Изобретение относится к ветрогенераторным установкам. Ветряное колесо содержит лопасти с внутренним каналом, в которых размещен груз, закрепленный у основания с помощью пружины, и постоянные магниты, таким образом, что при увеличении скорости вращения груз удерживается пружиной и первым постоянным магнитом на малом расстоянии от центра вращения, обеспечивая минимальный момент инерции для более быстрого разгона. При большей скорости вращения груз под действием центробежной силы перемещается во внутреннем канале от центра, увеличивая момент инерции ветряного колеса и запас его кинетической энергии. Удержание груза на максимальном расстоянии от центра вращения происходит под действием центробежной силы и вторым постоянным магнитом. Изобретение направлено на увеличение запасенной кинетической энергии. 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ветрогенераторных установках и инерционных накопителях энергии.
В качестве прототипа данного технического решения выбрано ветряное колесо с лопатками переменного момента инерции, содержащее лопасти, в которых размещен груз, приводимый в движение отдельным механическим, электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом, что позволяет изменять момент инерции ветряного колеса в процессе работы (см. патент WIPO №WO 2004/011801 A1, МПК F03D 9/02, опубликовано 05.02.2004 г.)
Недостатком данного ветряного колеса с лопатками переменного момента инерции является то, что груз приводится в движение отдельным механическим, электрически, пневматическим или гидравлическим приводом, что подразумевает наличие дополнительного источника энергии и снижает энергоэффективность ветряного колеса.
Техническая задача, которую решает данное изобретение - повышение энергоэффективности ветряного колеса с лопатками переменной инерции за счет того, что перемещение груза происходит под действием внутренних силы упругости пружины растяжения и центробежной силы, а также ступенчатого контроля перемещения грузов с помощью постоянных магнитов.
Поставленная задача достигается тем, что ветряное колесо, содержащее лопасти с внутренним каналом, в которых размещен груз, закрепленный у основания с помощью пружины и постоянные магниты, таким образом, что при увеличении скорости вращения ветряного колеса от ω0 до ω1 груз удерживается силой упругости пружины растяжения Fупр и магнитной силой со стороны первого постоянного магнита Fэм1, обеспечивая минимальный момент инерции для более быстрого разгона. При большей скорости вращения ω2>ω1 груз под действием центробежной силы Fцб преодолевает силу упругости пружины и магнитную силу со стороны первого постоянного магнита Fцб>Fупр+Fэм1 перемещается по внутреннем канале от центра, увеличивая, тем самым, момент инерции ветряного колеса и запас его кинетической энергии, при дальнейшем увеличении частоты вращения до ω3>ω2 ветряного колеса груз перемещается на максимальное расстояние и находится под действием силы упругости пружины, центробежной силы и магнитной силы второго постоянного магнита, при этом Fупр<Fцб+Fэм2. При уменьшении частоты вращения (например, при уменьшении силы ветра) груз остается на максимальном расстоянии от центра под действием силы упругости пружины, центробежной силы и магнитной силы второго постоянного магнита пока выполняется условие Fупр<Fцб+Fэм2. В случае уменьшения частоты вращения настолько, что центробежная сила станет настолько мала и будет выполняться условие Fупр>Fцб+Fэм2, груз переместиться снова к центру в область действия первого постоянного магнита.
Согласно изобретению, во внутреннем канале лопатки ветряной турбины установлен груз, который закреплен через пружину растяжения на соединительном диске, во внутреннем пространстве лопасти закреплены постоянные магниты, соответственно, на малом и на максимальном радиусе лопатки. Груз способен совершать поступательное движение от центра к периферии под действием центробежной силы и обратное поступательное движение от периферии к центру под действием силы упругости пружины.
Технический результат применения данного устройства заключается в увеличении запасенной кинетической энергии и повышении энергоэффективности ветряного колеса за счет использования эффекта саморегулируемого момента инерции ветряной турбины.
На фиг. 1 изображена ветряная турбина с лопатками переменной инерции, на фиг. 2 изображена лопатка переменной инерции в начальном положении, на фиг. 3 изображена лопатка переменной инерции в промежуточном положении, на фиг. 4 изображена лопатка переменной инерции в положении с максимальным моментом инерции.
Ветряная турбина с лопатками переменной инерции состоит из соединителя лопастей 1, в котором закреплены лопатки 2. В лопатках 2 имеется канал 3, в котором на пружине 4 закреплен груз 5, а также в канале установлены постоянные магниты 6 и 7.
