Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2475927

(19)

RU

(11)

2475927

(13)

C2

(51) МПК H02K17/14 (2006.01)

H02K3/28 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 18.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2010131644/07, 27.07.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

27.07.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 27.07.2010

(43) Дата публикации заявки: 10.02.2012

(45) Опубликовано: 20.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2316104 C1, 27.01.2008. RU 2263385 C1, 27.10.2005. RU 2262176 C1, 27.03.2005. RU 2249290 C1, 27.03.2005. CH 587581 A, 13.05.1977. FR 2241154 A2, 14.03.1975. US 4672251 A, 09.06.1987. DE 3040471 A1, 13.05.1982.

Адрес для переписки:

350044, г.Краснодар, ул. Калинина, 13, Кубанский ГАУ, отдел науки

(72) Автор(ы):

Богатырев Николай Иванович (RU),

Ванурин Владимир Николаевич (RU),

Вронский Олег Викторович (RU),

Моргун Сергей Михайлович (RU),

Баракин Николай Сергеевич (RU),

Гульбяков Александр Владимирович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)

(54) ДВУХПОЛЮСНАЯ СТАТОРНАЯ ОБМОТКА АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в асинхронных генераторах с конденсаторным возбуждением для автономных электростанций. Технический результат - повышение энергоэффективности асинхронного генератора путем уменьшения уровня потерь в статорной обмотке за счет увеличения сечения провода в части обмотки с большим током. Предлагаемая двухполюсная статорная обмотка асинхронного генератора 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. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах с конденсаторным возбуждением для автономных электростанций.

Известна двухполюсная обмотка асинхронного генератора, состоящая 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, и конденсаторы возбуждения подключены в соответствии с требуемым режимом выходного напряжения генератора к соответствующим выводам обмотки (патент RU 2263385, БИ 30, 2005).

Недостаток известной обмотки в том, что при включении нагрузки на выводы низкого напряжения магнитодвижущая сила (МДС) от тока нагрузки содержит значительные амплитуды высших гармоник, повышающие нагрев ротора и ухудшающие работу асинхронного генератора.

Известна двухполюсная обмотка асинхронного генератора с соотношением линейного и фазного напряжений, близким к 1,73/1 из 12 катушечных групп с выводами 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, а конденсаторы возбуждения присоединены к выводам 13, 15, 17 (патент RU 2316104, БИ 3, 2008 - прототип).

Недостаток известной обмотки в том, что угловое смещение векторов ЭДС на выводах обмотки соответствует 100° при 36 пазах статора и чередование чисел катушек в группах 1-5 не позволяет эффективно использовать площадь паза с целью снижения уровня потерь в статорной обмотке.

Техническим решением изобретения является повышение энергетической эффективности асинхронного генератора.

Поставленная задача достигается тем, что в двухполюсной статорной обмотке асинхронного генератора, состоящей из двенадцати катушечных групп и конденсаторов возбуждения, конец первой катушечной группы соединен с концом седьмой катушечной группы, начало второй катушечной группы - с началом восьмой катушечной группы, 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.

На фигуре 1 приведена схема обмотки статора, на фигуре 2 показано соотношение ЭДС на выводах схемы, на фигуре 3 дана схема включения конденсаторов возбуждения и направление токов в частях обмотки, на фигуре 4 показана векторная диаграмма токов в частях обмотки при холостом ходе и при активной нагрузке.

Согласно фигуре 1 и 3 двухполюсная статорная обмотка асинхронного генератора содержит 12 катушечных групп (1 12) с выводом 13 от объединенных начала 11 и конца 12 катушечных групп, с выводом 14 от объединенных конца 10 и начала 1 катушечных групп, с выводом 15 от объединенных начала 3 и конца 4 катушечных групп, с выводом 16 от объединенных конца 2 и начала 5 катушечных групп, с выводом 17 от объединенных начала 7 и конца 8 катушечных групп, с выводом 18 от объединенных конца 6 и начала 9 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с концом 7 катушечной группы, начало 2 - с началом 8, конец 3 - с концом 9, начало 4 - с началом 10, конец 11 - с концом 5, начало 12 - с началом 6 катушечной группы, а конденсаторы возбуждения 19, 20, 21 присоединены к выводам 14, 16, 18.

Согласно фигуре 2 угловое смещение ЭДС составляет 60° и их соотношение E 14-16 /E 17-13 =1/0,732.

Согласно фигурам 3 и 4, где i µ - ток намагничивания, создаваемый конденсаторами возбуждения, i a , i b , i c - фазные токи нагрузки, токи в частях обмотки при нагрузке изменяются по-разному. Шаг обмотки y=15 позволяет в одни и те же пазы укладывать катушки частей обмотки из одинакового числа витков проводом разного сечения. Рациональным является соотношение сечений 2/1. Для проводников с меньшим током (нечетные номера катушечных групп) отводится 1/3 площади паза, а для проводников с большим током (четные номера катушечных групп) отводится 2/3 площади паза. Такое распределение проводников в значительной мере способствует снижению уровня потерь в статорной обмотке.

Двухполюсная статорная обмотка асинхронного генератора работает следующим образом. Конденсаторы возбуждения 19, 20, 21 подключены к выводам 14, 16,18. Нагрузка подключается к выводам 13, 15, 17.

При вращении ротора асинхронного генератора со скоростью выше скорости вращения магнитного поля, за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения 19, 20, 21 происходит процесс самовозбуждения.

Соотношение величин ЭДС линейного напряжения между выводами обмотки 14-16, 16-18, 18-14 и выводами обмотки 13-15, 15-17, 17-13 составляет 1/0,732. Нагрузку можно подключать на эти выводы и получать разное напряжение.

Достоинство обмотки заключается в том, что она позволяет повысить энергетическую эффективность асинхронного генератора за счет распределения сечения проводников обмотки по пазам, что в значительной мере способствует снижению уровня потерь в статорной обмотке.

Формула изобретения

Двухполюсная статорная обмотка асинхронного генератора, состоящая из двенадцати катушечных групп и конденсаторов возбуждения, отличающаяся тем, что 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.

РИСУНКИ