Ветроэнергетическая установка



Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетическая установка

 


Владельцы патента RU 2482329:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для создания новых преобразователей энергии ветра в электрическую. Ветроэнергетическая установка содержит башню, поворотное основание, поворотные валы с лопастями, статорные элементы, роторные элементы, флюгер с датчиком направления ветра. Между роторными элементами и валами лопастей установлены позиционные фиксаторы с пружинными элементами. Фиксаторы выполнены в виде самотормозящегося редуктора или сердечника с катушкой. Усилие ветра воспринимается лопастями, находящимися на поворотных роторах и вращающемся основании, которые вместе с роторными элементами вращаются, проходя через статорные элементы, закрепленные на основании башни. Магнитная цепь замыкается и лопасти поворачиваются до 90°, после отработки сигнала положение лопастей фиксируется. Флюгер, поворачиваясь, через датчик направления ветра посылает сигнал на статорные элементы, тем самым корректируя время поворота лопастей. Использование изобретения обеспечит повышение эффективности установки за счет оптимальной ориентации лопастей относительно ветрового потока. 7 ил.

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам.

Известна ветроэлектрогенераторная установка [1], содержащая башню, поворотное основание, на котором установлены ветроколеса и статорный элемент с сердечником, при этом последний через воздушный зазор связан с роторными элементами, выполненными в виде постоянных магнитов с полюсными наконечниками и установленными на концах лопастей ветроколес, согласно изобретению в сердечнике статорного элемента выполнены прорези, а постоянный магнит роторного элемента снабжен бандажом, установленным в прорези сердечника статорного элемента.

Из всех известных аналогов наиболее близкой к заявленной по совокупности существенных признаков является Ветроэнергетическая установка [2], содержащая установленный в опоре с возможностью вращения вертикальный вал, поворотные лопасти, установленные на равном расстоянии от вала с возможностью вращения вокруг своих осей, параллельных оси вала, с угловой скоростью, в два раза меньше угловой скорости возможного вращения вала, и в сторону, противоположную вращению вала, при этом лопасти выполнены в виде симметричного профиля шириной, равной удвоенному расстоянию от кромки вала до оси вращения лопастей, имеющих кинематическую связь с флюгером с датчиком направления ветра, а угол, заключенный между плоскостью лопасти в момент ее совпадения с осью вала составляет 90°, а также статорные и роторные элементы, поворотное основание.

Недостатком данной ветроэнергетической установки является низкое использование воздушного потока.

Изобретение направлено на повышение использования воздушного потока и, как следствие, улучшение энергетики установки.

Это достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая башню, поворотное основание, поворотные валы с лопастями, статорные элементы, роторные элементы, флюгер с датчиком направления ветра, согласно изобретению выполнена так, что между роторными элементами и валами лопастей установлены позиционные фиксаторы с пружинными элементами, выполненные в виде самотормозящегося редуктора или сердечника с катушкой.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана конструкция ветроэнергетической установки, вид спереди в разрезе, на фиг.2 - тоже, вид сверху. На фиг.3 показано взаимодействие торцевых роторов с элементами статора, на фиг.4 показан торцевой роторный элемент, вид сбоку, на фиг.5 показана функциональная схема системы управления статорными элементами, на фиг.6 показана конструкция фиксатора, разрез по горизонтали середины корпуса, на фиг.7 показана схема варианта с самотормозящим червячным редуктором.

Ветроэнергетическая установка состоит из поворотного основания 1, роторных элементов 2, укрепленных на основании 1 с помощью кронштейнов 3, на валах роторных элементов установлены лопасти 4, статорных элементов 5 с сердечниками и обмотками, башни 6, флюгера 7 с датчиком направления ветра 8.

