ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F03D3/00 

Ветроэлектрическая установка относится к ветроэнергетике и касается ветроэлектрических установок с вертикальными и горизонтальными осями размещения роторов.

Известны отечественные и зарубежные ветроэлектрические установки исполнения с горизонтальными и вертикальными осями роторов.

Например фирм: "NORDTANK"; "WINDMASTER"; "ENERCON"; "ViLLAS"; ПК "Ветроток", ЗАО Центр "Экорос", МКБ "Радуга".

Известна ВЭУ "ВТО-1250Б" ж. Электрическая станции" N 8, 1993 г. (стр. 45 и 46) разработка Института "Гидропроект" и НПО "Южное".

Как зарубежные, так и отечественные ВЭУ отличаются малым коэффициентом использования фронтального ветропотока в габаритах размещения ветроколес-роторов с вертикальной осью. Большая часть ветропотока проходит между лопастями. А с учетом угла наклона лопасти величина КПД ВЭУ незначительна.

Принятое в качестве прототипа решение по а.с. N 1307081 (F 03 D 3/00) "Ветроэлектрическая установка", включает размещенный на фундаменте с вертикальной осью ротор с лопастями. Причем лопасти размещены ярусами вдоль вертикальной оси (вала) и выполнены с возможностью перемещения вдоль траверс и поворота в вертикальной плоскости.

Прототипу также присущи недостатки упомянутых аналогов, т.е.:
- малый коэффициент использования фронтального ветропотока в габаритах размещения роторов
- влияние "противомомента" относительно оси вращения ротора
- ограниченное вариантное исполнение, только с вертикальной осью.

Целью изобретения является:
1. повышение КПД ВЭУ за счет максимального использования фронтального ветропотока, превосходящего габариты ротора;
2. исключение влияния "противомомента" относительно оси вращения ротора;
3. расширение вариантного исполнения ВЭУ (в т.ч. и с горизонтальной осью роторов).

На чертеже схематично изображена ветроэлектрическая установка (ВЭУ).

На фиг.1 изображена фронтальная проекция ВЭУ.

На фиг.2 изображена профильная проекция ВЭУ.

На фиг.3 изображена ВЭУ в плане.

Ветроэнергоустановка содержит расположенный на станине 1 и установленный на валу 2 рабочий агрегат - ротор 3, включающий траверсы 4 и лопасти 5, а также содержит платформу 6.

На платформе 6 размещены два заборника: передний 7 и боковой 8 с соответствующими направляющими элемента 9 и 10, а также устройство ориентации 11 заборников 7 и 8 относительно ветропотока, например, в виде флюгера, ВЭУ включает также электрогенератор 12.

Заборники 7 и 8 могут быть выполнены с цельными направляющими 9 и 10 либо в виде набора шарнирно посаженных направляющих элементов (на фиг. 3 показано пунктиром) с фиксаторами положения, соответственно 13 и 14.

ВЭУ может быть укомплектована аккумулятором энергии, например, механическим маховиком 15.

Вращение платформы осуществляется относительно опорной планшайбы 16, размещенной на станине 1.

Направление ветропотока показано стрелкой на фиг.3.

Ветроэлектроустановка работает следующим образом.

Ветер, воздействуя на устройство ориентации 11, разворачивает платформу 6 с заборниками 7 и 8 относительно ветропотока с максимальным его использованием, т.е. по фронту C.

По фронту А ветропотока, проходя по направляющим 9 переднего заборника 7, воздействует на лопасти 5 ротора 3.

Ветропоток по фронту C - (A+B) воздействует напрямик на лопасти 5; ветропоток фронта B воздействует на лопасти 5 ротора 3 в зоне D.

Таким образом суммарная "положительная" фронтальная площадь воздействия ветропотока S_фр = C•H, где H - высота ротора 3 ВЭУ.

Суммарный крутящий момент, воспринимаемый валом 2 ротора 3, передается валу электрогенератора 12. В случае превышения скорости ветропотока допустимой величины направляющие 9 и 10 соответствующих заборников 7 и 8, преодолевая сопротивление соответствующих упругих элементов и фиксаторов положения 13 и 14, разворачиваются относительно своих осей, пропуская часть ветропотока, т. е. сбрасывают рискованную критическую мощность, доводя мощность на валу эл.генератора 12 до оптимальной величины.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроэлектрическим установкам с вертикальными или горизонтальными осями вращения ротора. Технический результат, заключающийся в повышении КПД установки, исключении влияния "противомомента" относительно оси вращения ротора, достигается за счет того, что ветроэлектрическая установка, включающая станину, рабочий агрегат - ротор с лопастями и генератор электрического тока, согласно изобретению дополнительно снабжена размещенными на платформе передними и боковыми ветрозаборниками, а также устройством ориентации последних относительно ветропотока, при этом платформа выполнена с возможностью вращения относительно станины. 3 ил.

Ветроэлектрическая установка, включающая станину, рабочий агрегат - ротор с лопастями и генератор электрического тока, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными на платформе передним и боковым ветрозаборниками, а также устройством ориентации последних относительно ветропотока, при этом платформа выполнена с возможностью вращения относительно станины.