ДВУХСЛОЙНАЯ СТАТОРНАЯ ОБМОТКА ДВУХПОЛЮСНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
DOUBLE-LAYER STATOR WINDING OF BIPOLAR INDUCTION GENERATOR

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах автономных электростанций.
Известна двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины, 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 (Патент RU 2263385, БИ №30, 2005).
Недостаток известной обмотки - в большом количестве катушечных групп с большим числом внутрифазных соединений, что усложняет изготовление обмотки и ухудшает ее надежность.
Известна двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины (генератора), состоящая 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 (Патент RU 2316104, БИ №3, 2008 - прототип).
Недостаток известной обмотки - в большом количестве катушечных групп с большим числом внутрифазных соединений, что усложняет изготовление обмотки и ухудшает ее надежность.
Техническим решением поставленной задачи является повышение надежности и упрощение процесса изготовления обмотки за счет уменьшения количества катушечных групп и их соединений.
Поставленная задача достигается тем, что двухслойная статорная обмотка двухполюсного асинхронного генератора, состоящая из катушечных групп, содержит 9 катушечных групп с выводами: от начала 1 катушечной группы вывод 10, от начала 4 катушечной группы вывод 12, от начала 7 катушечной группы вывод 14, от объединенных конца 1 и начал 9 и 2 катушечных групп вывод 11, от объединенных конца 4 и начал 3 и 5 катушечных групп вывод 13, от объединенных конца 7 и начал 6 и 8 и катушечных групп вывод 15, при этом конец 2 катушечной группы соединен с концом 6 катушечной группы, конец 5 катушечной группы - с концом 9 катушечной группы, конец 8 катушечной группы - с концом 3 катушечной группы, конденсаторы возбуждения 16, 17, 18 соединены с выводами 10, 12, 14, а нагрузка - с выводами 11, 13, 15.
Новизна технического решения обусловлена новым количеством катушечных групп, минимальным числом внутрифазных соединений катушечных групп и определенным соединением конденсаторов возбуждения и нагрузки.
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.
На фигурах 1 и 2 приведены схемы обмоток при 24 и 36 пазах статора асинхронного генератора; на фигуре 3 - схема включения конденсаторов для возбуждения асинхронного генератора; на фигурах 4 и 5 - показаны токи в сторонах катушек и диаграммы Гёргеса от тока возбуждения асинхронного генератора.
Согласно фигурам 1 и 2 двухслойная статорная обмотка двухполюсного асинхронного генератора содержит 9 катушечных групп с выводами: от начала 1 катушечной группы вывод 10, от начала 4 катушечной группы вывод 12, от начала 7 катушечной группы вывод 14, от объединенных конца 1 и начал 9 и 2 катушечных групп вывод 11, от объединенных конца 4 и начал 3 и 5 катушечных групп вывод 13, от объединенных конца 7 и начал 6 и 8 и катушечных групп вывод 15, при этом конец 2 катушечной группы соединен с концом 6 катушечной группы, конец 5 катушечной группы - с концом 9 катушечной группы, конец 8 катушечной группы - с концом 3 катушечной группы.
Таким образом, в каждой фазной обмотке имеет место только одно внутрифазное соединение катушечных групп.
Согласно фиг.3 конденсаторы возбуждения 16, 17, 18 подключены к выводам 10, 12, 14, а нагрузка асинхронного генератора подключена к выводам 11, 13, 15. Соотношение обмоточных коэффициентов между выводами 10 и 12 и выводами 11 и 13 при 24 пазах статора составляет 0,91/0,915, что с учетом входящих между указанными выводами количеством катушек определяет соотношение ЭДС, например 297/233 В. Соотношение обмоточных коэффициентов между теми же выводами при 36 пазах статора составляет 0,9323/0,947, что с учетом входящих между указанными выводами количеством катушек определяет соотношение ЭДС, например, 270/233 В.
Согласно фиг.4 радиус основной гармоники магнитодвижущей силы (МДС), полярный момент инерции пазовых точек диаграммы Гёргеса при условных Z=54 сторонах катушек двухполюсной обмотки (р=1) и значение коэффициента дифференциального рассеяния от тока возбуждения (стороны катушек фазы А обозначены квадратами, фазы В - треугольниками, фазы С - кругами, а линейный ток отображен и в условных рядах сторон катушек):
∂0
∂0
Значение τ=0,00773 ниже, чем у прототипа (τ=0,0092), что свидетельствует о более высоком качестве МДС обмотки от тока возбуждения.
При 36 пазах статора (фиг.5) и при условных 78 сторонах катушек:
Двухслойная статорная обмотка двухполюсного асинхронного генератора работает следующим образом.
При вращении ротора асинхронного генератора с номинальной скоростью, за счет остаточного намагничивания и конденсаторов возбуждения 16, 17, 18 происходит процесс самовозбуждения. Соотношение обмоточных коэффициентов между выводами 10 и 12 и выводами 11 и 13 при 24 пазах статора составляет 0,91/0,915, что с учетом входящих между указанными выводами количеством катушек определяет соотношение ЭДС, например 297/233 В. Соотношение обмоточных коэффициентов между теми же выводами при 36 пазах статора составляет 0,9323/0,947, что с учетом входящих между указанными выводами количеством катушек определяет соотношение ЭДС, например, 270/233 В.
К выводам 11, 13, 15 подключается нагрузка и происходит питание потребителей с линейным напряжением 233 В.