Устройство работает следующим образом.
При наличии слабого ветра, когда ветряная турбина вращается с малой скоростью, груз 5 размещается на малом радиусе и находится в неподвижном состоянии под действием сил упругости, инерции и магнитной силы постоянного магнита 6 - ветряное колесо обладает минимальным моментом инерции. С увеличением силы ветра частота вращения ветряной турбины возрастает, причем разгон происходит быстрее за счет минимального момента инерции, груз 5 перемещается по каналу 3 в область большего радиуса, пока не достигнет максимального значения перемещения и попадет в область действия постоянно магнита 7, в этот момент колесо обладает максимальным моментом инерции и, соответственно, большим количеством запасенной кинетической энергии.
Ветряное колесо с лопатками переменного момента инерции, содержащее лопасти, в которых размещен груз, отличающееся тем, что для закрепления груза в канале лопасти используется пружина, а его перемещение в область большего расстояния от центра вращения осуществляется за счет центробежной силы, а обратное движение в область меньшего расстояния от центра вращения - за счет силы упругости пружины, для дополнительной фиксации груза в области меньшего и большего расстояний от центра вращения используются постоянные магниты, закрепленные в канале.
Похожие патенты:
Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая автоматическая двухгенераторная электростанция имеет одну турбину с сорока лопастями, установленными под углом 30° относительно вала турбины, лопасти выполнены расширенными от ступицы к ободу, к которому присоединен раструб-конфузор, который имеет возможность увеличивать скорость поступающего в турбину ветра на 30-50%, турбина снабжена ступицей, которая установлена на валу и закреплена на нем, вал турбины соединен с основным электрогенератором, выполненным с возможностью работы при силе ветра от 3 до 10 м/с, на валу находится центробежная регулируемая муфта сцепления, выполненная с возможностью включения в работу второго электрогенератора при скорости ветра выше 8-10 м/с, на валу имеется шкив тормозного останавливающего устройства, станция имеет механизм с возможностью автоматического торможения электрогенераторов при ураганах.
Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения синхронной угловой скорости ветротурбины имеет опору с цевочной шестерней и вертикальной осью с установленной на ней головкой ветроагрегата, устройство, реагирующее на направление ветра, выполненное в виде шторки, насаженной на выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата с возможностью поворота не менее чем на 90°, и расположенной по ветру за шторкой крыльчатки, насаженной на верхний конец вертикального, проходящего через выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата вала, имеющего на нижнем конце ведущую шестерню, кинематически связанную с цевочной шестерней, а также силовой противодействующий механизм и воспринимающую давление ветра лопату, штанга которой механически связана со шторкой, штанга лопаты связана со шторкой посредством шарнира с возможностью поворота не менее чем на 90° в вертикальной плоскости, параллельной направлению ветра, при этом ось шарнира пересекает ось вертикального вала, в головке ветроагрегата, соосно с полой осью установлена первая коническая шестерня, находящаяся в зацеплении со второй конической шестерней, закрепленной на штанге лопаты соосно с осью шарнира, а силовой противодействующий механизм имеет точки приложения силы между шторкой и ободом шкива, установленного на штанге лопаты соосно с осью шарнира.
Изобретение относится к ветроэнергетике. Бортовой ветрогенератор, характеризующийся тем, что закреплен внутри корпуса, содержит ветроколесо, ротор и статор, выполненный из шихтованного магнитопровода с обмотками, закрепленные в герметичном кожухе, на торцевой части корпуса установлена заслонка регулятора контроля силы набегающего воздушного потока, с возможностью перевода ее в открытое и закрытое положение с помощью системы приводных механизмов, соединенной с вышеупомянутой заслонкой с помощью вала привода, а на осевом вале генератора, в передней его части, закреплены упорный пассивный подвес на постоянных магнитах и опорный пассивный подвес на постоянных магнитах, причем на задней части вышеупомянутого вала также закреплены опорный пассивный подвес на постоянных магнитах и упорный пассивный подвес на постоянных магнитах.
