RU2680152C1 - Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов - Google Patents

Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов Download PDF

Info

Publication number
RU2680152C1
RU2680152C1 RU2018107173A RU2018107173A RU2680152C1 RU 2680152 C1 RU2680152 C1 RU 2680152C1 RU 2018107173 A RU2018107173 A RU 2018107173A RU 2018107173 A RU2018107173 A RU 2018107173A RU 2680152 C1 RU2680152 C1 RU 2680152C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
beginning
twenty
poles
thirty
coil groups
Prior art date
Application number
RU2018107173A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Иванович Богатырев
Владимир Николаевич Ванурин
Николай Сергеевич Баракин
Виктор Евгеньевич Шаблин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
Priority to RU2018107173A priority Critical patent/RU2680152C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2680152C1 publication Critical patent/RU2680152C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/12Asynchronous induction motors for multi-phase current
    • H02K17/14Asynchronous induction motors for multi-phase current having windings arranged for permitting pole-changing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Изобретение относится к асинхронному генератору с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов. Обмотка для 72 пазов из катушечных групп с выводами состоит из 1 по 36 катушечных групп с первыми выводами на десять полюсов 37, 38, 39, взятыми соответственно от объединенных концов 3 и 2 катушечных групп, от объединенных начала 4 и конца 36 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 1 катушечных групп, и вторых выводов на двенадцать полюсов 40, 41, 42, взятых соответственно от объединенных концов 18 и 20 катушечных групп, от объединенных начал 19 и 22 катушечных групп, от объединенных концов 21 и 23 катушечных групп. При этом начало 2 катушечной группы соединено с началом 6 катушечной группы, конец 6 с концом 9, начало 9 с началом 12, конец 12 с концом 15, начало 15 с началом 18, начало 20 с началом 24, конец 24 с концом 27, начало 27 с началом 30, конец 30 с концом 33, начало 33 с началом 36, конец 4 катушечной группы соединен с концом 7 катушечной группы, начало 7 с началом 10, конец 10 с концом 13, начало 13 с началом 16, конец 16 с концом 19, конец 22 с концом 25, начало 25 с началом 28, конец 28 с концом 31, начало 31 с началом 34, конец 34 с концом 1, начало 5 катушечной группы соединено с началом 8 катушечной группы, конец 8 с концом 11, начало 11 с началом 14, конец 14 с концом 17, начало 17 с началом 21, начало 23 с началом 26, конец 26 с концом 29, начало 29 с началом 32, конец 32 с концом 35, начало 35 с началом 3. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей асинхронного генератора с сохранением схемы фаз за счет высокого качества МДС и возможности переключения полюсов с 12 на 10 полюсов при увеличении ветрового потока или расхода воды в случае приводного гидродвигателя. 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах для автономных источников электрической энергии с приводом от тихоходных ветро- или гидродвигателей с переменной частотой вращения.
Известна полюсопереключаемая обмотка статора на 12/10 полюсов асинхронного двигателя, которая состоит из 18 катушечных групп соединенных определенным образом. В каждой фазе 6 катушечных групп с номерами 6i-5, 6i-3, 6i-1, 6i+4, 6i+6, 6i+8 и выводами от начал катушечных групп 6i-5, 6i-3, 6i-1 и от объединенных начал 6i+6 катушечных групп, где i номер фазы (i=l, 2, 3) (патент RU 1347125, БИ №39, 23.10.87).
Недостаток известной обмотки в том, что при 2р=10 фазовое расхождение векторов ЭДС параллельных ветвей составляет 10° и в малом значении индукции при меньшем числе полюсов, что затрудняет ее практическое использование. С другой стороны она не адаптирована для автономных асинхронных генераторов с приводом от тихоходных приводных двигателей. Кривые магнитодвижущих сил имеют разную амплитуду, что вызывает повышенный шум и наличие высших гармонических составляющих.