Флюгер установлен на стойке 9, а выработка энергии осуществляется статорными элементами, показанными на фиг.1 в разрезе, которые имеют источники магнитного поля 10 (например, постоянные магниты), обмотки 11 и сердечники 12. Магнитный поток силовых статорных элементов коммутируется силовыми роторными элементами 13. Роторы, управляющие положением лопастей, имеют торцевое исполнение и состоят из наконечников 14, источников магнитного поля - постоянных магнитов 15, вала 16 и ступицы 17. Система управления включает датчик направления ветра 8, который в свою очередь состоит из двух групп 18 и 19 расположенных по окружности коммутирующих элементов, например герконов. Данные элементы управляются группами постоянных магнитов, которые расположены в секторах 20, установленных на подвижном основании 21, которое, в свою очередь, соединено со стойкой 9 флюгера 7. Выходы герконов соединены с коммутатором 22, который через преобразователь 23 осуществляет коммутацию статорных элементов внешнего кольца 24 и внутреннего кольца 25. Статорные элементы (сердечники) снабжены обмотками 26, при этом сердечники установлены на ферромагнитном основании 27. Магнитные потоки через роторные элементы 2 могут иметь однонаправленную ориентацию 28 и разнонаправленные ориентации 29. Между роторными элементами 2 и валами лопастей 4 установлены позиционные фиксаторы 30 с пружинными элементами 31, в качестве которых могут выступать и самотормозящиеся редукторы, например червячные. В варианте с электромагнитным фиксатором имеется сердечник 32 с катушкой 33.

Работа устройства. Усилие ветра осуществляется лопастями 4, находящимися на поворотных роторах 2 и вращающемся основании 3, которые вместе с роторными элементами 2 вращаются, проходя через статорные элементы 5, закрепленные на основании башни 6. Магнитная цепь замыкается и лопасти поворачиваются до 90°, после отработки сигнала положение лопастей фиксируется. Флюгер 7, поворачиваясь, через датчик направления ветра 8 посылает сигнал на статорные элементы 5, тем самым корректируя время поворота лопастей.

Направление ветра, установленное флюгером 7, приводит к определенной ориентации основания 21 с секторами 20 относительно коммутирующих элементов 18 и 19, которые через коммутатор 22 задают конфигурации полярности внешних 24 и внутренних 25 статорных элементов. Данные комбинации, в свою очередь, задают ориентацию моментных роторных торцевых элементов 2 и, следовательно, лопастей 4. Наиболее типичные комбинации приведены на фиг.3. Так, в правой части фиг.3 показана конфигурация А, обеспечивающая, кроме ориентации лопастей по потоку, ее максимальную фиксацию. Диаметрально противоположно пунктиром показано положение лопастей Б, при котором сопротивление потоку минимально. Промежуточные положения - В и Г показаны соответственно в верхней части фиг.3 и слева внизу. Коммутация статорных элементов, обмотки которых соединены с преобразователем 23, могут включаться на различную полярность, обеспечивая при этом или замыкание магнитной цепи по роторному элементу 2 - конфигурация А, направление магнитных силовых линий показано на правых элементов фиг.1, контур обозначен позицией 28, или же отдельные обмотки 26 обеспечивают встречное включение, что в итоге приводит к нейтрализации потока, а точнее к появлению двух взаимонаправленных потоков рассеяния. На фиг.3 такие элементы обозначены пустыми кружками, а на фиг.1 данные контуры магнитных потоков обозначены позицией 29. В простейшем виде лопасти представляют собой плоские элементы, например крылья парусного типа, обеспечивающие максимальное тяговое усилие в положении А, минимальное сопротивление потоку в положении Б, переход от А к Б происходит через положение В, а от Б к А происходит через положение Г. Питание элементов 18, 19, 22, 23, 24, 25 осуществляется от генераторных катушек 11 (на фиг.2 не показано). В стационарном состоянии сердечник 32 прижимается пружиной и через шарик фиксирует диск крепления лопастей. В момент перемещения система управления подает сигнал на катушку 33, сердечник втягивается и происходит расфиксация диска. Далее после поворота на 45° питание снимается и сердечник под действием пружины фиксирует диск.

Технико-экономическим преимуществом данной ветроэнергетической установки является относительно высокая эффективность установки, что дает возможность сооружать установки с более высоким коэффициентом полезного действия за счет обеспечения оптимальной конфигурации лопастей относительно ветрового потока.

Источники информации

1. А.с. РФ №2211951 / A.M.Литвиненко - Ветроэлектрогенераторная установка, Б.И. №25, 2003 г., F03D 9/00.

2. А.с. РФ №2263816 / Е.Н.Вергейчик - Ветроэнергетическая установка, Б.И. №31, 2005 г., F03D 3/06.

