close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336433

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 336 433
(13)
C1
(51) МПК
F03D 7/04
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007112490/06, 05.04.2007
(72) Автор(ы):
Захаренко Андрей Борисович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
05.04.2007
(73) Патентообладатель(и):
Захаренко Андрей Борисович (RU)
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
R U
Адрес дл переписки:
111033, Москва, Танковый пр-д, 3, кв.34,
А.Б.Захаренко
2 3 3 6 4 3 3
изменени угла установки в потоке, кажда лопасть
ветротурбины установлена своим основанием в
ступицу с дополнительными степен ми свободы
перемещени . В качестве электромагнитного
устройства примен ютс электродвигатели,
создающие такие моменты упора, чтобы при
допустимых скорост х ветра обеспечивать
оптимальный угол установки лопастей в воздушном
потоке и оптимальную частоту вращени электрогенератора, а в режиме защиты от
чрезмерного увеличени скорости потока кажда лопасть вставала на упор и защелку в положение,
когда
она
обеспечивает
наименьшее
сопротивление воздушному потоку. Использование
изобретени позволит повысить коэффициент
использовани ветроустановки
за
счет
использовани энергии ветра в широком
диапазоне. 1 з.п ф-лы, 3 ил.
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к электротехнике, в
частности
к
устройствам
защиты
ветроэнергоустановок
при
значительном
увеличении
скорости
воздушного
потока.
Ветроэнергоустановка
содержит
мачту
с
горизонтальной
поворотной
платформой,
на
которой
установлены
электрогенератор
и
ветротурбина с лопаст ми, и механическую
передачу вращени от вала ветротурбины к валу
электрогенератора.
Установка
снабжена
электромагнитным устройством,
электрохимической накопительной батареей и
управл ющей их работой электрической схемой,
так, что электромагнитное устройство фиксирует
ветротурбину и электрогенератор при увеличении
скорости потока свыше допустимого значени .
Ветроэнергоустановка
содержит
лопасти
ветротурбины, установленные с возможностью
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) ВЕТРОЭНЕРГОУСТАНОВКА
2 3 3 6 4 3 3
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2172864 C2, 27.08.2001. SU 10198
A1, 29.06.1929. SU 1753019 A1, 07.08.1992. RU
2231686 C1, 27.06.2004. JP 62265473 A,
18.11.1987. JP 2004104975 A, 02.04.2004.
C 1
C 1
2 3 3 6 4 3 3
2 3 3 6 4 3 3
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 336 433
(13)
C1
(51) Int. Cl.
F03D 7/04
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007112490/06, 05.04.2007
(72) Inventor(s):
Zakharenko Andrej Borisovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 05.04.2007
(73) Proprietor(s):
Zakharenko Andrej Borisovich (RU)
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
R U
Mail address:
111033, Moskva, Tankovyj pr-d, 3, kv.34,
A.B.Zakharenko
C 1
2 3 3 6 4 3 3
R U
generating such thrust moments which ensure an
optimum vane angles in the flow at tolerable wind
speeds and, on the contrary, at excess wind
speeds, they lock the vane in the position of
minimum resistance to air flow.
EFFECT: higher efficiency of windmill.
2 cl, 3 dwg
Страница: 3
EN
C 1
(57) Abstract:
FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical
engineering, in particular to device protecting
windmills against increased-speed air flows. The
windmill incorporates a tower with a horizontal
rotary platform supporting the electric generator
and a wind turbine with vanes and a mechanical
transmission of the said turbine shaft rotary
motion to the electric generator shaft. The
windmill includes also an electromagnetic device,
an electrochemical accumulating battery and a
control
circuit
allowing
the
electromagnetic
device to lock the wind turbine and electric
generator at increased air flow speeds exceeding
specified tolerances. The windmill vanes are
located so as to allow varying their angle in the
flow, every vane being fitted into its hub with
additional degrees of freedom of motion. The
electromagnetic
devices
represent
motors
2 3 3 6 4 3 3
(54) WINDMILL
RU 2 336 433 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Насто щее изобретение относитс к электротехнике, в частности к устройствам защиты
ветроэнергоустановок при значительном увеличении скорости воздушного потока.
Известна конструкци ветроэнергоустановки (БСЭ, 1964 г., т.4, стр.590, рис.7),
содержащей мачту с горизонтальной поворотной платформой, на которой установлены
электрогенератор с валом, ветротурбина с валом и лопаст ми, установленными с
возможностью изменени угла установки в потоке, механическую передачу вращени от
вала ветротурбины к валу электрогенератора с возможностью отключени передачи.
Недостатком этого технического решени вл етс наличие ненадежной механической
передачи, осуществл ющей защиту электрогенератора от сверхвысоких частот вращени .
