RU2248083C1 - Stator winding of dual-speed induction generator - Google Patents

Abstract

FIELD: electromechanical engineering; off-line power supplies for different output voltage frequencies.

SUBSTANCE: proposed stator winding has six pairs of concentrically disposed variable-pitch coil groups with single-layer coils of external coil groups and double-layer ones of internal coil groups. Connected in first phase are first and fourth pairs of coil groups, in second phase, third and sixth coil groups, in third phase, fifth and second coil groups. Differentially connected in each phase are variable-pitch coil groups of different pairs. Starting leads of internal coil groups of first, third, and fifth pairs are interconnected at neutral point. Phase leads are formed by finishing leads of coil groups of first, third, and fifth pairs. Additional phase leads are formed from interconnected starting leads of external coil groups and finishing leads of internal ones of fourth, sixth, and second pairs connected in star or star-star; field capacitors are connected to phase leads in compliance with generator load. Proposed design of this winding makes it possible to produce power supplies for different current frequencies at same voltage and same speed of drive motor.

EFFECT: enlarged functional capabilities.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания автономных источников электроэнергии с различной частотой выходного напряжения.The invention relates to electrical engineering and can be used to create autonomous sources of electricity with different frequencies of the output voltage.

Известны статорные обмотки асинхронных машин, содержащие различное число катушечных групп (Ванурин В.Н. Статорные обмотки асинхронных электродвигателей. - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2001).Known stator windings of asynchronous machines containing a different number of coil groups (Vanurin V.N. Stator windings of asynchronous motors. - Zernograd: VNIPTIMESKH, 2001).

Недостаток известных обмоток заключается в том, что в режиме асинхронного генератора они не позволяют получить различные частоты при фиксированной частоте вращения ротора.A disadvantage of the known windings is that in the asynchronous generator mode, they do not allow to obtain different frequencies at a fixed rotor speed.

Известна статорная обмотка асинхронной машины, содержащая 6 пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп, при этом в первую фазу входят 1 и 4 пары, во вторую 3 и 6 пары, в третью 5 и 2 пары, в каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар, выводы взяты от внешних катушечных групп 1, 3, 5 пар, от объединенных начал внешних и внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар, начала внутренних катушечных групп 1, 3, 5 пар образуют нулевую точку (а.с. СССР №1376182, Н 02 К 17/14, 3/28. 1988 г. - прототип).Known stator winding of an asynchronous machine, containing 6 pairs of concentrically arranged multi-step coil groups with single-layer coils of external coil groups and with two-layer coils of internal coil groups, while the first phase includes 1 and 4 pairs, the second 3 and 6 pairs, the third 5 and 2 pairs, in each phase, multi-step coil groups of different pairs are counted on, the conclusions are taken from the outer coil groups of 1, 3, 5 pairs, from the combined beginnings of the outer and inner coil groups of 4, 6, 2 pairs, the beginnings of the inner coil groups 1, 3, 5 pairs form a zero point (AS USSR No. 1376182, N 02 K 17/14, 3/28. 1988 - prototype).

Недостаток обмотки заключается в том, что в режиме генератора автономных источников электроэнергии с фиксированной частотой вращения приводного двигателя она не создает одинаковые по величине напряжения разной частоты.The disadvantage of the winding is that in the generator mode of autonomous sources of electricity with a fixed speed of the drive motor, it does not create the same voltage of different frequencies.

Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей обмотки и получение напряжения с различной частотой тока.The technical solution to the problem is to expand the functionality of the winding and obtain voltage with different current frequencies.

Решение указанной задачи достигается тем, что в статорной обмотке двухчастотного асинхронного генератора из 6 пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп с выводами от концов внешних катушечных групп 1, 3, 5 пар с включением в первую фазу 1 и 4 пар, во вторую 3 и 6 пар, в третью 5 и 2 пар, с встречным включением в фазе разношаговых катушечных групп разных пар, с объединенными в нулевую точку началами внутренних катушечных групп 1, 3, 5 пар, имеет дополнительные выводы, соединенные в “звезду” или “двойную звезду” от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар, и конденсаторы возбуждения, соединенные с выводами в соответствии с нагрузкой генератора.The solution to this problem is achieved by the fact that in the stator winding of a two-frequency asynchronous generator of 6 pairs of concentrically arranged multi-step coil groups with single-layer coils of external coil groups and with two-layer coils of internal coil groups with leads from the ends of external coil groups 1, 3, 5 pairs with the first phase of 1 and 4 pairs, in the second 3 and 6 pairs, in the third 5 and 2 pairs, with the counter inclusion in the phase of multi-step coil groups of different pairs, with the origin of the internal coil joined to the zero point groups 1, 3, 5 pairs, has additional leads connected to a “star” or “double star” from the combined beginnings of the external and ends of the inner coil groups 4, 6, 2 pairs, and field capacitors connected to the terminals in accordance with the generator load .

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что за счет того, что статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора имеет дополнительные выводы, взятые от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар, при этом обмотки соединяются в “звезду” или “двойную звезду”, к выводам которой подключаются конденсаторы возбуждения и нагрузка на различную частоту тока, обеспечивается расширение функциональных возможностей обмотки и получение напряжения с различной частотой тока.The novelty of the claimed technical solution is due to the fact that the stator winding of the dual-frequency asynchronous generator has additional conclusions taken from the combined beginnings of the external and ends of the inner coil groups of 4, 6, 2 pairs, while the windings are connected into a “star” or “double” star ”, to the terminals of which excitation capacitors and a load on a different current frequency are connected, the functionality of the winding is expanded and voltage is obtained with a different current frequency.

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.According to the scientific, technical and patent literature, the authors are not aware of the claimed combination of features aimed at achieving the task, and this solution does not follow clearly from the prior art, which allows us to conclude that the solution corresponds to the level of the invention.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, поскольку оно работоспособно и предназначено для использования в промышленности.The proposed solution is industrially applicable because it is workable and intended for use in industry.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана развернутая схема обмотки; на фиг.2 показано направление токов в катушках при 8 полюсах; на фиг.3 показано направление токов в катушках при 2 полюсах; на фиг.4 показано включение обмоток при 2 полюсах в “звезду”, конденсаторов и нагрузки; на фиг.5 показано включение обмоток при 8 полюсах в “двойную звезду”, конденсаторов и нагрузки.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a detailed diagram of the winding; figure 2 shows the direction of the currents in the coils at 8 poles; figure 3 shows the direction of the currents in the coils at 2 poles; figure 4 shows the inclusion of windings at 2 poles in the "star", capacitors and loads; figure 5 shows the inclusion of windings at 8 poles in the “double star", capacitors and loads.

Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора содержит 6 пар катушечных групп, выводы 7, 8, 9, 10, 11, 12 и конденсаторы возбуждения 13, 14, 15. В первой фазе 1 и 4 пары, во второй 3 и 6 пары, в третьей 5 и 2 пары концентрически расположены разношаговые катушечные группы с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп, при этом в каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар, начала внутренних катушечных групп 1, 3, 5 пар объединены в нулевую точку, выводы 7, 9, 11 взяты от концов внешних катушечных групп 1, 3, 5 пар, а дополнительные выводы 8, 10, 12 взяты от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп 4, 6, 2 пар. В обмотке выводы могут быть соединены в “звезду” или “двойную звезду”, к выводам которой подключены конденсаторы возбуждения 13, 14, 15 и нагрузка на различную частоту тока.The stator winding of a two-frequency asynchronous generator contains 6 pairs of coil groups, terminals 7, 8, 9, 10, 11, 12 and field capacitors 13, 14, 15. In the first phase, 1 and 4 pairs, in the second 3 and 6 pairs, in the third 5 and 2 pairs of multi-step coil groups are concentrically arranged with single-layer coils of the external coil groups and with two-layer coils of the internal coil groups, while in each phase multi-step coil groups of different pairs are counterclockwise, the beginnings of the internal coil groups of 1, 3, 5 pairs are combined to a zero point, conclusions 7, 9, 11 s from the end of the outer coil groups 1, 3, 5 pairs, and additional terminals 8, 10, 12 are taken from the combined started and external ends of the inner coil groups 4, 6, 2 pairs. In the winding, the terminals can be connected to a “star” or “double star”, to the terminals of which are connected excitation capacitors 13, 14, 15 and a load at a different current frequency.

Благодаря принятому соединению, соотношение индукций в воздушном зазоре и соотношение витков обмотки при 8 и 2 полюсах позволяет на выводах обмоток двухчастотного автономного генератора при одной и той же частоте вращения приводного двигателя получить практически одинаковое по величине напряжение частотой, например, 200 Гц - на выводах 8, 10, 12 восьмиполюсной обмотки (фиг.2, стороны катушек фазы А обозначены квадратом, фазы В - треугольником и фазы С - кругом) при соединении фаз в две звезды (выводы 7, 9, 11 объединены в нулевую точку) и 50 Гц - на выводах 7, 9, 11 двухполюсной обмотки (фиг.3) при соединении фаз в “звезду”.Thanks to the adopted connection, the ratio of the induction in the air gap and the ratio of the winding turns at 8 and 2 poles allows the windings of the two-frequency autonomous generator to receive at the same speed of the drive motor an almost identical voltage frequency, for example, 200 Hz - at terminals 8 , 10, 12 of an eight-pole winding (Fig. 2, the sides of the phase A coils are indicated by a square, phases B by a triangle and phases C by a circle) when the phases are connected into two stars (terminals 7, 9, 11 are combined to a zero point) and 50 Hz - vyvo ah 7, 9, 11 of the bipolar winding (3) with compound phases in the "star".