Известна другая полюсопереключаемая обмотка на 12/10 полюсов, содержащая 36 катушечных групп с чередованием чисел катушек в группах 2К, ЗК, 2К, 2К, 2К, ЗК, 2К, 1K, 1K, 2К, ЗК, 2К, 2К, 2К, ЗК, 2К, 1K, 1K, 2К, ЗК, 2К, 2К, 2К, ЗК, 2К, 1K, 1K, 2К, ЗК, 2К, 2К, 2К, ЗК, 2К, 1K, 1К, где К - целое число, при этом конец 1 катушечной группы соединен с концом 4 катушечной группы, начало 4 - с началом 7, конец 7 - с концом 10, начало 10 - с началом 13, конец 13 - с концом 16, начало 2 - с началом 5, конец 5 - с концом 9, начало 9 - с началом 11, конец 11 - с концом 14, начало 14 - с началом 18, конец 3 - с концом 6, начало 6 - с началом 8, конец 8 - с концом 12, начало 12 - с началом 15, начало 19 катушечной группы объединено с началом 22 катушечной группы, конец 22 - с концом 25, начало 25 - с началом 28, конец 28 - с концом 31, начало 31 - с началом 34, конец 20 - с концом 23, начало 23 - с началом 27, конец 27 - с концом 29, начало 29 - с началом 32, конец 32 - с концом 36, начало 35 - с началом 3, конец 17 - с концом 21, начало 21 - с началом 24, конец 24 - с концом 26, начало 26 - с началом 30, конец 30 - с концом 33, выводы образуют объединенные конец 35 и начало 36 катушечных групп (вывод 37), объединенные начала 1 и 33 катушечных групп (вывод 38), объединенные концы 2 и 34 катушечных групп (вывод 39), объединенные начало 17 и конец 15 катушечных групп (вывод 40), объединенные конец 18 и начало 20 катушечных групп (вывод 41), объединенные конец 19 и начало 16 катушечных групп (вывод 42).
Если напряжение подать на выводы 37, 38, 39, получают 10 полюсов. Схема соединения фаз треугольник. Если напряжение подать на выводы 40, 41, 42, а выводы 37, 38, 39 объединить, получают 12 полюсов. Схема соединения фазы две звезды - YY (Полюсопереключаемая обмотка на 12/10 полюсов; патент №2205492, МПК Н02К17/14, Н02К З/28; Опубликовано: 27.05.2003. Прототип).
Недостаток известной обмотки в том, что она не адаптирована для использования в асинхронных генераторах ветро- гидроустановок, так как при переключении полюсов изменяется схема фаз соединения, наличие высших гармонических составляющих.
Техническим решением изобретения является расширение функциональных возможностей асинхронного генератора с сохранением схемы фаз за счет высокого качества МДС и возможности переключения полюсов с 12 на 10 полюсов при увеличении ветрового потока или расхода воды в случае приводного гидродвигателя.
Технический результат достигается тем, что асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов для 72 пазов состоящей из катушечных групп с выводами, согласно изобретению, состоит из 1 по 36 катушечные группы с первыми выводами на десять полюсов 37, 38, 39 взятыми соответственно от объединенных концов 3 и 2 катушечных групп, от объединенных начала 4 и конца 36 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 1 катушечных групп, и вторых выводов на двенадцать полюсов 40, 41, 42 взятых соответственно от объединенных концов 18 и 20 катушечных групп, от объединенных начал 19 и 22 катушечных групп, от объединенных концов 21 и 23 катушечных групп, при этом начало 2 катушечной группы соединено с началом 6 катушечной групп, конец 6 с концом 9, начало 9 с началом 12, конец 12 с концом 15, начало 15 с началом 18, начало 20 с началом 24, конец 24 с концом 27, начало 27 с началом 30, конец 30 с концом 33, начало 33 с началом 36, конец 4 катушечной групп соединен с концом 7 катушечной групп, начало 7 с началом 10, конец 10 с концом 13, начало 13 с началом 16, конец 16 с концом 19, конец 22 с концом 25, начало 25 с началом 28, конец 28 с концом 31, начало 31 с началом 34, конец 34 с концом 1, начало 5 катушечной групп соединен с началом 8 катушечной групп, конец 8 с концом 11, начало 11 с началом 14, конец 14 с концом 17, начало 17 с началом 21, начало 23 с началом 26, конец 26 с концом 29, начало 29 с началом 32, конец 32 с концом 35, начало 35 с началом 3.
