Ветроэлектрический агрегат

 

Использование: преобразование энергии ветра в электрическую и передача ее потребителю бесконтактным путем. Генерирование и передача электроэнергии осуществляются посредством электрогенератора, у которого ротор, выполненный в виде радиально намагниченной сферы, укреплен на валу и вращается вместе с ним, а статор закреплен на опоре и выполнен в виде кольцевых витков, перпендикулярных вертикальной оси опоры. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 5 F 03 D 1/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 V (Tс

О

Ql

ЬЭ (21) 4792790/06 (22) 19.02.90 (46) 07,09.92. Бюл. N 33 (75) B.À,ÁàðàáàíoB, А.В.Барабанов и Н.В.Барабанова (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 11440044662200,, кКл, F 03 D t1/00. 1988.

2. Д. де Рензо. Ветроэнергетика. Энергоиздат, 1982, с. 259. 272. рис, 5-30.

3. Заявка Ф P Г № 3629872, кл. F 03 D 9/00, 1988.

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветроэлектрическим агрегатам (ВЭА), содержащим ветроколесо с горизонтальной осью вращения, вал которого связан с ротором электрогенератора и расположен на поворотной головке, установленной с возможностью вращения относительно вертикальной оси опоры ВЭА.

Изобретение может быть использовано в ветроэнергетических установках автономного электроснабжения, в первую очередь в труднодоступных районах (горных, морских, северных, пустынных, отдаленных сельскохозяйственных), где исключена возможность технического обслуживания установки на высоте и поэтому требуется ее высокая надежность.

В настоящее время слабым местом ВЭА (с точки зрения надежности) является передача энергии с поворотной головки ВЭА, поднятой на опоре, на землю.

Известны аналоги, решающие техническую задачу передачи энергии с поворотной головки на неподвижную часть ВЭА, т.е, на

5U«1760152 A l (54) ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ (57) Использование: преобразование энергии ветра в электрическую и передача ее потребителю бесконтактным путем. Генерирование и передача электроэнергии осуществляются посредством электрогенератора, у которого ротор, выполненный в виде радиально намагниченной сферы, укреплен на валу и вращается вместе с ним, а статор закреплен на опоре и выполнен в виде кольцевых витков, перпендикулярных вертикальной оси опоры. 1 ил. землю. В устройстве авторское свидетельство СССР N 1404680, кл, F 03 D 11/00, 23.06.88 N 23) для этой цели использован закручивающийся кабель вместе со средствами контроля угла закручивания. Главный недостаток применения закручивающегося кабеля — недостаточная надежность: изготовители кабелей рекомендуют не допускать скручивающих или изгибающих деформаций. Кроме того, введение механизма контроля закручивания кабеля и его последующего раскручивания усложняет и удорожает ветроагрегаты и одновременно снижает их надежность. Более предпочтительной считается передача энергии с головки ВЭА посредством контактных колец со щетками. /Ветроэнергетика /Под ред. Д. де

Рензо: пер. с англ.: под ред, Я.И.Шефтера.—

М.: Энергоиздат, 1982 — 272 с., рис. 5.30 и с. 259/.

В качестве прототипа выбран ветроэлектрический агрегат с горизонтальной осью вращения ветроколеса, описанный в заявке ФРГ № 3629872 ° кл. F 03 D 9/00, 1760152 очередь, рамка 4 с помощью подшипников 5 45

10.03.88 М 10. В прототипе ветроколесо соединено непосредственно с электрогенератором, ротор которого включает в себя постоянные магниты и закреплен непосредственно на ветроколесе. Достоинство такого решения состоит в исключении из конструкции редукторов и сцеплений между ветроколесом и генератором. Вместе с тем, согласно и. 3 формулы заявки hk 3629872 статор электрогенератора укреплен на поворотной головке и вместе с ней вращается вокруг вертикальной оси башни установки.

Поэтому в прототипе. согласно и. 4 формулы заявки М 3629872 имеется узел токосъемных колец в опорной части вала между вращающейся головкой и башней, который соединяет провода, подходящие от статора электрогенератора ВЭА, с кабелем, отходящим к потребителю. Наличие этого узла усложняет конструкцию установки и снижает ее надежность.

Цель изобретения — повышение надежности ветроэлектрического агрегата путем передачи энергии от ветроколеса к потребителю бесконтактным путем.

Поставленная цель достигается тем, что для передачи энергии с вращающейся головки ВЭА на его опору используется переменное электромагнитное поле, представляющее собой неизнашиваемую субс" анцию, Для достижения цели на валу ветроколеса укрепляется ротор электрогенератора, выполненный в виде радиально намагниченной.сферы, центр которой размещен на пересечении осей вала и опоры, а неподвижно на опоре ВЭА закреплен статор электрогенератора„выполненный в виде соосных кольцевых витков, перпендикулярных .вертикальной оси опоры.

На чертеже изображен предложенный

: м розлектрический агрегат.

Устройство имеет ветроколесо 1, соединенное с валом 2, вращающимся в подшипниках 3, установленных в рамке 4. В свою соединяется с неподвижной опорой 6 установки. На валу 2 укреплен ротор 7, выполненный из магнитотвердого материала в виде радиально намагниченной сферы. В данном конкретном исполнении показан двухполюсный сферический ротор с полюсами N и S, расположенными по направлению вращения. Центр сферы ротора совпадает с точкой пересечения оси 00 вала

2 и вертикальной оси 0 0 агрегата.

Непосредственно на опоре 6 агрегата закреплен статор 8 электрогенератора, выполненный из кольцевого витка. В показанном частном исполнении виток крепится к опоре посредством несущей детали 9, изго5

40 товленной в форме воронки из непроводящего материала. Плоскость витка статора 8 перпендикулярна вертикальной оси 0 0 опоры.

От статора 8 вниз по опоре проложены неподвижные и нескручивающиеся провода

10 для подключения внешних потребителей электроэнергии.

Предлагаемое техническое решение может быть реализовано в ВЭА с расположением ветроколеса как перед опорой, так и за ней. В качестве примера на чертеже показана компоновка ВЭА с расположением ветроколеса за опорой.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении ветра рамка 4, свободно поворачиваясь в подшипниках 5, ориентируется по ветру..Ветроколесо 1 приходит во вращение вместе с валом и ротором 7. При вращении ротора его магнитное поле с полюсами N u S наводит в витке статора 8 электродвижущую силу Е в соответствии с законом электромагнитной

«дФ индукции: Е = — —, где Ф вЂ” поток магcI t нитного поля. создаваемого ротором и сцепленного с витком статора. При замыкании витка статора 8 на нагрузку по внешним цепям 10 под действием электродвижущей силы Е проходит ток, и таким образом энергия передается от ветроколеса к потребителю. Работа предлагаемой электромагнитной передзчи энергии не зависит от ориентации ВЭА по азимуту, поскольку ее принимающая часть — статор 8 — выполнена симметричной по отношению к вертикальной оси 0 0 вращения головки ВЭА по азимуту.

Использование изобретения позволяет осуществить надежную бесконтактную передачу энергии от ветроколеса ВЭА к потребителю на земле. В отличие от прототипа и аналогов в предложенном решении отсутствуют изнашивающиеся механические элементы (кольца и щетки, скручивающиеся жгуты проводов, упоры). а надежность и долговечность головки в целом определяются применяемыми подшипниками. Это открывает возможность при использовании надежных ветроколес создавать ВЭУ, не требующие технического обслуживания на верху несущей опоры в течение всего периода эксплуатации (40 50 лет) при непрерывной работе установки.

Формула изобретения

Ветроэлектрический агрегат, содержащий ветроколесо с горизонтальной осью вращения, вал которого связан с ротором электрогенератора и расположен на пово1760152

Составитель В. Барабанов

Техред M.Ìoðreíòýë Корректор О. Юрковецкая

Редактор

Заказ 3169 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ротной головке, установленной с возможностью вращения относительно вертикальной оси опоры, и статор электрогенератора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности агрегата путем передачи энергии потребителю бесконтактным пу- 5 тем, ротор выполнен в виде радиально намагниченной сферы, центр которой размещен на пересечении осей вала и опоры, а статор закреплен на опоре и выполнен в виде соосных кольцевых витков, перпендикулярных вертикальной оси опоры.