Ветроэлектростанция

Изобретение относится к ветроэлектростанциям (ВЭС) и может быть использовано для производства электроэнергии, работая параллельно с сетью или в автономном режиме. Технический результат заключается в упрощении и удешевлении, а также в повышении надежности конструкции ВЭС. ВЭС состоит из электрогенератора асинхронного типа, передачи и ветродвигателя, включающего лопасти, установленные на бесконечных гибких элементах, переброшенных через цилиндры, имеющие оси вращения, связанные с основанием. Лопасть имеет форму двухскатной крыши, включающей стропила в виде анкерных мачт. Межосевые расстояния цилиндров равны 2,5...5,5 их габаритным радиусам. Габаритный диаметр цилиндров больше шага мачты и соизмерим с ее высотой. Натяжка гибких элементов осуществляется с помощью передвижных опор, постамент которых заключен между опорами и основанием, сами же постаменты жестко соединены балкой. Число лопастей ВЭС оптимально равно четырем. 2 ил.

 

Изобретение относится к ветряным электрическим станциям (ВЭС) и может быть использовано для производства электроэнергии в экономически обоснованных случаях.

Известна ВЭС, содержащая установленные на основании несущие опоры, размещенный на них купол и расположенное по оси симметрии последнего лопастное ветроколесо, несущие опоры установлены на основание с возможностью вращения вокруг оси симметрии купола, купол имеет центральное отверстие, а ветроколесо размещено в последнем и жестко закреплено на куполе (А.с. №1469205, Kл. F 03 D 3/00).

Известна ВЭС, включающая ветродвигатель, содержащий вертикальный вал и связанные с ним лопасти, которые выполнены в виде тонкостенных панелей с внутренними полостями, в одной из стенок панелей сделаны поперечные разрезы (А.с. №1562518, Kл. F 03 D 3/00).

Известна также ВЭС, включающая ветроколесо с горизонтальной осью вращения, содержащее полые скрученные по длине лопасти с воздуховыпускными отверстиями на концах, при этом каждая лопасть снабжена воздухозаборными поверхностями, расположенными на подветренной стороне на расстоянии 1/3...1/2 радиуса ветроколеса от оси вращения (А.с. №1760153, Кл. F 03 D 1/02).

Общий недостаток этих конструкций состоит в том, что кромка лопасти, находящаяся на оси вращения, имеет нулевую скорость и только периферийная часть противоположной кромки лопасти имеет максимальную скорость, не превышающую скорость ветра. Данное обстоятельство существенно снижает коэффициент использования ветрового потока ВЭС.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является ВЭС, содержащая рамки, шарнирно закрепленные на них пары лопастей, соединенную с рамками наклонную бесконечную ленту, охватывающую верхний, и нижний шкивы, связанные с каркасом, соединенные с ним параллельные верхняя и нижняя направляющие, контактирующие с беговыми роликами, причем лопасти каждой пары при помощи торсиона связаны между собой, беговые ролики закреплены по одному на лопастях, а направляющие при помощи дуг соединены между собой, диаметр которых больше расстояния между направляющими, при этом верхняя направляющая имеет переменную ширину, увеличивающуюся от нижнего ролика к верхнему (А.с. №1423777, Кл. F 03 D 5/02).

Ее недостаток - сложность и дороговизна конструкции, а также низкая надежность.

Технический результат изобретения сводится к упрощению и удешевлению, а также повышению надежности конструкции ВЭС.

Технический результат достигается тем, что лопасть ВЭС имеет форму двухскатной крыши, включающей стропила в виде укосин и анкерных мачт, нижняя часть и вершина которых снабжены кольцами, через последние пропущены стяжки и гнет, заключенные в фиксирующих трубках, стяжки заменяют валики соосных звеньев не менее 2-х гибких элементов, межосевые расстояния цилиндров равны 2,5...5,5 их габаритным радиусам, лопасти оборудованы парусами, а габаритный диаметр цилиндров больше шага мачты и соизмерим с ее высотой.

На фиг.1 показано устройство ВЭС, общий вид.

На фиг.2 представлена конструкция лопасти.

ВЭС состоит (фиг.1) из электрогенератора 1, передачи 2 и ветродвигателя, включающего лопасти 3 (а, б, в, г), установленные на бесконечных гибких элементах 4, охватывающих цилиндры 5, имеющие оси вращения 6, связанные с основанием 7. Лопасть 3 имеет форму двухскатной крыши, включающей стропила в виде укосин 18 (фиг.2) и анкерных мачт 8 (фиг.1), нижние части 19 (фиг.2) и вершина каждой из которых снабжены кольцами 20 (фиг.2); через последние пропущены стяжки 21 и гнет 22 (фиг.2), заключенные в фиксирующих трубках 23 (фиг.2); стяжки 21 заменяют валики соосных звеньев 24 (фиг.2) не менее двух гибких элементов 4 (фиг.2), 4 (фиг.1). Межосевые расстояния 9 цилиндров 5 (фиг.1) равны 2,5...5,5 их габаритным радиусам, лопасти 3 (фиг.1) оборудованы парусами 25 (фиг.2), а угол между скатами обозначен 26 (фиг.2). Шаг мачты 8 обозначен цифрой 11, а ее высота - цифрой 12. Блок 13, совместно с анемометром 14, управляет автоматической работой всей ВЭС. Натяжка гибких элементов 4 осуществляется с помощью передвижных опор 15, постамент 16 которых заключен между опорами 15 и основанием 7; сами же постаменты 16 жестко соединены балкой 17 (фиг.1). Как показывают исследования, с целью бесперебойной подачи ветровой энергии на лопасти 3 (фиг.1) ВЭС межосевое расстояние 9 цилиндров 5 равно 3 габаритным радиусам цилиндров 5 при четырехлопастной ВЭС и 5 этим же радиусам при ее трехлопастной структуре. Иное число лопастей невозможно или нецелесообразно.

ВЭС работает следующим образом.

При недостаточной силе ветра или его направлении, резко отличном от господствующего, лопасть 3 (фиг.1) не перемещается в пространстве - вращательно и поступательно. При скорости ветра больше некоторой минимальной от анемометра 14 (фиг.1) поступает сигнал на блок управления 13, который запускает в работу электрогенератор 1 от электросети, находящийся в начальный момент времени в двигательном режиме, так как эта электрическая машина является асинхронным короткозамкнутым электродвигателем, переходящим затем при синхронной скорости в рекуперативный режим. При дальнейшем увеличении скорости ветра его поток, падающий на лопасть 3а (фиг.1), не приводит к увеличению скорости движения гибких элементов 4, но дает увеличение силы, а следовательно, и мощности, отдаваемой через передачу 2 генератору 1. Оси вращения 6 устанавливаются параллельно между собой путем регулирования межосевых расстояний 9 цилиндров 5 с помощью опор 15, перемещаемых на постаментах 16, опирающихся на основания 7, жестко соединенных балкой 17. Ширма 10 предотвращает попадание на лопасти 3 б, в, г ветрового потока (фиг.1). Когда сила ветра достаточна, ветродвигатель переходит на подсинхронную скорость, а генератор 1 автоматически отключается от сети. Шаг 11 и высота 12 анкерной мачты 8 должны отвечать следующим условиям эффективной работы. Первое: шаг 11 мачты 8 не должен быть более габаритного диаметра цилиндра 5; шаг 11 на прямолинейном участке гибкого элемента 4 (фиг.1) более такового для криволинейного участка. Второе: высоту 12 мачты 8 следует выбирать соизмеримой с диаметром цилиндра 5, но большей последнего для того, чтобы на единицу затрат материалов получить большее количество выработанной мощности. Третье: чтобы уменьшить искривление линейных участков гибких элементов 4 при сильном ветре, расстояния между осями цилиндров 5 нужно минимизировать, а число лопастей 3 оптимально принять равным четырем. Укосины 18 (фиг.2) превращают всю конструкцию, содержащую нижние части мачт 19, кольца 20, стяжки 21, гнеты 22 и трубки 23 (фиг.2) в жесткую ферму, закрепленную в соосных звеньях 24 гибких элементов 4, несущих на этой ферме парус 25; при этом угол 26 (фиг.2) между скатами “Крыши” за один полный оборот, например, лопасти 3а (фиг.1) будет иметь два максимума и два минимума. Если парус 25 (фиг.2) будет изготовлен из эластичного материала, например синтетической ткани, то за счет его надувания ветром коэффициент использования ветровой энергии будет возрастать, в том числе и за счет снижения срыва ветрового потока с лопасти 3 (фиг.1) и уменьшения коэффициента его отражения, что существенно упрощает и удешевляет систему регулирования. Таким образом, расстояние между осями цилиндров 5 находится в диапазоне 2,5...5,5 габаритных радиусов цилиндров 5, причем оптимум находится вблизи значения 3. Мощность генератора 1 (фиг.1) такова, что при данной площади паруса 25 (фиг.2) и максимальной годовой скорости ветра в данной местности генератор 1 не перегружается по теплу. В критических случаях (один раз в пять...шесть лет) генератор 1 отключается тепловой защитой от сети, ветродвигатель механически тормозится, а лопасть 3а (фиг.1) демонтируется путем откручивания четырех гаек, соединяющих стяжки 21 с гибкими элементами 4 (фиг.2).

Предлагаемое изобретение по сравнению с другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- повышение надежности

- снижение стоимости

- упрощение конструкции

- экологическая частота окружающей среды.

Ветроэлектростанция, включающая электрогенератор с передачей и ветродвигатель, содержащий лопасти, закрепленные на бесконечных гибких элементах, охватывающих цилиндры на осях вращения, связанные с основанием, отличающаяся тем, что лопасть имеет форму двухскатной крыши, включающей стропила в виде укосин и анкерных мачт, нижние части и вершина которых снабжены кольцами, через последние пропущены стяжки и гнет, заключенные в фиксирующих трубках, стяжки заменяют валики соосных звеньев не менее двух гибких элементов, межосевые расстояния цилиндров равны 2,5...5,5 их габаритным радиусам, лопасти оборудованы парусами, а габаритный диаметр цилиндров больше шага мачты и соизмерим с ее высотой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к устройству поворотной системы ветродвигателей. .

Изобретение относится к устройству, преобразующему энергию ветра в механическую энергию вращения вала с последующим преобразованием ее в электрическую энергию. .

Изобретение относится к ветротехнике и может быть использовано для обеспечения энергией различных потребителей, особенно в горных районах. .

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам для преобразования энергии текущей среды, например рек, приливно-отливных и др. .

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам для преобразования энергии текущей среды, например рек, приливно-отливных и др. .

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам для утилизации энергии текущей среды, и может быть использовано для преобразования энергии потока текущей среды, например, потока рек, в электрическую.

Изобретение относится к области использования возобновляющихся источников энергии, а именно ветровой и гидроэнергии, и преобразования их в другие виды, преимущественно в электрическую энергию

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для преобразования энергии текущей среды в электрическую, а также энергии перемещения воздушных масс в электрическую или механическую для вращения различных устройств

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии, а именно энергии ветра, и служит для преобразования ее преимущественно в электрическую

Изобретение относится к ветроэнергетике и представляет собой установку, преобразующую энергию ветра в электрическую энергию