Известен прин тый за прототип Способ управлени ветроэнергоустановкой и устройство
дл его осуществлени (патент RU 2172864, МПК 7 F03D 7/04), содержащее мачту с
горизонтальной поворотной платформой, на которой установлены электрогенератор с
валом, ветротурбина с валом и лопаст ми, установленными с возможностью изменени угла установки в потоке, механическую передачу вращени от вала ротора к валу
электрогенератора с возможностью отключени передачи, отличающеес тем, что ротор
размещен по отношению к потоку за электрогенератором, осью вращени горизонтальной
поворотной платформы и механической передачей, каждое крыло ротора установлено
своим основанием в ступицу с двум дополнительными степен ми свободы перемещени ,
а ветроэнергоустановка снабжена аэродинамическим тормозом осевого плана,
размещенным за ротором в направлении вектора скорости потока на валу ротора с
возможностью поступательного перемещени вдоль него, подпружиненным к нему и
соединенным механически с каждым из крыльев и узлами синхронизации отклонений
крыльев в потоке по двум степен м свободы перемещений, а вал ротора установлен в
опоре так, что оба его конца консольны. Основным недостатком прототипа вл етс наличие большого числа пружин, при помощи которых осуществл етс изменение угла
установки лопастей в потоке и торможение ветротурбины. При ураганных ветрах жесткость
пружин может оказатьс недостаточной. Кроме того, наличие отключаемой механической
передачи между ветротурбиной и электрогенератором делает эту конструкцию ненадежной.
Целью насто щего изобретени вл етс создание надежной ветроустановки,
неразрушаемой при ураганных ветрах, в конструкции которой отсутствуют отключаемые
механические передачи. Кроме того, устройство предлагаемого технического решени предполагает защиту электрогенератора от сверхвысоких частот вращени и св занных с
ними разрушений подшипников, а также от перегрева и пробо изол ции обмотки
электрогенератора вследствие перенапр жени .
Техническим результатом насто щего изобретени вл етс повышение коэффициента
использовани ветроустановки за счет использовани энергии ветров в широком
диапазоне, в том числе близких к ураганным.
Принцип действи ветроэнергоустановки иллюстрирует фигура 1 и фигуры 2 и 3. На
фиг.1 приведены следующие обозначени : УЭ - устройство электромагнитное, ЭГ электрогенератор, MB - мост выпр мительный, НБ - электрохимическа накопительна батаре , KB - концевой выключатель, имеющий чувствительный элемент, реагирующий на
превышение скорости воздушного потока свыше допустимой, VD1 - силовой диод, VD2 стабилитрон, КК - нормально замкнутый электромагнитный контактор, Кр - катушка реле
контактора. В качестве примера чувствительного элемента концевого выключател можно
назвать щиток необходимой площади, размещенный на обтекателе гондолы ветротурбины
и воздействующий на концевой выключатель KB при скорости воздушного потока,
превышающей критическую.
Ветроэнергоустановка состоит из магнитоэлектрического многофазного бесконтактного
электрогенератора ЭГ 1, приводимого в действие ветротурбиной 2. Дл защиты от урагана
примен етс электромагнитное устройство УЭ 3, которое работает следующим образом:
пока по его обмотке протекает ток, оно не преп тствует вращению ротора
электрогенератора ЭГ, если ток не протекает, УЭ либо фиксирует ротор, как показано на
фиг.2, либо поворачивает лопасти ветротурбины в положение, оказывающее наименьшее
Страница: 4
DE
RU 2 336 433 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
сопротивление воздушному потоку и, таким образом, прекращает вращение
ветрогенератора, как показано на фиг.3. В качестве буферного элемента, к которому
подключаетс нагрузка Uн, используетс электрохимическа накопительна батаре НБ 4:
аккумул торна или конденсаторна . Концевой выключатель KB 5 установлен на
чувствительном устройстве, которое размыкает концевой выключатель при скорости
воздушного потока выше допустимого значени , при допустимой скорости воздушного
потока KB 5 замкнут.
Принцип действи фиг.1 состоит в следующем. В исходном состо нии контакты
концевого выключател KB 5 замкнуты, контакты КК 6 также замкнуты. При вращении на
зажимах генератора вырабатываетс переменное напр жение, которое после
выпр млени зар жает электрохимическую накопительную батарею 4, одновременно ток
через контакты КК 6 поступает на катушку УЭ 3, система расторможена. В том случае,
если скорость вращени лопастей находитс в допустимых пределах, напр жение через
диод VD1 7 поступает на НБ 4 и на нагрузку.
При увеличении скорости воздушного потока до критического значени концевой
выключатель KB 4 под воздействием чувствительного элемента размыкаетс . Напр жение
на выходе выпр мительного моста MB 8 превышает опорное напр жение стабилитрона
VD2 9, которое «пробиваетс », и ток поступает в обмотку катушки реле Кр 10,
вследствие этого контакт контактора КК 6 размыкаетс и обесточивает управл ющую
обмотку УЭ 3. Ветротурбина тормозитс и перестает вращатьс . Контактор КК 6
замыкаетс , концевой выключатель KB 5 разомкнут и напр жение НБ 4 не поступает через
диод VD1 7 на обмотку УЭ 3.