Для возбуждения асинхронного генератора на меньшей частоте тока (2 полюса, “звезда”) конденсаторы 13, 14, 15 подключены к выводам 7, 9, 11 (фиг.4), к этим выводам подключается и нагрузка А, В, С.To excite the asynchronous generator at a lower frequency of the current (2 poles, “star”), the capacitors 13, 14, 15 are connected to the terminals 7, 9, 11 (Fig. 4), the load A, B, C is also connected to these conclusions.

Для возбуждения асинхронного генератора на большей частоте тока (8 полюсов, “двойная звезда”) конденсаторы возбуждения подключаются к выводам 8, 10, 12 (фиг.5), к этим выводам подключается и нагрузка А′, В′, С′.To excite the asynchronous generator at a higher current frequency (8 poles, “double star”), the excitation capacitors are connected to the terminals 8, 10, 12 (Fig. 5), and the load A ′, B ′, C ′ is also connected to these terminals.

Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора работает следующим образом.The stator winding of a two-frequency asynchronous generator operates as follows.

Режим 1. Катушки соединяются последовательно в “звезду” (фиг.4). К зажимам 7, 9, 11 подключаются конденсаторы возбуждения 13, 14, 15 и нагрузка А, В, С. При вращении ротора приводным двигателем с частотой, например, 3000 мин^-1 (314 с^-1) в обмотках, за счет остаточного намагничивания, индуцируется ЭДС с частотой 50 Гц. За счет конденсаторов 13-15 генератор самовозбуждается и питает нагрузку с частотой тока 50 Гц.Mode 1. Coils are connected in series in a "star" (figure 4). Excitation capacitors 13, 14, 15 and load A, B, C are connected to terminals 7, 9, 11. When the rotor is rotated by a drive motor with a frequency, for example, 3000 min ^-1 (314 s ^-1 ) in the windings, due to residual magnetization induced by EMF with a frequency of 50 Hz. Due to the capacitors 13-15, the generator self-excites and feeds the load with a current frequency of 50 Hz.

Режим 2. Катушки соединяются параллельно в “двойную звезду” (фиг.5). При этом получается восьмиполюсная обмотка. К зажимам 8, 10, 12 подключаются конденсаторы возбуждения 13-15 и нагрузка А′, В′, С′. При вращении ротора приводным двигателем с частотой, например, 3000 мин^-1 (314 с^-1) в обмотках, за счет остаточного намагничивания, индуцируется ЭДС с частотой 200 Гц. Генератор самовозбуждается и питает нагрузку частотой тока 200 Гц.Mode 2. Coils are connected in parallel into a “double star" (figure 5). This results in an eight-pole winding. Excitation capacitors 13-15 and load A ′, B ′, C ′ are connected to terminals 8, 10, 12. When the rotor is rotated by a drive motor with a frequency, for example, 3000 min ^-1 (314 s ^-1 ) in the windings, due to the residual magnetization, an EMF with a frequency of 200 Hz is induced. The generator spontaneously excites and feeds the load with a current frequency of 200 Hz.

Предлагаемая статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора позволяет создавать автономные источники питания с двумя независимыми частотами, что может заменить два источника.The proposed stator winding of a two-frequency asynchronous generator allows you to create autonomous power supplies with two independent frequencies, which can replace two sources.

Claims (1)

Статорная обмотка двухчастотного асинхронного генератора, содержащая шесть пар концентрически расположенных разношаговых катушечных групп с однослойными катушками внешних катушечных групп и с двухслойными катушками внутренних катушечных групп с включением в первую фазу первой и четвертой пары, во вторую третьей и шестой пары, в третью пятую и вторую пары, в каждой фазе встречно включены разношаговые катушечные группы разных пар, объединены в нулевую точку начала внутренних катушечных групп первой, третьей и пятой пар, выводы взяты от концов внешних катушечных групп первой, третьей и пятой пар, отличающаяся тем, что имеет дополнительные выводы, соединенные в “звезду” или “двойную звезду”, от объединенных начал внешних и концов внутренних катушечных групп четвертой, шестой и второй пар и конденсаторы возбуждения, соединенные с выводами в соответствии с нагрузкой генератора.The stator winding of a two-frequency asynchronous generator, containing six pairs of concentrically arranged multi-step coil groups with single-layer coils of the external coil groups and with two-layer coils of the internal coil groups with the inclusion of the first and fourth pairs, the second third and sixth pairs, the third fifth and second pairs in the first phase , in each phase, multi-step coil groups of different pairs are counter-included, combined at the zero point of the start of the internal coil groups of the first, third and fifth pairs, the conclusions are taken from the ends of the outer coil groups of the first, third and fifth pairs, characterized in that it has additional leads connected to a “star” or “double star”, from the combined beginnings of the outer and ends of the inner coil groups of the fourth, sixth and second pairs and excitation capacitors connected with conclusions in accordance with the generator load.

Images