постоянного тока последовательно посредством однополюсного выключателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к питанию электрического оборудования двигателя летательного аппарата. Технический результат заключается в повышении надежности и упрощении конструкции цепи электропитания, а также снижении ее массы и стоимости.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой электросварки.

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к асинхронным генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой сварки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в серийно выпускаемых асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, используемых в качестве генераторов энергетических установок для преобразования механической энергии в электрическую.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах, работающих параллельно с сетью или синхронным генератором. .

Изобретение относится к двухфазному асинхронному сварочному генератору и может быть использовано в устройствах для ручной дуговой электросварки. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического регулирования реактивной мощности, поступающей в статор низковольтного асинхронного генератора от конденсаторной батареи для снижения отклонений его напряжения в автономных источниках энергии малой мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автономных асинхронных генераторах, применяемых в полевых условиях. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования и стабилизации напряжения асинхронных генераторов, применяемых в автономных системах электроснабжения, ветроэнергетических установках (ВЭУ), малых гидроэлектростанциях (миниГЭС).

Изобретение относится к электротехнической промышленности и позволяет изготавливать энергоэффективные электрические машины, в частности высокомоментные малошумные асинхронные двигатели с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Изобретение относится к области электротехники и электротехнической промышленности и позволяет изготавливать энергоэффективные электрические машины, в частности высокомоментные малошумные асинхронные двигатели с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве асинхронных двигателей с пониженным пусковым током. Технический результат - снижение пускового тока путем предварительного включения обмотки в сеть по схеме треугольника с последующим переключением на две звезды, при этом переключение осуществляется без изменения числа пар полюсов статорной обмотки и без разрыва соединений фазных обмоток.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве вентильных автономных асинхронных генераторов автономных электростанций.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве асинхронных генераторов автономных электростанций. Технический результат - расширение области применения многофункциональных автономных асинхронных генераторов, позволяющее изменять мощность генератора и подключать нагрузку на разное напряжение.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в асинхронных генераторах автономных электростанций. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в повышении энергоэффективности асинхронного генератора путем выполнения частей фазных обмоток проводом разного сечения.

Изобретение относится к автоматическому комбинированному микропроцессорному регулятору температуры тепловой машины с электрическим приводом вентилятора. Регулятор содержит датчик температуры тепловой машины, датчик мощности тепловой машины и датчик температуры охлаждающего воздуха, вентилятор охлаждения, управляющее устройство привода вентилятора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании автономных электростанций с приводом от двигателей внутреннего сгорания, ветродвигателей и/или гидродвигателей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве асинхронных генераторов автономных электростанций. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве асинхронных генераторов автономных электростанций. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве погружных скважинных насосов, электротранспорта, в частности гибридных, и электромобилей. Технический результат заключается в реализации двухполюсной трехфазной энергоэффективной малошумной электрической машины с числом пазов z=18, с шагом y=1-10, числом параллельных ветвей a=1. Обмотка двухполюсной трехфазной электрической машины выполнена с числом пазов z=18, с шагом y=1-10, с числом параллельных ветвей a=1 и соотношением числа витков четных катушек, соединенных в треугольник, к числу витков нечетных катушек, соединенных в звезду, равным 3 . Обмотка включает в себя шесть одно-двухслойных двухсекционных цепных катушек с соотношением числа витков в однослойных секциях к числу витков двухслойных секциях, равным 2:1. Начала катушек одноименных фаз звезды и треугольника смещены на 2 паза (40 эл. град). Катушки уложены вразвалку, а их выводы расположены на внешних сторонах катушек или выводы только четных катушек расположены на их внутренних сторонах. По другому варианту выводы начал катушек одноименных фаз звезды и треугольника расположены в общем пазу (смещение равно 0 эл. град., при этом на внутренних сторонах катушек расположены выводы только нечетных катушек или выводы всех катушек. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных асинхронных генераторах для автономных электростанций. Технический результат состоит в расширении области применения. Вентильный асинхронный генератор содержит двухполюсную обмотку статора и конденсаторы возбуждения, два управляемых выпрямителя с выходами постоянного тока, однополюсный и двухполюсный выключатель. Обмотка статора выполнена из четырех катушечных групп. Конец первой катушечной группы обмотки соединен с началом второй катушечной группы, конец второй катушечной группы - с началом третьей катушечной группы, конец третьей катушечной группы - с началом четвертой катушечной группы, конец четвертой катушечной группы - с началом первой катушечной группы. С первого по четвертый силовые выводы от начал катушечных групп обмотки выполнены с подключением к поперечно диаметрально расположенным парам этих силовых выводов двух конденсаторов возбуждения и первого управляемого выпрямителя с первым выходом постоянного тока, второго управляемого выпрямителя со вторым выходом постоянного тока с возможностью объединения выходов постоянного тока параллельно друг другу посредством двухполюсного выключателя или объединения этих выходов постоянного тока последовательно посредством однополюсного выключателя. 2 ил.

Наверх