close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8098

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8098
(13) C1
(19)
(46) 2006.06.30
(12)
7
(51) F 03D 1/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
(21) Номер заявки: a 20030896
(22) 2003.09.26
(43) 2005.03.30
(71) Заявители: Сычик Василий Андреевич; Сычик Людмила Николаевна
(BY)
(72) Авторы: Сычик Василий Андреевич;
Сычик Людмила Николаевна (BY)
(73) Патентообладатели: Сычик Василий
Андреевич; Сычик Людмила Николаевна (BY)
(56) SU 1787205 A3, 1993.
RU 2002104 C1, 1993.
RU 2205292 C1, 2003.
RU 2177562 C1, 2001.
UA 53899 A, 2003.
WO 03/019006 A1.
US 4764683, 1988.
BY 8098 C1 2006.06.30
(57)
Ветроэлектростанция, содержащая вертикальную опору, жестко закрепленную на
фундаменте, два ветроколеса, станину с центральным валом, редуктор, электрогенератор,
устройство разворота станины, отличающаяся тем, что содержит блок управления, выполненный с возможностью управления устройством разворота станины, расположенным
на основании станины, и редуктором в зависимости от скорости вращения ветроколес,
причем редуктор выполнен многоступенчатым и установлен на центральном валу, который выполнен в виде ведущего вала многоступенчатого редуктора и связан зубчатой передачей с валом электрогенератора; первое ветроколесо со стороны воздействия ветра
выполнено геликоидным и жестко соединено с центральным валом, второе ветроколесо многолопастным или геликоидным, жестко установленным на центральном валу в зоне
максимального завихрения воздушного потока первым ветроколесом.
Фиг. 1
BY 8098 C1 2006.06.30
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки
электроэнергии.
Известна ветроэлектростанция, описанная в [1]. Ветроэлектростанция содержит установленную на основании поворотную платформу, размещенную в ней раму, ветродвигатель, барабанное ветроколесо, которое установлено на воздухонаправляющем корпусе с
входным конфузором и выходным соплом, электрогенератор, размещенный на платформе
и кинематически связанный с ветроколесом. Станция снабжена вентилятором и двумя дополнительными ветродвигателями. Однако такого типа ветроэлектростанция обладает
сложной конструкцией, невысокими надежностью в работе и КПД.
В патенте России [2] рассмотрена ветроэлектростанция, которая содержит поворотное
основание, закрепленные на нем две стойки с подшипниковыми опорами и установленный в них вал, связанный с лопастями, и электрический генератор. Каждая лопасть размещена между соседними стойками и выполнена в виде закрепленных на валу между
шарниром двух штанг и связанного с ними паруса. Эта электростанция также обладает
сложной конструкцией и невысоким КПД.
Прототипом предлагаемого изобретения является ветроэлектростанция [3], которая
содержит трехфазный синхронный генератор, насаженный на первый вал. К заднему торцу
генератора жестко прикреплен фланцем второй вал. Ветроколесо установлено на первом
валу, а другое ветроколесо установлено на втором валу. Лопатки ветроколес расположены
так, что имеют противоположно направленные углы атаки. Для обеспечения выпрямления
генерируемого напряжения в полости фланца установлен выпрямительный мост. Генератор установлен на станине, которая свободно вращается относительно вертикальной оси
для ориентации ветроколес по направлению ветра.
Недостатками ветроэлектростанции-прототипа являются:
а) используются обычные, не геликоидные ветроколеса, что существенно снижает коэффициент использования энергии ветра;
б) ветроколеса вращаются в противоположных направлениях, что резко снижает результирующий механический момент на валу ветроэлектростанции и соответственно снижается ее КПД;
в) из-за отсутствия редуктора существенно снижается при малых ветронагрузках частота генерируемой ЭДС, причем величина ЭДС нестабильна и зависит от напора ветра.
Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра и коэффициента полезного действия.
Поставленная задача достигается тем, что в ветроэлектростанции, содержащей вертикальную опору, жестко закрепленную на фундаменте, два ветроколеса, станину с центральным валом, редуктор, электрогенератор, устройство разворота станины, также
содержится блок управления, выполненный с возможностью управления устройством разворота станины, расположенным на основании станины, и редуктором в зависимости от
скорости вращения ветроколес, причем редуктор выполнен многоступенчатым и установлен на центральном валу, который выполнен в виде ведущего вала многоступенчатого редуктора и связан зубчатой передачей с валом электрогенератора; первое ветроколесо со
стороны воздействия ветра выполнено геликоидным и жестко соединено с центральным
валом, второе ветроколесо - многолопастным или геликоидным, жестко установленным на
центральном валу в зоне максимального завихрения воздушного потока первым ветроколесом.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен главный вид
электростанции, а на фиг. 2 - форма ветроколес и циркуляция воздушного потока.