Ветроэнергетическая установка, содержащая башню, поворотное основание, поворотные валы с лопастями, статорные элементы, роторные элементы, флюгер с датчиком направления ветра, отличающаяся тем, что между роторными элементами и валами лопастей установлены позиционные фиксаторы с пружинными элементами, выполненные в виде самотормозящегося редуктора или сердечника с катушкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к механизмам парусной установки. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для генерирования энергии воздушного потока. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. .

Изобретение относится к области энергетики, в частности к энергетическим установкам, и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электроэнергию или в механическую работу.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в механизмах для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. .

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к низкоскоростным турбинам малой и средней мощности. .

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к низкоскоростным турбинам малой и средней мощности. .

Изобретение относится к электроэнергетике. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям. .

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для получения электрической энергии путем использования возобновляемых источников энергии, в частности энергии ветрового потока.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и, в частности, может быть использовано, как ветроэлектроэнергетическая установка. Ветродвигатель содержит лопасти, выполненные вогнутой формы, аэродинамические поверхности, вертикальный вал. Лопасти установлены на траверсах, выполненных Λ-образной формы. Каждая траверса своей вершиной установлена с помощью шарнира на вертикальном валу, закрепленном верхним концом с возможностью взаимодействия с рабочей машиной. Аэродинамические поверхности закреплены на лопастях с наклоном, обеспечивающим возникновение подъемной силы, действующей на одну из лопастей вверх, а на противоположную - вниз. Изобретение позволяет повысить эффективность передачи энергии ветрового потока, обеспечивает упрощение конструкции ветродвигателя, повышение его надежности. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ размещения роторной ветроэнергетической установки (РВЭУ) с вертикальной осью вращения на дымовой трубе предусматривает наличие: вертикальных лопастей аэродинамического профиля и горизонтальных лопастей улучшенного аэродинамического качества, тонкого алюминиевого кольца, верхнего вращающегося кольца с внешним зубчатым венцом, силового стержня, нижнего неподвижного профильного кольца, не менее двух симметрично расположенных магнитоэлектрических генераторов (МЭГ), опоры МЭГ и зубчатого колеса. Горизонтальная лопасть имеет профиль, у которого отношение высоты лопасти к ее хорде составляет 0,35-0,45. Тонкое алюминиевое кольцо соединяет верхние концы валов, которые проходят через носики вертикальных лопастей аэродинамического профиля. Верхнее вращающееся кольцо с внешним зубчатым венцом имеет на нижней стороне круговую канавку под подшипниковые шарики. Нижнее неподвижное профильное кольцо закреплено на верхней части дымовой трубы и имеет на внешней верхней поверхности канавку под подшипниковые шарики. Опора МЭГ неподвижно закреплена на дымовой трубе. Зубчатое колесо неподвижно закреплено на валу ротора МЭГ. Изобретение направлено на повышение мощности, КПД и надежности ветроэнергетической установки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ управления лопастями ротора ветряка с вертикальной осью вращения заключается в расположении лопастей ротора ветряка, создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с максимальным аэродинамическим сопротивлением и в расположении лопастей ротора ветряка, не создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Каждую лопасть ротора оснащают вертикальной осью лопасти и фиксатором положения. Устанавливают лопасть на вертикальную ось лопасти в подшипниковом узле вращения со смещением относительно оси равновесия таким образом, что результирующий вращающий момент лопасти ротора под действием ветрового напора не равен нулю. Фиксируют пространственное положение лопасти в момент начала создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора. Снимают фиксацию пространственного положения лопасти при прекращении создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора и переводят данную лопасть в состояние флюгирования. Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности ветряка. 1 ил.