При уменьшении скорости воздушного потока ниже критического значени KB 5
замыкает цепь и напр жение с НБ 4 поступает на катушку устройства УЭ 3 и ветротурбина
начинает вращение, или в отсутствие ветра переходит в режим «ожидани ».
Устройство ветроустановки, приведенное на фиг.2, наиболее пригодно дл защиты
ветроустановок малой мощности, а фиг.3 - средней и большой мощности. Ветротурбина 2
приводит во вращение электрогенератор 1. В качестве электрогенератора на фиг.2 и 3
изображен магнитоэлектрический генератор, имеющий высокие энергетические показатели
при минимальной массе. ЭУ 3 представл ет собой электромагнитный тормоз дл ветроустановок малой мощности (фиг.2), либо установленный на хвостовике каждой
лопасти ветротурбины электродвигатель - дл ветроустановок большой мощности (фиг.3).
Ориентирование ветротурбины по направлению скорости воздушного потока (V?)
происходит при помощи хвоста 11 поворотом вокруг вертикальной оси поворотной
платформы 12, установленной на мачте 13.
При достижении критической скорости воздушного потока, фиксируемой чувствительным
элементом, воздействующим на концевой выключатель KB 5, по обмотке ЭУ 3
ветроустановки малой мощности - тормоза (фиг.2) - перестает протекать ток, пружины
высвобождают «пальцы» тормоза и фиксируют лопасти ветротурбины. При уменьшении
скорости воздушного потока до допустимого значени , согласно принципу работы схемы
фиг.1, ток снова начинает протекать по обмотке электромагнитного тормоза, «пальцы»
тормоза прит гиваютс , преодолева жесткость пружин, и освобождают ветротурбину.
Принцип работы электромагнитного устройства ветроустановки большой мощности
отличаетс от вышеописанного. Электродвигатели УЭ (фиг.3) работают в режиме
противовключени и преп тствуют закрепленным в подшипниках лопаст м ветротурбины 2
повернутьс так, чтобы не оказывать сопротивлени воздушному потоку. Они играют роль
«электрических пружин». Их питание происходит от накопительной батареи НБ 4 (фиг.1),
при этом потребл ема ими электрическа мощность минимальна. Такого результата
можно добитьс , использу , например, магнитоэлектрические двигатели.
При малой скорости воздушного потока лопасти занимают близкое к перпендикул рному
положение относительно воздушного потока, враща электрогенератор. При увеличении
скорости воздушного потока лопасти начинают все более отклон тьс от
перпендикул рного положени , оказыва меньшее сопротивление воздушному потоку:
Страница: 5
RU 2 336 433 C1
5
10
15
20
25
30
создаваемый электродвигател ми УЭ 3 момент упора позвол ют это сделать. Частота
вращени ЭГ 1 стабилизируетс , либо слабо возрастает. Таким образом, генератор
используетс в широком диапазоне скоростей ветра. При скорости воздушного потока,
превышающей критическое значение, чувствительный элемент воздействует на концевой
выключатель KB 5 и по обмотке двигателей УЭ 3 перестает протекать ток, лопасти встают
на механические упоры и защелки в положение, когда они оказывают наименьшее
сопротивление воздушному потоку. Электрогенератор останавливаетс . При снижении
скорости ветра до величины меньше допустимого значени по обмотке двигателей УЭ 3
снова начинает протекать ток (см. принцип действи схемы фиг.1) и лопасти,
поворачива сь под действием моментов электродвигателей УЭ 3, уход т из механических
защелок. В результате этого ветротурбина 2 начинает вращатьс с допустимой частотой
вращени .
Формула изобретени 1. Ветроэнергоустановка, содержаща мачту с горизонтальной поворотной платформой,
на которой установлены электрогенератор и ветротурбина с лопаст ми, механическую
передачу вращени от вала ветротурбины к валу электрогенератора, отличающа с тем,
что ветроэнергоустановка снабжена электромагнитным устройством, электрохимической
накопительной батареей и электрической схемой, управл ющей их работой при помощи
чувствительного к скорости воздушного потока элемента так, что электромагнитное
устройство фиксирует ветротурбину и электрогенератор при увеличении скорости
воздушного потока свыше допустимого значени .
2. Ветроэнергоустановка по п.1, отличающа с тем, что лопасти ветротурбины
установлены с возможностью изменени угла установки в воздушном потоке, кажда лопасть ветротурбины установлена своим основанием в ступицу с дополнительными
степен ми свободы перемещени и в качестве электромагнитного устройства примен ютс электродвигатели, создающие такие моменты упора, чтобы при допустимых скорост х
ветра обеспечивать оптимальный угол установки лопастей в воздушном потоке и
оптимальную частоту вращени электрогенератора, а в режиме защиты от чрезмерного
увеличени скорости воздушного потока кажда лопасть вставала на упор и защелку в
положение, когда она обеспечивает наименьшее сопротивление воздушному потоку.
35
40
45
50
Страница: 6
CL
RU 2 336 433 C1
Страница: 7
DR
RU 2 336 433 C1
Страница: 8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
235 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа