ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2008517
ВЕТРОАГРЕГАТ
Имя изобретателя: Будревич Чеслав-Константин Альбинович
Имя патентообладателя: Будревич Чеслав-Константин Альбинович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1990.12.25
Использование: в ветроэнергетике, в ветроагрегате с вертикальной осью вращения.
Сущность изобретения: ветроагрегат содержит опору, генератор, кинематически связанный
с полым вертикальным валом, имеющим возможность вращения вокруг опоры, снабженным
нижней и верхней крестовинами, между которыми укреплены вертикальные оси поворотных
лопастей, смещенные относительно их продольных осей симметрии. Лопасти имеют
механизмы ориентации и поворота. Механизм ориентации включает токосъемные щетки на
верхней крестовине, взаимодействующие с контактными секторами флюгерного устройства,
установленного на опоре и имеющего ветроколесо с горизонтальной осью, которое связано
с преобразователем электрической энергии. Механизм поворота лопастей включает
подпружиненные поворотные муфты, связанные со штоком электромагнита и установленные
внизу на концах осей лопастей. Обмотки электромагнитов параллельно подключены к
преобразователю через первое реле, щетки и контактные секторы, сдвинутые относительно
друг друга на 90 . Катушка первого реле подключена к контактам второго реле,
подключенного к генератору. Рабочие лопасти одной стороны опоры обращены плоскостью к
ветру под прямым или острым углом, их кулачковые муфты включены, а электромагниты
отключены от преобразователя. Холостые лопасти, находящиеся с другой стороны опоры с
включенными электромагнитами и выключенными муфтами, расположены плоскостью по
направлению ветра. Когда скорость ветра превышает расчетную, увеличивается напряжение
генератора, второе реле размыкает контакты первого реле и холостые лопасти при
включенных муфтах оказываются в положении рабочих лопастей относительно ветра, т. е.
тормозят вращение вала, пока напряжение генератора не снизится до нормального.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для выработки
электроэнергии.
Наиболее близким к изобретению является ветроагрегат, который содержит
установленный на опоре и кинематически связанный с генератором полый вертикальный вал
с закрепленными на нем нижней и верхней крестовинами, расположенные между последними
на вертикальных осях поворотные лопасти, механизм ориентации лопастей с флюгерным
устройством, связанным токосъемными щетками с преобразователем электрической энергии
и с контактными секторами, закрепленными со сдвигом относительно друг друга на 90о
и электрически связанными с первым и вторым реле.
К недостатку прототипа относится сравнительно низкий КПД.
Цель изобретения - увеличение КПД.
Цель достигается тем, что в ветроагрегате, содержащем установленный на опоре и
кинематически связанный с генератором полый вертикальный вал с закрепленными на нем
нижней и верхней крестовинами, расположенные между последними на вертикальных осях
поворотные лопасти, механизм ориентации лопастей с флюгерным устройством, связанным
токосъемными щетками с преобразователем электрической энергии и с контактными
секторами, закрепленными со сдвигом относительно друг друга на 90о и электрически
связанными с первым и вторым реле, оси лопастей установлены со смещением относительно
продольных осей симметрии лопастей, флюгерное устройство выполнено в виде ветроколеса
с горизонтальной осью вращения, кинематически связанного с преобразователем
электрический энергии, устройство поворота лопастей - в виде установленных на
вертикальных осях лопастей подпружиненных кулачковых муфт и электромагнитов, штоки
которых контактируют с муфтами, а обмотки параллельно подключены к контактам первого
реле, электрически связанным через токосъемные щетки и контактные секторы с
преобразователем электрической энергии, при этом катушка первого реле связана с
контактами второго реле, подключенными к генератору при помощи переменного резистора.
На чертеже показан ветроаграгет (вид спереди) и его флюгерное устройство, условно
повернутое в горизонтальной плоскости на 90о.
|
Ветроагрегат содержит установленный на опоре 1 и кинематически связанный с
генератором 2 полый вертикальный вал 3 с закрепленными на нем нижней и верхней
крестовинами 4, расположенные между последними на вертикальных осях поворотные
лопасти 5, механизм ориентации лопастей с флюгерным устройством 6, связанным
токосъемными щетками 7 с преобразователем 8 электрической энергии и с контактными
секторами 9, закрепленными со сдвигом относительно друг друга на 90о и
электрически связанными с первым 10 и вторым 11 реле. Вертикальные оси лопастей 5
установлены со смещением относительно продольных осей симметрии лопастей 5. Флюгерное
устройство 6 выполнено в виде ветроколеса 12 с горизонтальной осью 13, кинематически
связанного с преобразователем 8 электрической энергии. Устройство поворота лопастей 5
выполнено в виде установленных на вертикальных осях лопастей 5 подпружиненных
кулачковых муфт 14 и электромагнитов 15, штоки 16 которых контактируют с муфтами 14, а
обмотки параллельно подключены к контактам первого реле 10, электрически связанным
через токосъемные щетки 7 и контактные секторы 9 с преобразователем 8 электрической
энергии. При этом катушка первого реле 10 связана с контактами второго реле 11,
подключенными к генератору 2 при помощи переменного резистора 17.
