Контрроторный ветроэлектрогенератор

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Технический результат заключается в обеспечении работы ветроэлектрогенератора в широком диапазоне значений скоростей ветра. В контрроторном ветроэлектрогенераторе, содержащем башню с поворотным основанием и устройством установки на ветер, на основании на оси укреплены ветроколеса с лопастями, в зоне нижнего расположения лопастей расположен статор, на лопастях установлены ферромагнитные пластины, проходящие через воздушный зазор статора, согласно изобретению на одной оси укреплены тихоходное и быстроходное колеса противоположных направлений вращения, причем быстроходное колесо расположено впереди тихоходного по направлению ветра и снабжено пластинами, ориентированными от ветра, тихоходное колесо снабжено пластинами, ориентированными навстречу ветру, а между пластинами колес размещен статор. 3 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии.

Известна конструкция генератора с расположением на башне поворотного ветроколеса, снабженного устройством установки на ветер [1]. Также известна конструкция ветроагрегата с фрикционной муфтой [2] для облегчения пуска при слабой скорости ветра.

Данные ветроагрегаты имеют магнитные системы генераторов традиционного типа.

Из известных аналогов наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является ветрогенератор [3], который содержит поворотное ветроколесо, магнитную систему с обмотками, в зазоре которой перемещается ротор, причем магнитная система (статор) расположена на основании, размещенном в зоне нижнего положения лопастей, а лопасти снабжены ферромагнитными зубчатыми пластинами, составляющими ротор, ротор таким образом охватывает концы лопастей, пластины проходят через воздушный зазор магнитной системы.

Недостатком данного ветрогенератора является то, что он может применяться только с ветроколесами какого-либо одного типа: тихоходными (многолопастными с малой быстроходностью и большим пусковым моментом) или быстроходными (малолопастными с малым пусковым моментом). Такое исполнение существенно ограничивает функциональные возможности агрегата, поскольку он оказывается способен генерировать номинальную мощность лишь в узком диапазоне скоростей ветра, а в действительности, этот диапазон достаточно широк и вполне может возникнуть ситуация, когда длительная работа тихоходного колеса окажется предпочтительней эффективной, но кратковременной работе быстроходного ветроколеса.

Изобретение направлено на достижение расширения функциональных возможностей, в частности обеспечения работы ветроэлектрогенератора в широком диапазоне значений скоростей ветра.

Это достигается тем, что в контрроторном ветроэлектрогенераторе, содержащем башню с поворотным основанием и устройством установки на ветер, на основании на оси укреплены ветроколеса с лопастями, в зоне нижнего расположения лопастей расположен статор, на лопастях установлены ферромагнитные пластины, проходящие через воздушный зазор статора, согласно изобретению на одной оси укреплены тихоходное и быстроходное колеса противоположных направлений вращения, причем быстроходное колесо расположено впереди тихоходного по направлению ветра и снабжено пластинами, ориентированными от ветра, тихоходное колесо снабжено пластинами, ориентированными навстречу ветру, а между пластинами колес размещен статор.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежем, где на фиг.1 изображен ветроэлектрогенератор (вид сбоку), на фиг.2 - вид спереди, на фиг.3 показано в более крупном масштабе исполнение статора с верхним и нижним роторами в положении, когда нижний ротор перемыкает полюса, а верхний - не перемыкает.

Контрроторный ветроэлектрогенератр включает в себя башню 1 с нижним подшипником 2, верхним подшипником 3, которые установлены на поворотном основании 4, на основании укреплено устройство установки на ветер 5 (хвостовая лопасть), на основании укреплена ось 6, на которой укреплено в подшипнике тихоходное ветроколесо 7 с ферромагнитными пластинами 8 и быстроходное колесо 9 с ферромагнитными пластинами 10. К основанию также прикреплена штанга 11, на нижнем конце которой в зоне нижнего расположения лопастей расположен статор 12. На фиг.2 показано быстроходное двухлопастное колесо и тихоходное четырехлопастное колесо с лопастями увеличенной ширины. Статор включает в себя сердечник 13, полюсные наконечники 14, обмотку возбуждения 15, генераторную обмотку 16, обмотки снабжены выводами 17, которые подключены к нагрузке.

Контрроторный ветроэлектрогенератор работает следующим образом. При набегании воздушного потока (справа налево, как показано на фиг.1) быстроходное колесо приводится во вращение в определенном направлении, например по часовой стрелке. Под действием остающейся энергии ветра тихоходное колесо 7 также приходит во вращение, но в противоположном направлении, поскольку быстроходное колесо расположено впереди тихоходного по направлению ветра. Как видно на фиг.1, быстроходное колесо снабжено ферромагнитными пластинами, ориентированными по направлению ветра (внутрь от колеса), а тихоходное колесо снабжено пластинами, ориентированными навстречу ветру, при этом между пластинами размещен статор. В сердечнике 13 и полюсных наконечниках 14 статора под действием намагничивающей силы обмотки 15 существует магнитный поток, который коммутируется быстроходными пластинами 10 (2 штуки как показано на фиг.2) и тихоходные пластинами 8 (4 штуки). В результате в катушке 16 будет наводиться напряжение, которое далее передается потребителю.

Достоинством данного контрроторного ветроэлектрогенератора является его широкие функциональные возможности, заключающиеся в том, что он способен улавливать энергию как низкопотенциального ветрового потока - при вращающемся колесе 7 и неподвижном колесе 9, так и высокопотенциального ветрового потока - при вращении обеих ветроколес.

Источники информации

1. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 109-110.

2. А.с. СССР №732572 /В.К.Александров и др. - Ветроагрегат/ опубл. БИ 17, 1980, F 03 D 3/30.

3. А.с. СССР №861716 /И.П.Копылов и Т.В.Лядова. Безредукторный ветроагрегат/ опубл. БИ 11, 1981, F 03 D 1/00.

Формула изобретения

Контрроторный ветроэлектрогенератор, содержащий башню с поворотным основанием и устройством установки на ветер, на основании на оси укреплены ветроколеса с лопастями, в зоне нижнего расположения лопастей расположен статор, на лопастях установлены ферромагнитные пластины, проходящие через воздушный зазор статора, отличающийся тем, что на одной оси укреплены тихоходное и быстроходное колеса противоположных направлений вращения, причем быстроходное колесо расположено впереди тихоходного по направлению ветра и снабжено пластинами, ориентированными от ветра, тихоходное колесо снабжено пластинами, ориентированными навстречу ветру, а между пластинами колес размещен статор.

РИСУНКИ