Первые выводы на десять полюсов 37, 38, 3,9 и вторые выводы на двенадцать полюсов 40, 41, 42 через двухпозиционный переключатель 43 соединены с первой 44 и второй группой 45 конденсаторов возбуждения и нагрузкой генератора 46.
Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов состоит из 36 катушечных групп, концы и начала которых соединены определенным образом и имеют выводы, образованные из объединенных начал и концов катушек, соединенные через двухпозиционный переключатель с конденсаторами возбуждения и нагрузкой, при этом обеспечивается расширение сочетания переключаемых чисел полюсов генератора с сохранением схемы фаз за счет высокого качества ЭДС, и возможности переключения их с 12 на 10 полюсов при увеличении ветрового потока.
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, так как возможно использование его в ветро- и гидроэнергетических установках с переменной частоте вращения приводного двигателя.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фигуре 1 - приведена схема двухслойной обмотки статора автономного асинхронного генератора на 12/10 полюсов соединением YY/Δ для 72 пазов статора;
на фигуре 2 - приведено распределение катушек по фазным зонам и МДС обмотки на 12 и 10 полюсов;
на фигуре 3 - приведена упрощенная схема внешних соединений автономного асинхронного генератора с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов, конденсаторами возбуждения и нагрузкой.
Согласно фигуре 1 автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов для 72 пазов состоит из 1 по 36 катушечные группы с первыми выводами 37, 38, 39 на двенадцать полюсов взятыми соответственно от объединенных концов 3 и 2 катушечных групп, от объединенных начала 4 и конца 36 катушечных групп, от объединенных конца 5 и начала 1 катушечных групп, и вторыми выводами 40, 41, 42 на десять полюсов, взятыми соответственно от объединенных концов 18 и 20 катушечных групп, от объединенных начал 19 и 22 катушечных групп, от объединенных концов 21 и 23 катушечных групп, при этом начало 2 катушечной группы соединено с началом 6 катушечной группы, конец 6 с концом 9, начало 9 с началом 12, конец 12 с концом 15, начало 15 с началом 18; начало 20 с началом 24, конец 24 с концом 27, начало 27 с началом 30, конец 30 с концом 33, начало 33 с началом 36; конец 4 катушечной группы соединен с концом 7 катушечной группы, начало 7 с началом 10, конец 10 с концом 13, начало 13 с началом 16, конец 16 с концом 19; конец 22 с концом 25, начало 25 с началом 28, конец 28 с концом 31, начало 31 с началом 34, конец 34 с концом 1; начало 5 катушечной группы соединен с началом 8 катушечной группы, конец 8 с концом 11, начало 11 с началом 14, конец 14 с концом 17, начало 17 с началом 21; начало 23 с началом 26, конец 26 с концом 29, начало 29 с началом 32, конец 32 с концом 35, начало 35 с началом 3.
На фигуре 2 показано распределение катушек по фазным зонам, направления токов в сторонах катушек и магнитодвижущие силы соответствуют амплитуде тока в фазе А. Стороны катушек фазы А обозначены квадратом, фазы В - треугольником, фазы С - кругом. МДС обмотки не содержат четных гармоник. При переключении полюсов соотношение витков, потоков, индукций в воздушном зазоре и фазных намагничивающих токов при kоб12/kоб10=0,837/0,80.
При переключении соотношение витков, потоков, индукций в воздушном зазоре и фазных намагничивающих токов определяется:
Figure 00000001
;
Figure 00000002
;
Figure 00000003
.
Соотношение линейных намагничивающих токов в обмотках
Figure 00000004
.