Изобретение предназначено для преобразования энергии текущей среды. Устройство отбора энергии текучей среды, погруженное в последнюю вдоль течения потока, содержит рабочий орган в виде бесконечной гибкой цепи, охватывающей разнесенные на расстоянии друг от друга по крайней мере два зубчатых шкива 2 или звездочки, или в виде ремня 1, охватывающего разнесенные на расстоянии друг от друга по крайней мере два шкива, парашюты 4, связанные с бесконечной гибкой цепью или ремнем 1. По крайней мере один зубчатый шкив 2 или звездочка бесконечной гибкой цепи или шкив ремня 1 жестко связан с валом отбора мощности. Парашюты 4 выполнены с возможностью раскрытия под напором 5 потока среды и складывания при обратном ходе. Зубчатые шкивы 2 или звездочки бесконечной гибкой цепи или шкивы ремня 1 позиционированы в текущей среде в горизонтальном направлении друг от друга с возможностью вращения вокруг своей оси и каждый из них выполнен с элементами зацепления с указанной цепью или с указанным ремнем 1, в которых вмонтированы или к которым жестко прикреплены втулки. В каждую втулку с возможностью вращения вокруг вертикально ориентированной оси установлен стержневой элемент, к которому прикреплен соответствующий парашют 4. Изобретение направлено на повышение эксплуатационных характеристик путем обеспечения гарантированного зацепления гибкого элемента со шкивами и исключения торможений гибкого элемента и парашютов при прохождении шкивов или звездочек. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и предназначено для получения энергии за счет набегающего воздушного потока - ветра. Ветроэнергетическая установка содержит, по меньшей мере, три принимающих энергию ветра эластичных элемента, закрепленных на гибких бесконечно-замкнутых элементах. Каждый из принимающих энергию ветра эластичных элементов одним краем закреплен непосредственно на гибких бесконечно-замкнутых элементах, а противоположным - с помощью, по меньшей мере, двух растяжек. Установка также содержит электрогенератор, снимающий энергию с движущихся бесконечно-замкнутых гибких элементов. Эластичные элементы выполнены с возможностью раскрытия при наполнении их ветром в режиме рабочего хода с последующим их сложением за счет набегающего ветряного потока в режиме холостого хода. Технический результат заключается в упрощении конструкции, вследствие чего проявляется уменьшение громоздкости, большого веса, потерь на трение и быстрого саморазрушения при повышении надежности с максимально возможным съемом энергии ветра. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к саморегулируемой подвеске крыла, а более конкретно к устройству саморегулируемой подвески (36) крыла, в котором крыло (34) находится в потоке текучей среды (2), обычно в приливном течении. Крыло (34) выполнено с возможностью поворота вокруг оси (42) поворота. Крыло (34) соединено посредством рычага (40) с направляющей. Рычаг (40) выполнен с возможностью поворота вокруг оси (42) поворота и соединен с направляющей с возможностью поворота вокруг оси (48) подвески на некотором радиальном расстоянии от оси (42) поворота. Ось (48) подвески расположена параллельно оси (42) поворота. Изобретение направлено на обеспечение возможности установки подвески крыла под углами, которые являются наиболее благоприятными при различных режимах потока. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к установкам по использованию ветровой энергии. Ветроэнергетическое сооружение оборудовано ветродвигателем лопастного типа. Лопасти получают давление ветра под углом к рабочим поверхностям. На вертикально расположенной опоре установлена ось в вертикальном положении. На ось смонтирован приводной рабочий орган, состоящий из рамы, с возможностью поворота рамы вокруг оси. На ось установлен передний приводной шкив на два посадочных места приводных ремней. На другом конце рамы установлена ось в вертикальном положении с устройством натяжения ремня, на ось установлен приводной шкив. Приводные шкивы между собой соединены бесконечным приводным ремнем. На бесконечный приводной ремень снаружи в вертикальном положении установлены лопасти на шарнирах с возможностью поворота в горизонтальное положение и установлены с интервалом между собой. Лопасти имеют полки, опирающиеся на пластину П-образной формы, установленную сзади лопастей переднего ряда вдоль рамы в вертикальном положении и горизонтальными стенками наружу. На раме под рабочим углом А к пластине установлена флюгарка. На раме установлен электрогенератор с ведомым шкивом и соединенным приводным бесконечным ремнем с передним приводным шкивом на два посадочных места приводных ремней. Спереди сооружение и лопасти защищены от движения ветра ширмой, смонтированной на раме. Изобретение направлено на более полное использование энергии ветра и снижение торможения между трущимися поверхностями. 6 ил.
Наверх