роторная ветроустановка
Классы МПК: | F03D3/04 с неподвижными ветронаправляющими средствами, например кожухами или каналами |
Автор(ы): | Ерхов Михаил Викторович (RU), Стребков Дмитрий Семенович (RU), Таныгин Виктор Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РООСЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-06-24 публикация патента:
10.03.2010 |
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к конструкциям ветроэлектрических установок, и может быть использовано для автономного электроснабжения. Роторная ветроустановка содержит направляющий аппарат с изогнутыми лопатками и ротор с изогнутыми лопастями, вал которого механически связан с валом электрогенератора, установленными с зазором относительно вала ротора. Ветроустановка выполнена, по меньшей мере, из двух модулей, в каждом модуле лопасти ротора расположены в трех секциях по 4-8 штук в каждой, со сдвигом относительно друг друга в 30°. Лопатки и лопасти своими вогнутыми поверхностями ориентированы в одинаковых окружных направлениях, а лопатки и лопасти в смежных модулях ориентированы для вращения модулей в противоположных направлениях. Модули попарно объединены мультипликатором с двухсторонним силовым приводом с n (где n=1, 2, 3, 4) электрическими генераторами, установленными симметрично вокруг мультипликатора и присоединенными к общей системе управления. Использование ветроустановки обеспечит повышение коэффициента использования энергии ветра, гибкое управление приемом ветровой нагрузки и выдачи электроэнергии потребителю. 3 ил.
Формула изобретения
Роторная ветроустановка, включающая направляющий аппарат с изогнутыми лопатками и ротор с изогнутыми лопастями, вал которого механически связан с валом электрогенератора, установленными с зазором относительно вала ротора, отличающаяся тем, что ветроустановка выполнена, по меньшей мере, из двух модулей, в каждом модуле лопасти ротора расположены в трех секциях по 4-8 штук в каждой со сдвигом относительно друг друга в 30°, при этом лопатки и лопасти своими вогнутыми поверхностями ориентированы в одинаковых окружных направлениях, а лопатки и лопасти в смежных модулях ориентированы для вращения модулей в противоположных направлениях и модули попарно объединены мультипликатором с двухсторонним силовым приводом с n (где n=1, 2, 3, 4) электрическими генераторами, установленными симметрично вокруг мультипликатора и присоединенными к общей системе управления.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к конструкциям ветроэлектрических установок, оси вращения роторов которых вертикальны и перпендикулярны направлению потока ветра, и может быть использовано для автономного электроснабжения.
Известен ветродвигатель, турбина которого образована из N профилированных осесимметричных лопастей, соединенных верхней и нижней крышками, имеющими форму круга, и расположена внутри направляющей системы, образованной из K неподвижных осесимметричных направляющих створок закрепленных верхней и нижними крышками, причем каждая из лопастей ветровой турбины представляет собой часть боковой поверхности цилиндра с образующей, параллельной оси вращения ветровой турбины, поперечное сечение каждой из направляющих створок имеет профиль в виде синусоиды, при этом внешние и внутренние кромки лопастей ветровой турбины в сечении соответственно установлены по окружностям и ориентированы так, чтобы обеспечить плавное перетекание воздуха с направляющих створок на лопасти ветровой турбины, а направляющие створки расположены равномерно по окружности и своими осями установлены под углом к линиям ее радиусов так, чтобы обеспечить перетекание воздушного потока с одной лопасти на другую (см. RU 2168059 С2, кл. F03D 3/04, 25.05.2001).
Однако коэффициент использования энергии ветра в данном устройстве недостаточен, что является одним из главных недостатков известного устройства.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является роторная ветроэлектростанция, включающая направляющий аппарат с изогнутыми лопатками и ротор с изогнутыми лопастями, вал которого механически связан с валом электрогенератора, при этом лопасти ротора выполнены в форме аэродинамических крыльев, установленных с зазором относительно вала ротора, а лопатки направляющего аппарата также выполнены в форме аэродинамических крыльев, при этом лопатки и лопасти своими вогнутыми поверхностями ориентированы в противоположных окружных направлениях, а станция выполнена из по меньшей мере одного модуля, каждый из которых состоит из ротора и направляющего аппарата, при чем его лопатки установлены с углом входа потока ветра 40-60° и под углом 30-80° на выходе (см. RU 2215898 С1, кл. F03D 3/04, 11.12.2003).
Обеспечиваемая известным устройством схема движения ветрового потока внутри устройства в определенной степени повышает эффективность использования энергии ветра, однако, при этом не в полной мере.
Однако в известном устройстве отсутствует механизм, обеспечивающий плавный прием ветровой нагрузки, либо ее ступенчатое регулирование, что отрицательно сказывается на моменте трогания и главном обеспечении гибкости выдачи мощности потребителю.
Задачей настоящего изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра, обеспечение гибкого управления приемом ветровой нагрузки и выдачи электроэнергии потребителю.
В результате использования предлагаемого изобретения повышается коэффициент использования энергии ветра и обеспечивается гибкое управление процессом преобразования ветровой энергии в электрическую.
В роторной ветроустановке, включающей направляющий аппарат с изогнутыми лопатками и ротор с изогнутыми, установленными с зазором относительно вала ротора лопастями, вал которого механически связан с валом электрогенератора, указанный технический результат достигается тем, что ветроустановка выполнена, по меньшей мере, из двух модулей, в каждом модуле лопасти ротора расположены в трех секциях по 4-8 штук в каждой, со сдвигом относительно друг друга в 30°, при этом лопатки и лопасти своими вогнутыми поверхностями ориентированы в одинаковых окружных направлениях, а лопатки и лопасти в смежных модулях ориентированы для вращения модулей в противоположных направлениях и модули попарно объединены мультипликатором с двухсторонним силовым приводом с n (где n=1,2,3,4) электрическими генераторами, установленными симметрично вокруг мультипликатора и присоединенными к общей системе управления.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3,
где на фиг.1 показан общий вид ветроустановки в изометрической проекции;
на фиг.2 представлен разрез секции верхнего модуля ветроустановки;
на фиг.3 показан мультипликатор с двумя электрическими генераторами, соединенными с одной системой управления.
Ветроустановка содержит направляющий аппарат с изогнутыми лопатками 1, изогнутые лопасти 2, вертикальные стержни 7, образующие с подшипниковым узлом каркас ветроустановки, ротор, образованный дисками 3 и лопастями 2, закрепленными на валу 4, мультипликатор 5 для передачи момента вращения на электрогенераторы 6. Электрогенераторы 6 соединены с общей системой управления 8.
Ветроустановка работает следующим образом.
Поток ветра попадает на изогнутые лопатки 1, закрепленные на вертикальных стержнях 7, которые обеспечивают эффективный угол встречи с изогнутыми лопастями 2, закрепленными между дисками 3, где отдает свою кинетическую энергию и покидает объем ротора. Вращение ротора передается электрогенератору 6 посредством мультипликатора 5, диски которого жестко связаны с валами 4 верхнего и нижнего модулей. Система управления 8 управляет током возбуждения электрогенераторов 6, обеспечивая тем самым гибкое управление приемом ветровой нагрузки и выдачу электроэнергии потребителю.
Лопасти двух секций модуля разнесены относительно друг друга на 30°, что обеспечивает оптимальное распределение ветрового потока, увеличивая при этом проницаемость ротора, что позволяет повысить эффективность использования ветра и снизить момент трогания.
Вращение модулей в противоположных окружных направлениях позволяет использовать мультипликатор с двухсторонним силовым приводом, подключить несколько электрических генераторов с независимым возбуждением и регулируемой мощностью и использовать максимальную мощность ветрового потока, с регулированием мощности генераторов в зависимости от нагрузки, тем самым обеспечивая гибкое управление процессом. При этом могут быть использованы генераторы со скоростью вращения 750-1500 об/мин.
Класс F03D3/04 с неподвижными ветронаправляющими средствами, например кожухами или каналами
ветролектростанция высокой мощности - патент 2518786 (10.06.2014) | |
способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью - патент 2516732 (20.05.2014) | |
ветровая электростанция - патент 2504690 (20.01.2014) | |
способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины - патент 2502893 (27.12.2013) | |
ветродвигатель - патент 2497021 (27.10.2013) | |
роторный ветродвигатель - патент 2494284 (27.09.2013) | |
ветротурбинная установка - патент 2488019 (20.07.2013) | |
ветротурбинная установка - патент 2484297 (10.06.2013) | |
ветроэнергетическая установка - патент 2472031 (10.01.2013) | |
двигатель - патент 2467203 (20.11.2012) |