ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНАЯ СТАТОРНАЯ ОБМОТКА АСИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
FOUR-POLE STATOR WINDING OF ASYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве многофункциональных асинхронных электрических машин.
Известна четырехполюсная статорная обмотка асинхронной электрической машины из 6 катушечных групп, у которой конец 1 катушечной группы соединен с началом 4, конец 2 - с началом 5, конец 3 - с началом 6. Выводы от начал 1, 2, 3 и концов 4, 5, 6 катушечных групп позволяют соединять фазные обмотки в звезду или в треугольник (рисунок 2.8 на странице 16 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 данной обмотки в ограниченности ее применения.
Известна четырехполюсная статорная обмотка асинхронной электрической машины из 12 катушечных групп, у которой конец 1 катушечной группы соединен с концом 4, начало 4 - с началом 7, конец 7 - с концом 10, конец 3 - с концом 6, начало 6 - с началом 9, конец 9 - с концом 12, конец 5 - с концом 8, начало 8 - с началом 11, конец 11 - с концом 2. Выводы от начал 1, 3, 5 и начал 2, 10, 11 катушечных групп позволяют соединять фазные обмотки в звезду или в треугольник (рисунок 3.5 на странице 42 книги Богатырева Н.И., Ванурина В.Н., Вронского О.В. «Схемы статорных обмоток, параметры и характеристики электрических машин переменного тока», Краснодар, 2007, 301 с. - прототип).
Недостаток данной обмотки в ограниченности ее применения.
Техническим решением изобретения является расширение области применения четырехполюсной статорной обмотки асинхронной электрической машины.
Решение поставленной задачи достигается тем, что четырехполюсная статорная обмотка асинхронной электрической машины содержит 12 катушечных групп, при этом конец 1 катушечной группы соединен с началом 7, конец 7 - с началом 8, конец 8 - с началом 2, конец 3 - с началом 9, конец 9 - с началом 10, конец 10 - с началом 4, конец 5 - с началом 11, конец 11 - с началом 12, конец 12 - с началом 6, выводы взяты от начала 1, от начала 3, от начала 5, от конца 2, от конца 4, от конца 6, от объединенных конца 7 и начала 8 катушечных групп, от объединенных конца 9 и начала 10 катушечных групп, от объединенных конца 10 и начала 12 катушечных групп.
На фигуре 1 показаны соединения катушечных групп фазных обмоток, на фигуре 2 - последовательность соединения фаз в треугольник обмотки асинхронного генератора, на фигурах 3-6 - схема включения конденсаторов, векторная диаграмма ЭДС и токов намагничивания, на фигурах 7-10 - векторная диаграмма ЭДС и токов при нагрузке на генератор и характер изменения токов в частях фазной обмотки, на фигурах 11-13 - последовательность соединения фаз в треугольник обмотки асинхронного двигателя, на фигурах 14-15 - соединение фаз в две звезды обмотки асинхронного двигателя.
Согласно фигуре 1 в четырехполюсной статорной обмотке асинхронной электрической машины из 12 катушечных групп конец 1 катушечной группы соединен с началом 7, конец 7 - с началом 8, конец 8 - с началом 2, конец 3 - с началом 9, конец 9 - с началом 10, конец 10 - с началом 4, конец 5 - с началом 11, конец 11 - с началом 12, конец 12 - с началом 6, выводы взяты от начала 1, от начала 3, от начала 5, от конца 2, от конца 4, от конца 6, от объединенных конца 7 и начала 8 катушечных групп, от объединенных конца 9 и начала 10 катушечных групп, от объединенных конца 10 и начала 12 катушечных групп.
Согласно фигуре 2 фазы статорной обмотки асинхронного генератора соединяются в треугольник в последовательности: конец первой (вывод 15) с началом второй (вывод 16), конец второй (вывод 17) с началом третьей (вывод 18), конец третьей (вывод 19) с началом первой (вывод 14).
µа
µв
µс
14-15
20-21
E
Е
Согласно фигурам 3-6 конденсаторы возбуждения С включены на выводы (14, 19), (15, 16), (17, 18). При холостом ходе генератора магнитный поток от токов намагничивания i, i, i индуцирует относительно выводов (14 и 15) и (20 и 21), например, фазной обмотке А одинаковые по величине ЭДС  и  со смещением на 60° электрических градусов. На фигуре 4 стороны катушек фазы А обозначены квадратами, фазы В - треугольниками и фазы С - кругами (отмечено и расположение выводов). Относительно выводов 14 и 15, а также относительно выводов 20 и 21 фазные зоны составляют 120 электрических градусов.
Согласно фигурам 7-9 при включении активной нагрузки R на выводы 20, 21, 13 векторная сумма токов возбуждения и нагрузки в частях фазной обмотки (также на примере фазы А) составляет разные величины. Расположение сторон катушек частей фазных обмоток с большим и малым током позволяет выполнять катушки частей обмоток проводом разного сечения.
Е
E
Е
20-21
21-13
13-20
Согласно фигурам 10-12 фазы статорной обмотки асинхронного двигателя соединяются в треугольник в такой последовательности: конец первой фазы (вывод 15) с началом третьей (вывод 18), конец третьей (вывод 19) с началом второй (вывод 16), конец второй (вывод 17) с началом первой (вывод 14). В сеть включаются выводы (17, 14), (15, 18), (19, 14). Ширина фазной зоны также 120 электрических градусов. ЭДС между выводами ===0.
Согласно фигурам 13-15 объединением выводов 13, 20, 21 в нулевую точку статорная обмотка двигателя соединена в две параллельные звезды, ширина фазной зоны становится равной 60 электрическим градусам, как и у стандартного четырехполюсного двигателя. Соединения в треугольник и в две параллельные звезды определяют разную номинальную мощность на валу двигателя, а пусковой ток двигателя при соединении фаз в треугольник в 1,73/2 раза меньше, чем при соединении фаз в две параллельные звезды.
Данное техническое решение позволяет четырехполюсную статорную обмотку при одной последовательности соединения фаз в треугольник привалу двигателя, а пусковой ток двигателя при соединении фаз в треугольник в 1,73/2 раза меньше, чем при соединении фаз в две параллельные звезды.
Данное техническое решение позволяет четырехполюсную статорную обмотку при одной последовательности соединения фаз в треугольник применить в асинхронном генераторе, например автономной электростанции, а при другой последовательности соединения фаз в треугольник - в асинхронном двигателе, при этом в асинхронном двигателе соединение фаз в треугольник может быть преобразовано в соединение в две параллельные звезды без разрыва цепи питания.
Выполнение частей фазных обмоток генератора из провода разного сечения способствует повышению его энергоэффективности за счет характерного изменения токов в частях обмотки и потерь в обмотке в целом с ростом нагрузки. Предварительное включение обмотки асинхронного двигателя в сеть по схеме треугольника с последующим переключением на две параллельные звезды позволяет снизить пусковой ток двигателя, а также изменить и номинальную мощность двигателя.