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к ветряным двигателям, и может быть использовано в качестве автономного источника энергии на зданиях, имеющих достаточную высоту. Установка содержит ротор с вертикальной осью вращения, снабженный рабочими лопатками, которые выполнены в виде вертикально ориентированных желобов, поперечное сечение которых соответствует цилиндру, разрезанному в диаметральной плоскости. В полостях рабочих лопаток размещены поворотные лопатки, выполненные конгруэнтными рабочим, при этом каждая поворотная лопатка выполнена с возможностью поворота на валу относительно неподвижной соответствующей рабочей лопатки, а также относительно оси вращения ротора. В жестко скрепленных с валом ротора верхней и нижней консолях установлены с возможностью вращения валы упомянутых лопаток, жестко скрепленные с флюгирующими плоскостями, расположенными над верхними консолями. Изобретение обеспечивает повышение КПД ветротурбинной установки при снижении материалоемкости, а также упрощении конструкции устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в низкооборотных ветросиловых установках для преобразования ветровой энергии в электрическую. Низкооборотный генератор для ветросиловой установки в бескорпусной конструкции содержит соединенный с валом ветросиловой установки ротор в виде диска и несколько статоров, состоящих из постоянных магнитов с катушками и полюсными наконечниками, расположенными по окружности диска. Дополнительно введен немагнитный диск ротора с радиально расположенными отверстиями. В этих отверстиях размещены в несколько рядов постоянные магниты с чередующейся по окружности полярностью их полюсов. Статоры снабжены ползунами, обеспечивающими их радиальное перемещение в направляющих относительно дисков. Дополнительно введены компенсирующие статоры с магнитами противоположной полярности, установленные диаметрально относительно диска статорам с катушками. Число магнитов в рядах выбрано четным. Изобретение направлено на повышение надежности работы генератора за счет уменьшения эффекта «залипания», а также на обеспечение модульного принципа подбора параметров генератора под требуемые характеристики конкретной ветросиловой установки. 2 ил.

Устройство автоматического регулирования угла лопасти содержит поворотную раму (4), внешняя сторона которой соединена при помощи шарнира с задней частью лопасти (1), а внутренняя сторона которой соединена с поддерживающим лопасть диском (5). Силовой агрегат соединен с нижним концом вала (180) ориентации для вращения вала (180) ориентации. Вращающийся коленчатый вал (190) соединен с верхним концом вала (180) ориентации и вращается с валом (180) ориентации синхронно. Эксцентриковый вал (110) установлен в эксцентриковом положении вращающегося коленчатого вала (190), эксцентриковый диск (111) установлен на эксцентриковом вале (110) и вращается вокруг эксцентрикового вала (110), действующего как центральный вал; и тяговый стержень (6) лопасти, внешний конец которого соединен с возможностью вращения с лопастью (1), и внутренний конец которого соединен с возможностью вращения с эксцентрическим диском (111). Устройство может автоматически приводить наветренную поверхность лопасти в оптимальное положение. Кроме того, раскрыта ветроэнергетическая генерирующая система с вертикальным валом, содержащая устройство автоматического регулирования угла лопасти. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к ветросиловой турбине. Горизонтальная ветросиловая турбина содержит раму и средство направления потока воздуха. На раме горизонтально установлен ротор с возможностью вращения на валу ротора. Ротор имеет три или более элементов радиальных лопаток, закрепленных на валу ротора при помощи средства крепления. Элементы радиальных лопаток расположены на равных расстояниях друг от друга. Каждый элемент радиальных лопаток содержит опорные кронштейны и ветровую лопасть, закрепленную на внешнем концевом участке опорных кронштейнов. Ветровая лопасть имеет такую форму, чтобы захватывать поток воздуха, направленный на нее, что вызывает перемещение лопасти и возникновение вращающей силы на валу ротора. В результате чего ротор вращается относительно своей продольной оси. Элементы радиальных лопаток жестко соединены между собой на своих внешних концевых участках при помощи растяжек с регулировкой натяжения. Средство направления потока воздуха предназначено для ускорения и направления потока воздуха в рабочий воздушный канал, чтобы воздействовать на ветровые лопасти, расположенные в рабочем воздушном канале. В результате чего ветровые лопасти смещаются под действием аэродинамического сопротивления. Изобретение направлено на уменьшение веса ветросиловой турбины и обеспечение способности работать при низких скоростях ветра. 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения. Механизм трансформации лопасти турбины, содержащий основную часть лопасти, установленную на роторе турбины с возможностью поворота относительно вертикальной оси между механическими ограничителями, шарнирно присоединенный к ней закрылок и кинематическую связь основной части лопасти и закрылка. Кинематическая связь основной части лопасти и закрылка содержит рычаг, скрепленный с закрылком соосно с его геометрической осью, и жесткую тягу, первый конец которой шарнирно связан с концом рычага, а второй шарнирно закреплен на роторе, при этом длина рычага равна 1-3 расстояния от оси поворота лопасти до точки закрепления тяги на роторе, а сумма длин рычага и тяги равна максимальному расстоянию от точки закрепления тяги на роторе до оси поворота закрылка. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх