АВТОВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ СО СТУПЕНЧАТОЙ ЗАГРУЗКОЙ Российский патент 1994 года по МПК F03D7/00 F03D9/00 F03D1/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электроэнергию.

Известны ветроэлектростанции, содержащие электрогенератор, пропеллерный ветродвигатель, работающий только в быстроходном режиме при определенной скорости ветра, что является его главным недостатком.

Известен "Ветроэлектрический агрегат", содержащий неподвижную горизонтальную ось, установленное на ней ветроколесо с лопастями, связанными между собой наружным ободом, контактирующим с роликами, размещенными на основании, и электрогенератор, вал которого кинематически связан с роликами, при этом основание установлено с возможностью поворота вокруг своей оси, для чего использован привод, и снабжено гибкими тягами, связанными с осью ветроколеса, и дополнительными роликами, установленными снаружи обода и подпружиненными к нему.

Однако и данное устройство работает только при узкоопределенном диапазоне скорости ветра.

Известен также и "Регулятор ступенчатой загрузки ветродвигателя", содержащий электроды и флюгерную пластину, установленную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, и электрически связанные с электродами контактных магнитных реле, взаимодействующие с контактами цепей загрузки ветродвигателя, при этом датчик скорости снабжен диэлектрической колбой, частично заполненной несмачивающей токопроводящей жидкостью и связанный с флюгерной пластиной, снабженной противовесом, а электроды закреплены в стенках колбы по ее длине.

Недостатком данного изобретения является ограниченный диапазон работы регулятора, т. к. при сильных порывах ветра колба, содержащая ртуть, может быть просто разбита.

Наиболее близким к заявленному изобретению, является "ветроустановка", содержащая ветроколесо с ободом, закрепленное на горизонтальном валу, установленном на двух фермах, жестко соединенных с поворотной башней, имеющей опорные катки, взаимодействующие с круговым рельсом, уложенным на неподвижное основание, и обод ветроколеса, связанный с валом электрического генератора, а также генератор постоянного тока и связанный с ним и валом электрического генератора мультипликатор, цевочное колесо, закрепленное на ободе ветроколеса, валик и вертикальные стойки, в которых с возможностью вращения установлен валик, цевочную шестерню и коническое зубчатое колесо, жестко связанные между собой и закрепленные на валике, размещенный в башне вертикальный вал с опорами, нижний конец которого связан с мультипликатором, коническую зубчатую шестерню, жестко закрепленную сверху на вертикальном валу и сопряженную с коническим зубчатым колесом, цевочное колесо и шестерня сопряжены между собой, мультипликатор и оба генератора установлены на основании, нижняя часть поворотной башни выполнена в виде купола с крышей, на которой закреплены вертикальные стойки валика, при этом ветроустановка снабжена машинным залом, где размещены все генераторы и мультипликатор, с крышей, в которой выполнены отверстия и в них установлены опоры вертикального вала, а на ферме закреплено устройство ориентации ветроколеса относительно направления ветра.

Как видно из описания прототипа в нем применена очень сложная механическая схема и самое главное эта "ветроустановка" не работает во всем диапазоне скорости ветра и, как показано в описании, "в случае увеличения скорости ветра больше расчетной ветроколесо с башней поворачивают в горизонтальную плоскость и выводят из-под ветра".

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности работы станции в широком диапазоне скоростей ветра. Это значительно повышает КПД действия, а за счет спокойной работы станции увеличивается его ресурс с получением экологически чистой энергии.

На фиг.1 - 5 показана предлагаемая установка.

Автоэлектростанция содержит установленную на неподвижном основании 1 поворотную платформу 2 с размещением на ней ветродвигателем 3, по крайней мере два генератора 4, связанных приводными валами 5 ветродвигателя 3 и систему ступенчатой загрузки и ориентации на ветер 6.

Дополнительно автоэлектростанция содержит установленный на неподвижном основании 1 электродвигатель 7 привода поворотной платформы 2, кольцевой коллектор 8, закрепленный на поворотной платформе 2, и связанный через токосъемник 9 с потребителем, причем генераторы 4, на приводных валах которых установлены электромагнитные муфты скольжения 10, размещены на поворотной платформе 2, а система ступенчатой загрузки и ориентации на ветер 6 ветродвигателя 3 включает в себя блоки переключателей 11 генераторов 4 с контакторами 12, контакторами 12а, включения электромагнитов муфт скольжения 10 и контакторами 13 включения генераторов 4, датчик скорости ветра 14, тахометры 15, установленные на оси возбудителей тока генераторов 4, датчик направления ветра 16 с реверсным переключателем 17, при этом датчик скорости ветра 14 выполнен аэротахометром 18 с лимбом 19 контактора градации скоростей ветра и алидадой 20 на оси редуктора и через контакторы блока переключателей 11 электрически связан с электромагнитами муфт скольжения 10, тахометрами 15 и генераторами 4, а датчик направления ветра 16 через реверсный переключатель 17 связан с электродвигателем 7 привода поворотной платформы 2.

Кроме того, автоэлектростанция снабжена аккумуляторной батареей 21, ячейками высокого 22 и низкого 23 напряжения, повышающим трансформатором 24, ячейками коммутации 25. Ветродвигатель 3 установлен на опорах 26, 27, которые жестко связаны с поворотной платформой 2.

Автоэлектростанция со ступенчатой загрузкой работает следующим образом.

Автоэлектростанция, установленная на основании 1 поворотной платформой 2, свободно вращается вокруг своей оси на поворотном круге. Ветротурбинный двигатель 3 самозапускается при скорости ветра до 5 м/с, при этом электрогенератор 4 (один из 6-ти), постоянно находящийся в зацеплении с валом 5, вырабатывает электроток питающей системы ориентации и загрузки 6, смонтированных на поворотной платформе 2, а система ориентации датчиком направления ветра 16 через реверсный контактор 17, электрически связанным с двигателем 7 устанавливают станцию на ветер.

При усилении ветра система ступенчатой загрузки датчиком скорости ветра 14, электрически связанного с аэротахометром 18, алидадой 20, на его оси, замыкает контакт, соответствующий скорости ветра, на лимбе 19, электрически связанного с блоком контакторов 11 n-го генератора, при этом контактором 12 генератор раскручивается до оборотов вала 5, а тахометр 15 на валу возбудителя тока контактором 12-а включит электромагниты 10 скользящей муфты и одновременно контактором 13 включит генератор в сеть станции, разомкнув контактор 12.

Выработанная электроэнергия передается потребителю через поворотную часть кольцевого коллектора 8 и токосъемником 9 через оборудование подстанции 22, 23, 24, 25.

При ослаблении ветра алидада 20 разомкнет контакт на лимбе 19 аэротахометра 18, при этом разомкнется контактор 13, а контактором 12а будет выведена скользящая муфта из зацепления с валом 5 электромагнитом 10.

Данный пример конкретного выполнения обеспечивает эффективность работы станции в спокойном, автоматическом режиме, увеличивающий ресурс и КПД отбора мощности ветрового напора в широком диапазоне 5-50 м/с, при этом эффективность и КПД возрастают при посадке станции на высотах, т.е. в ламенарном потоке ветра.

Использование: ветроэнергетика. Сущность изобретения: автоветроэлектростанция снабжена установленным на неподвижном основании электродвигателем привода поворотной платформы, кольцевым коллектором, закрепленным на поворотной платформе и связанным через токосъемник с потребителем. Генераторы, на приводных валах которых установлены электромагнитные муфты скольжения, размещены на поворотной платформе. Система ступенчатой загрузки и ориентации на ветер ветродвигателя включает в себя блоки переключателей генераторов с контакторами включения электромагнитов муфт скольжения и контакторами включения генераторов, датчик скорости ветра, тахометры, установленные на оси возбудителей тока генераторов, датчик направления ветра с реверсивным переключателем. Датчик скорости ветра выполнен по типу аэротахометра с лимбом контактора градации скоростей ветра и алидадой на оси редуктора и через контакторы блока переключателей электрически связан с электромагнитами муфт скольжения, тахометрами и генераторами. Датчик направления ветра связан через реверсивный переключатель с электродвигателем привода поворотной платформы. 5 ил.

АВТОВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ СО СТУПЕНЧАТОЙ ЗАГРУЗКОЙ, содержащая установленную на неподвижном основании поворотную платформу с размещенным на ней ветродвигателем, по крайней мере два генератора, связанных приводными валами с ветродвигателем, и систему ступенчатой загрузки и ориентации на ветер ветродвигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы в широком диапазоне скоростей ветра, автоветроэлектростанция снабжена установленным на неподвижном основании электродвигателем привода поворотной платформы, кольцевым коллектором, закрепленным на поворотной платформе и связанным через токосъемник с потребителем, причем генераторы, на приводных валах которых установлены электромагнитные муфты скольжения, размещены на поворотной платформе, а система ступенчатой загрузки и ориентации на ветер ветродвигателя включает в себя блоки переключателей генераторов с контакторами включения электромагнитов муфт скольжения и контакторами включения генераторов, датчик скорости ветра, тахометры, установленные на оси возбудителей тока генераторов, датчик направления ветра с реверсным переключателем, при этом датчик скорости ветра выполнен по типу аэротахометра с лимбом контактора градации скоростей ветра и алидадой на оси редуктора и через контакторы блока переключателей электрически связан с электромагнитами муфт скольжения, тахометрами и генераторами, а датчик направления ветра через реверсный переключатель связан с электродвигателем привода поворотной платформы.