|
ВЕТРОАГРЕГАТ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Ветер, действующий сбоку на ветроколесо 12, поворачивает его со всем флюгерным
устройством 6 вокруг вертикальной оси на опоре 1, пока горизонтальная ось 13 ветроколеса
не установится по направлению ветра. После этого колесо 12, вращаемое ветром, приводит в
действие кинематически связанный с ним преобразователь 8 электрической энергии.
Выработанный им ток поступает через контактные секторы 9, токосъемные щетки 7 и
нормально замкнутые контакты первого реле 10 на верхней крестовине 4 в обмотки
электромагнитов 15, которые посредством штока 16 выключают подпружиненные кулачковые
муфты 14 на осях лопастей 5, находящихся с одной стороны полого вертикального вала 3 и
опоры 1. Вследствие того, что оси лопастей 5 смещены от их продольных осей симметрии,
лопасти 5 после выключения муфт 14 устанавливаются плоскостью в направлении
действующего на них ветра. В то же время лопасти 5, находящиеся с противоположной
стороны опоры 1, обращены к ветру плоскостью под прямым или острым углом, так как их оси
зафиксированы в неподвижном положении включенными муфтами 14, а электромагниты
последних отключены от преобразователя 8. Под действием разности давления ветра на
рабочие лопасти, обращенные к нему под прямым или острым углом, и на холостые лопасти,
обращенные к ветру ребром плоскости, крестовины 4 вместе с полым вертикальным валом 3
вращаются вокруг опоры 1, вал 3 приводит в действие кинематически связанный с ним
генератор 2. Включение и выключение муфт 14 электромагнитами 15 происходит автоматически
вследствие взаимодействия токосъемных щеток 7, вращающихся с крестовинами 4, с
относительно неподвижными секторами 9 флюгерного устройства 6. Когда ветер не
превышает расчетной скорости, выключение муфт 14 происходит в момент перехода лопастей
5 за опорой 1 с одной ее стороны на другую, а включение муфт 14 - при движении лопастей в
обратном направлении впереди опоры 1. Если скорость ветра становится выше расчетной
или снижается электрическая нагрузка на генератор 2, то на короткое время повышается
частота вращения вала 3 и напряжение генератора 2. При этом второе реле 11, подключенное
через переменный резистор 17 к генератору 2, замыкает свои нормально разомкнутые
контакты и подает ток в катушку первого реле 10, последнее размыкает свои контакты и
прекращает подачу тока от преобразователя 8 в обмотки электромагнитов 15 холостых
лопастей 5. Включаются их кулачковые муфты 14 и холостые лопасти, потерявшие возможность
свободного поворота вокруг своих осей, тормозят вращение крестовин 4 с валом 3 до тех
пор, пока напряжение генератора 2 снова не станет нормальным. Таким образом
ветроагрегат имеет возможность работать при сильных ветрах, поддерживая постоянное
напряжение генератора.
Предложенный ветроагрегат не расходует свою мощность на работу механизмов ориентации
и поворота лопастей, поэтому имеет увеличенный КПД.
(56) Авторское свидетельство СССР N 1020621, кл. F 03 D 5/02, 1981.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
ВЕТРОАГРЕГАТ, содержащий установленный на опоре и кинематически связанный с
генератором полый вертикальный вал с закрепленными на нем нижней и верхней
крестовинами, расположенные между последними на вертикальных осях поворотные лопасти,
устройство поворота лопастей, механизм ориентации лопастей с флюгерным устройством,
связанным токосъемными щетками с преобразователем электрической энергии и с
контактными секторами, закрепленными со сдвигом относительно друг друга на 90o и
электрически связанными с первым и вторым реле, отличающийся тем, что, с целью
увеличения КПД вертикальные оси лопастей установлены со смещением относительно
продольных осей симметрии лопастей, флюгерное устройство выполнено в виде ветроколеса
с горизонтальной осью вращения, кинематически связанного с преобразователем
электрической энергии, устройство поворота лопастей - в виде установленных на
вертикальных осях лопастей подпружиненных кулачковых муфт и электромагнитов, штоки
которых контактируют с муфтами, а обмотки параллельно подключены к контактам первого
реле, электрически связанным через токосъемные щетки и контактные секторы с
преобразователем электрической энергии, при этом катушка первого реле связана с
контактами второго реле, подключенными к генератору при помощи переменного резистора.
Версия для печати
Дата публикации 10.02.2007гг
вверх
|
