ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 1998 года по МПК F03D5/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, конкретно к устройствам для получения электроэнергии за счет потока воздуха.

Известен ветродвигатель [1] представляющий собой ротор с винтовыми лопастями, кинематически связанный с генератором и установленный к горизонтальной плоскости под углом, равным углу наклона винтовой линии лопастей.

Недостатком такого ветродвигателя является необходимость ориентирования его по ветру либо в случае отсутствия такого ориентирования снижение развиваемой мощности при промежуточных направлениях и остановка его при поперечном направлении ветра.

Известна также ветроустановка [2] состоящая из двух скрещенных под прямым углом валов, на каждом из которых установлены ветроприемники в виде ветроколес сложной формы из бесконечной ленты и генератор. Такая ветроустановка работает без ориентации на ветер.

Недостатком установки является сложная конструкция ветроколес. Кроме того, не решена проблема работы двух генераторов с разными частотами вращения на единого потребителя.

Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения из конструкции механизмов ориентации на ветер и обеспечение номинальной мощности при любом направлении ветра.

Для достижения цели три или несколько наклонных винтовых ротора с генераторами объединены в агрегат, у которого верхние концы роторов соединены, а нижние расположены равномерно по окружности, образуя трехгранную или многогранную пирамиду. Для суммирования электроэнергии от каждого генератора в ветроэлектростанции имеется блок управления, имеющий автоматическое диодное суммирующее устройство.

На фиг.1 изображен общий вид ветроэлектростанции, на фиг.2 вид А на фиг. 1; на фиг.3 упрощенная схема суммирующего устройства.

Ветроэлектростанция содержит опору 1, на которой закреплены в подшипниковых узлах три ротора 2 с винтовыми лопастями под углом к горизонтальной плоскости, близким углу наклона винтовой линии лопастей. Нижние концы роторов поддерживаются траверсами 3. К каждому ротору присоединен генератор 4 для выработки электрической энергии. Все три генератора подключены к блоку управления 5, в состав которого входит устройство суммирования электрической энергии. Каждый генератор Г (постоянного тока или переменного тока с выпрямителем) соединен с потребителем R через диод Д, пропускающий ток только в одном направлении. В блоке управления имеется также анализирующее устройство, подключающее различные категории потребителей по мере увеличения мощности ветроэлектростанции при увеличении скорости ветра.

Ветроэлектростанция работает следующим образом.

При каком-либо направлении ветра один из роторов будет вращаться быстрее и развивать большую мощность, два других меньшую или один из роторов может не вращаться вовсе. Соответственно генераторы каждого ротора будут развивать различные напряжения на выводах. Генератор с наибольшим напряжением через диод "запрет" два оставшихся диода и, таким образом, отключит остальные два генератора от нагрузки потребителя. При этом ротор данного генератора, загруженного нагрузкой потребителя, снизит частоту вращения.

В свою очередь отключенные от нагрузки потребителя генераторы не будут оказывать затормаживающего действия на роторы и те (или хотя бы один из них) начнут увеличивать свою частоту вращения до тех пор, пока она, а следовательно, и напряжение на выводах генераторов не сравняются с частотой вращения первого ротора и напряжением первого генератора. При этом электрический ток пойдет через диоды к потребителю, а генераторы начнут оказывать затормаживающее действие на роторы.

В целом получается равновесная система из трех роторов с генераторами, в которой минимум два ротора вращаются с равной частотой вращения, и их генераторы, обладающие равным напряжением, подают электрическую энергию потребителю.

Поскольку суммарный угол эффективной работы ротора с винтовыми лопастями составляет 120-180^o относительно направления ветра, то трех роторов достаточно, чтобы обеспечить работу ветроэлектростанции при любом направлении ветра. При изменении направления ветра определенной скорости суммарная мощность генераторов колеблется незначительно.

В блок управления ветроэлектростанции также входит система электромагнитных реле, подключающая по мере увеличения развиваемой мощности ветроэлектростанции различные категории потребителей, например, 1-я категория питание приборов, освещение; 2-я категория зарядка аккумуляторов; 3-я категория отопление, хозяйственные нужды; 4-я категория балластная нагрузка для снижения частоты вращения роторов при буревых ветрах.

Использование: изобретение относится к ветроэнергетике, конкретно - к устройствам для получения электроэнергии за счет потока воздуха. Сущность изобретения: ветроэлектростанция, работающая без ориентирования на ветер, содержит опору 1, на которой установлены три наклонных ротора 2 с винтовыми лопастями. Верхние концы роторов соединены, нижние поддерживаются траверсами 3, образуя, таким образом, трехгранную пирамиду. К каждому ротору присоединен генератор 4. Все генераторы подключены к блоку управления 5. Генераторы электрически связаны с потребителем через суммирующее устройство диодного типа, позволяющее производить отбор мощности от каждого генератора. 3 ил.

Ветроэлектростанция, содержащая ветряные роторы с генераторами, отличающаяся тем, что не менее трех роторов с винтовыми лопастями установлены в виде трехгранной пирамиды, а их генераторы электрически связаны с потребителем через устройство диодного типа для автоматического суммирования мощности от каждого генератора.