Согласно фигуры 3, первые выводы 37, 38, 39 на двенадцать полюсов и вторые выводы 40, 41, 42 на десять полюсов через двухпозиционный переключатель 43 соединены с первой 44 и второй группой 45 конденсаторов возбуждения и нагрузкой генератора 46.
Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов работает следующим образом.
В исходном положении (фиг. 3) первые выводы на двенадцать полюсов 37, 38, 39 закорочены в звезду, первая группа конденсаторов возбуждения 44 соединена со вторыми выводами 40, 41 ,42 непосредственно, а вторая группа конденсаторов возбуждения 45 и нагрузка 46 соединены со вторыми выводами 40, 41, 42 через нормально замкнутые контакты двухпозиционного переключателя 43, который находится в режиме двенадцати полюсов с соединением обмоток YY.
При увеличении частоты вращения приводного двигателя до 500 мин-1 генератор возбуждается от конденсаторов возбуждения 44 и 45. Напряжение через контакты переключателя 43 поступает к нагрузке 46.
В случае увеличения потока воздуха (если приводной ветродвигатель) возрастает частота вращения приводного двигателя и при определенной частоте (около 600 мин-1) датчик частоты вращения (на схеме не приведен) переключит двухпозиционный переключатель 43 в другое положение «Δ» (на схеме влево). В этом положении нагрузка соединяется с первыми выводами 37, 38, 39, которые размыкаются частью контактов переключателя 43.
Генератор выдает напряжение в нагрузку с частотой 50 Гц.
При сниженном ветровом потоке за счет переключателя 43 конденсаторы возбуждения 45 и нагрузка 46 подключаются на вторые выводы 40, 41, 42 согласно фигуре 3 и обмотка снова становиться двенадцатиполюсной.

Claims (1)

  1. Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов, состоящей из катушечных групп с выводами и конденсаторами возбуждения, отличающийся тем, что для 72 пазов статора состоит из первой по тридцать шестую катушечную группу с первыми выводами 37, 38, 39 на двенадцать полюсов, взятыми соответственно от объединенных концов третьей и второй катушечных групп, от объединенных начала четвертой и конца тридцать шестой катушечных групп, от объединенных конца пятой и начала первой катушечных групп, и вторыми выводами 40, 41, 42 на десять полюсов, взятыми соответственно от объединенных концов восемнадцатой и двадцатой катушечных групп, от объединенных начал девятнадцатой и двадцать второй катушечных групп, от объединенных концов двадцать первой и двадцать третьей катушечных групп, при этом начало второй катушечной группы соединено с началом шестой катушечной группы, конец шестой с концом девятой, начало девятой с началом двенадцатой, конец двенадцатой с концом пятнадцатой, начало пятнадцатой с началом восемнадцатой; начало двадцатой с началом двадцать четвертой, конец двадцать четвертой с концом двадцать седьмой, начало двадцать седьмой с началом тридцатой, конец тридцатой с концом тридцать третьей, начало тридцать третьей с началом тридцать шестой, конец четвертой катушечной группы соединен с концом седьмой катушечной группы, начало седьмой с началом десятой, конец десятой с концом тринадцатой, начало тринадцатой с началом шестнадцатой, конец шестнадцатой с концом девятнадцатой, конец двадцать второй с концом двадцать пятой, начало двадцать пятой с началом двадцать восьмой, конец двадцать восьмой с концом тридцать первой, начало тридцать первой с началом тридцать четвертой, конец тридцать четвертой с концом первой, начало пятой катушечной группы соединено с началом восьмой катушечной группы, конец восьмой с концом одиннадцатой, начало одиннадцатой с началом четырнадцатой, конец четырнадцатой с концом семнадцатой, начало семнадцатой с началом двадцать первой, начало двадцать третьей с началом двадцать шестой, конец двадцать шестой с концом двадцать девятой, начало двадцать девятой с началом тридцать второй, конец тридцать второй с концом тридцать пятой, начало тридцать пятой с началом третьей, причем первые выводы на двенадцать полюсов и вторые выводы на десять полюсов через дополнительно введенный двухпозиционный переключатель соединены с первой и второй группами конденсаторов возбуждения и нагрузкой генератора.
RU2018107173A 2018-02-26 2018-02-26 Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов RU2680152C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107173A RU2680152C1 (ru) 2018-02-26 2018-02-26 Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107173A RU2680152C1 (ru) 2018-02-26 2018-02-26 Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2680152C1 true RU2680152C1 (ru) 2019-02-18

Family

ID=65442771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107173A RU2680152C1 (ru) 2018-02-26 2018-02-26 Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2680152C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775478C1 (ru) * 2021-08-05 2022-07-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2205492C1 (ru) * 2001-11-26 2003-05-27 Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия Полюсопереключаемая обмотка на 12-10 полюсов
RU2206953C1 (ru) * 2001-11-08 2003-06-20 Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия Полюсопереключаемая обмотка на 12-10-8 полюсов
RU2470444C2 (ru) * 2010-05-12 2012-12-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Двухполюсная обмотка асинхронного генератора
RU2475927C2 (ru) * 2010-07-27 2013-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Двухполюсная статорная обмотка асинхронного генератора
US20160056747A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-25 Hengchun Mao Dynamically Reconfigurable Motor and Generator Systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2206953C1 (ru) * 2001-11-08 2003-06-20 Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия Полюсопереключаемая обмотка на 12-10-8 полюсов
RU2205492C1 (ru) * 2001-11-26 2003-05-27 Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия Полюсопереключаемая обмотка на 12-10 полюсов
RU2470444C2 (ru) * 2010-05-12 2012-12-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Двухполюсная обмотка асинхронного генератора
RU2475927C2 (ru) * 2010-07-27 2013-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Двухполюсная статорная обмотка асинхронного генератора
US20160056747A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-25 Hengchun Mao Dynamically Reconfigurable Motor and Generator Systems

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775478C1 (ru) * 2021-08-05 2022-07-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Design and performance analysis of a doubly excited brushless machine for wind power generator application
US20150008777A1 (en) Synchronous electric machine
Ogunjuyigbe et al. Analysis of synchronous reluctance machine with magnetically coupled three-phase windings and reactive power compensation
Vido et al. Compared performances of homopolar and bipolar hybrid excitation synchronous machines
RU2316104C1 (ru) Двухслойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины
Huang et al. Comparative analysis of variable flux reluctance machines with double-and single-layer concentrated armature windings
CN108173403B (zh) 一种变极扩速永磁同步电机
RU2680152C1 (ru) Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов
RU2143777C1 (ru) Бесконтактная электрическая машина магнитоэлектрического типа
Son et al. Design and analysis of double stator axial field type srm
RU2249290C1 (ru) Статорная комбинированная обмотка асинхронного генератора
RU2407132C1 (ru) Двухслойная статорная обмотка двухполюсного асинхронного генератора
Mellah et al. Design and analysis of an external-rotor internal-stator doubly fed induction generator for small wind turbine application by fem
Popenda et al. The synchronous generator based on a hybrid excitation with the extended range of voltage adjustment
RU2498483C2 (ru) Автономный асинхронный генератор с двухполюсной статорной обмоткой
Popescu et al. Analysis and design of a two-speed single-phase induction motor with 2 and 18 pole special windings
RU2249900C1 (ru) Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора
US20210211034A1 (en) Devices for power multiplication during electromechanical energy conversion
RU2775478C1 (ru) Асинхронный генератор с переключаемой обмоткой статора по схеме треугольник - звезда в двойную звезду
RU2318288C1 (ru) Однослойная статорная обмотка двухполюсной асинхронной машины
Abbasian et al. Induction switched reluctance machine for wind power conversion
RU60807U1 (ru) Бесконтактный компрессионный генератор
RU180945U1 (ru) Магнитоэлектрический микродвигатель
Coelho et al. Experimental performance comparison between singlephase and three-phase Swiched Reluctance Generator
Naugher et al. Large air gap squirrel cage induction generator for a tidal turbine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200227