Ветроэлектростанция структурно включает вертикальную опору 1 с ее подшипниковым
узлом 2, станину 3, размещенную на подшипниковом узле 2. На подшипниках 4 станины 3
установлен в горизонтальном положении центральный вал 5, который одновременно
является ведущим валом ступенчатого редуктора 6, связанного зубчатой передачей с элект2
BY 8098 C1 2006.06.30
рогенератором 7. На конце центрального вала 5 со стороны воздействия ветра жестко установлено первое ветроколесо 8, выполненное геликоидным, на обратном конце центрального вала 5 жестко установлено второе ветроколесо 9. На станине 3 ветроэлектростанции
размещен блок управления 10, и на ее основании расположено устройство разворота станины 11. Вертикальная опора 1 установлена и жестко закреплена на фундаменте 12.
Станина 3 ветроэлектростанции выполнена из стали и является несущей конструкцией, на которой устанавливаются основные элементы: центральный вал 5, редуктор 6, выполненный многоступенчатым, электрогенератор 7 и блок управления 10. На станине 3
размещены подшипники 4 центрального вала 5. Станина 3 своим основанием покоится на
подшипниковом узле 2 вертикальной опоры 1 и с помощью устройства разворота станины 11,
управляемого блоком управления 10, может поворачиваться вокруг оси и устанавливать
ветроколеса 8 и 9 по направлению ветра. Электрогенератор 7 - это трехфазный генератор с
вращающимся ротором, мощность которого определяется размерами ветроколес, минимальной скоростью ветра и находится в пределах 100 кВт... 1 МВт. Его вал посредством
зубчатой передачи связан с многоступенчатым редуктором 6, коэффициент передачи которого может ступенями изменяться в широком интервале, например от 4 до 100 и более.
Главным валом многоступенчатого редуктора 6 является центральный вал 5, на концах
которого закреплены ветроколеса 8 и 9.
Блок управления 10 контролирует скорость вращения ветроколес 7, 8 и при ее изменении в зависимости от интенсивности ветрового потока блок управления 10 изменяет коэффициент передачи многоступенчатого редуктора 6, поддерживая оптимальной скорость
вращения генератора ω и его ЭДС:
Е = ψωsinωt,
где ψ - магнитопотокосцепление генератора.
Блок управления 10 также управляет устройством разворота станины 11, обеспечивая
разворот ветроколес 8 и 9 по направлению ветра.
Первое ветроколесо 8 выполнено геликоидным, поэтому при его вращении поступательный поток ветра преобразуется, как показано на фиг. 2, во вращательный (вихревой).
Второе ветроколесо 9 выполнено обычным многолопастным или геликоидным, размещается
на центральном валу 5 в зоне максимального завихрения воздушного потока. Расстояние
между ветроколесом 8 и ветроколесом 9 по оси центрального вала 5 устанавливается в зависимости от размера лопастей и геликоид ветроколеса 8, скорости ветра и находится по
уровню максимального завихрения воздушного потока в пределах 8...20 метров.
Вертикальная опора 1 стальная, установлена неподвижно и жестко закреплена на железобетонном фундамента 12.
Ветроэлектростанция работает следующим образом.
При воздействии ветрового потока на ориентированные в его направлении ветроколеса 8 и 9 геликоидное колесо 8 начинает вращаться, создает вращательный воздушный поток, и установленное в зоне максимального завихрения воздушного потока ветроколесо 9
усиливает вращение центрального вала 5, то есть осуществляет повышение механического
момента центрального вала 5, коэффициента использования энергии ветра, а следовательно
и мощность электрогенератора 7. Блок управления 10 обеспечивает поддержание номинальной частоту генерируемого напряжения в пределах f = 50 ± 5 Гц путем регулирования
коэффициента передачи многоступенчатого редуктора 6 и устанавливает ветроколеса 8 и 9
по направлению действия ветра. Электроэнергия снимается в нагрузку с электрощита
электрогенератора 7.
Создан лабораторный макет ветроэлектростанции по представленной на фиг. 1 конструкции, который, как показали результаты лабораторных испытаний, эффективно использует энергию ветра. Созданная ветроэлектростанция, в которой рабочая длина лопасти
первого ветроколеса равна 4 м, длина дуги геликоиды 3 м, второе ветроколесо восьмило3
BY 8098 C1 2006.06.30
пастное с длиной лопасти 5 м при скорости ветра V = 3 м/с вырабатывает электроэнергию
мощностью Р ≅ 240 кВт. Коэффициент использования энергии ветра и КПД ветроэлектростанции в 1,5 раз выше указанных параметров в ветроэлектростанциях-аналогах.
Промышленное освоение предлагаемой ветроэлектростанции возможно на предприятиях электроэнергетики и машиностроения.
Источники информации:
1. Патент России SU 1746052 Al, МПК F 03D 3/02 // БИ № 25, 07.07.92.
2. Патент России SU 16455598 Al, МПК F 03D 3/00 // БИ № 16, 03.04.91.
3. Патент России SU 1787205 A3, МПК F 03D 1/00 // БИ № 1, 07.01.93.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
112 Кб
Теги
by8098, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа