Аэроупругий электрогенератор Советский патент 1985 года по МПК F03D5/06 

Изобретение относится к ветрЬэнергетике и может быть использовано как источник электроэнергии для изолированньпс потребителей в отдаленных районах, а также в качестве датчика скорости ветра. Известен аэроупругий электрогенератор, содержащий опорно-поворотное устройство, на котором закреплен колебательный эдемент в виде аэроупру того неустойчивс(го стержня, а также систему магнитов и флюгер, Преобразование энергии колебаний в электрическую энергию произвъдится с помощью якоря, механически связанного с колебательным элементом и совершающего возвратно-поступательные движения е поле магнитов генератора, циклическ изменяя магнитньй поток в системе Vj-., , Однако в этом электрогенераторе предлагается промежуточное преобразование энергии автоколебаний в энер гию возвратно-поступательного движения якоря, что приводит к потере энергии. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является аэроупругий электрогенератор, содержащий tae опо ры, расположенный на них колебательный эл емент, выполненный в виде одно пролетной балки из электропроводного материала, и взаимодействующие с ним магниты .2. Недостатком известного аэроупругого электрогенератора является то, что магниты размещены в пролете коле бательного элемента, экранируют его от ветра, а значительная часть ампли туды колебаний приходится на удаление от магнита зоны, где напряженность магнитного поля уменьшается, Это приводит к снижению мощности генератора. I Цель изобретения - повьпаение мощности аэроупругого электрогенератора Поставленная цель достигается тем что в аэроупругом электрогенераторе, содержащем.две опоры, расположенный н них колебательный элемент, выполненный в виде однопролетной балки из электропроводного материала, и взаим действующие с ним магниты, балка рас положена на опорах с образованием консольных, участков, а магниты установлены по вс.ей длине последних. На фиг. 1 представлен аэроупругий электрогенератор, вид сбоку, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1} на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг, 1. Аэроупругий электрогенератор содержит две опоры 1, расположенный на них колебательный элемент 2, выполненный в виде однопролетной балки из электро.проводного материала, и взаимодействующие с ним магниты 3. Балка 2расположена на опорах 1 с образованием консольных участков 4, а ма гниты 3установлены по всей длине последних, В опорах 1 установлены торсионы 5, на которых закреплен колебательный элемент 2. Магниты 3 укреплены на опорах 1, а последняя установлена на опорно-поворотном устройстве 6, к которому прикреплен флюгер 7, Спорноповоротное устройство 6 закреплено а стойке 8, Аэроупругий электрогенератор работает следующим образом. При воздействии ветра опорно-поворотное устройство 6 под действием флюгера 7 поворачивается таким образом, что колебательньй элемент 2 устанавливается нормально к ветру, Если скорость ветра близка к критической, то возникают автоколебания элемента 2 в вертикальной плоскости, Если элемент 2 имеет цилиндрическую форму сечения, а расстояние между торсионами 5 равно Г, то при скорости ветра, близкой к , он совершает интенсивные колебания вследствие вихревого возбуждения. Длину стержня Р oпpeдeлJ9ют по формуле 1 41,5 - 2,0) с , где d - диаметр стержня; С - скорость звука в материале I стержня} V - рабочая скорость ветра. Если элемент 2 имеет форму попёречного сечения в виде прямоугольника, двутавра, звезды и т. пр,, тр для него вьтолняется критерий Ден Гартогагде С - коэффициент лобового сопротивления;С, - коэффициент подъемной силы{ ot - угол атаки, Частота собствент.к колебаний элемента равна

f (0,2-0,33) (-.с,)

bV

РЪ

(Лт

где pg - плотность воздуха-,

Ъ - размер сечения элемента 2 в

вертикальной плоскости; кр критическая скорость ветра j (f - логарифмический декремент

затухания колебаний; W - погонная масса Элемента 2.

При скорости ветра, близкой KV , элемент 2 с некруглой формой, поперечного сечения начинает испытьгоать колебания типа гальпирования. В

V . -

00944. ;

случае колебаний элемента 2 его консольные участки 4 пересекают магнитные силовые линии. Благодаря этому в элементе 2 возникает электродвижус щая сила, которая может быть снята присоединением концов проводников от сети к торсионам 5.

Эффективность аэроупругого генератора заключается в том, что увеличиваются его мощность и выработка электроэнергии, а его стоимость снижается за счет устранения промежуточных преобрйзований энергии и исключения необходимых для этого узлов и агрегатов.

А-А

АЭРОУПРУГИЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР, содержащий две опоры, расположенный на них колебательный элемент, выполненный в виде однопролетной балки из электропроводного материала, и взаимодействующие с ним магниты, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности, балка расположена на опорах с образованием консольных участков, а магниты установленыфпо -всей длине последних. . (Л с а 4

// 77/ 7777/

Фиг.З