Изобретение относится к области автономных систем электроснабжения, использующих энергию ветра и солнца. Ветросолнечная установка автономного электроснабжения состоит из ветродвигателя 1, механически соединенного с мультипликатором 2, который через обгонную муфту 3 механически соединен с генератором 4 электрической энергии, являющимся синхронным генератором с двухконтурной магнитной системой, к которому подключены первый и второй диодные мосты 5 и 6, соответственно, при этом первый диодный мост 5 связан с инвертором 7, соединенным со стабилизатором 8 напряжения, соединенным с реле 9 обратного тока, подключенного к однофазной сети 10 переменного напряжения, к которой подключена система управления 11, соединенная с инвертором 7, с системой 12 ориентации солнечных батарей, управляемой устройством 13 ориентации по солнцу, на котором расположены гибкие солнечные панели 14, подключенные к контроллеру 15 заряда аккумуляторных батарей, который соединен с балластной нагрузкой 16 в виде электрических нагревательных элементов и аккумуляторными батареями 17, причем второй диодный мост 6 соединен с компаратором 18 напряжения, имеющим петлю гистерезиса и выход которого соединен с системой 11 управления и с базой силового транзистора 19, через который идет подключение аккумуляторных батарей 17 к инвертору 7 напряжения, к системе 11 управления подсоединены бензогенератор 20 и реле 21 подключения бензогенератора 20 к однофазной сети 10 переменного напряжения, к однофазной сети 10 переменного напряжения подключены потребители 22 электрической энергии.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Аэроветроэнергостат противообледенительный содержит воздухоплавательный модуль и причальный узел, связанные привязными тросами и трос-кабелем, при этом воздухоплавательный модуль включает в себя мягкую аэростатную оболочку с внутренним каркасом, а на внешней поверхности оболочки расположены меридианные ленты и сигнализаторы обледенения, а внутри оболочки располагается герметичный баллонет, днище которого выступает из оболочки, притянуто к ней меридианными лентами и служит крепежной базой для компрессора и рамной подвески, чья плоскость перпендикулярна ветру, с ветросиловым блоком, имеющим радиально-лопастную турбину, одетую на ось вращения, совпадающую с направлением ветра, с подветренного торца гондолы, в корпусе которой расположены мультипликатор и электрогенератор, привязные тросы протянуты от оконечностей боковин рамной подвески к двум соосным лебедкам, а трос-кабель свисает от гондолы до кабельной бухты, при этом лебедки и кабельная бухта находятся на подветренной стороне поворотной платформы причального узла.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветрогенератор содержит ветроколесо, связанное механическим валом с ротором электрической машины, которая через нормально-замкнутый первый ключ и выпрямительно-зарядное устройство соединена с аккумулятором и входом инвертора, который выходом подключен к нагрузке, таймер.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с трансформирующимся профилем, включающая наконечник, выполненный в виде входной части, который изготовлен из плоских пластин, соединенных вертикальным шарниром, наконечник лопасти снабжен механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника, выполненным в виде двух тяг, каждая из которых шарнирно закреплена в двух точках - с плоской пластиной наконечника и с муфтой, свободно передвигающейся по направляющей штанге, соединяющей неподвижную часть стабилизирующей плоскости с вертикальным шарниром, расположенным во входной части наконечника, направляющая штанга снабжена отрегулированной пружиной, вставленной в телескопические цилиндры и соединяющей муфту со стопором, установленным на направляющей штанге, кроме того, муфта шарнирно соединена с дополнительной тягой, соединяющей ее с подвижной частью стабилизирующей плоскости.
Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэнергетическая установка содержит башню, поворотное основание, ориентирующий элемент, ветроколесо, генератор.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с изменяющимися размерами, включающая наконечник, который изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром.
Изобретение относится к ветровым энергетическим установкам. Модуль преобразования энергии ветра содержит корпус 9, выполненный с возможностью перемещения по направляющему полотну 1, установленные корпусе 9 по меньшей мере один приемник 10 ветровой энергии, привод ориентации приемника 10 ветровой энергии относительно ветра и корпуса 9 и систему управления, а также устройство 6 генерации электроэнергии, выполненное с возможностью выработки электроэнергии при движении корпуса 1 по направляющему полотну 1 и при силовом взаимодействии с контактной направляющей 3, связанной с направляющим полотном 1.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветротурбина, установленная на главном горизонтальном валу, содержит аэродинамические крылья, закрепленные на штангах, и механизм изменения углов атаки α крыльев.
Настоящее изобретение относится к ветроэнергетике. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки содержит камеру (5) регулировки лопастей; обод (1) ветрового колеса, расположенный вокруг камеры (5) регулировки лопастей; лопастной блок, включающий корпус (2) лопасти и лопастной вал (9), проходящий вдоль всей длины корпуса (2) лопасти от одного конца к другому; и внешний конец лопастного вала (9) установлен на ободе ветрового колеса с возможностью поворота, а его внутренний конец расположен внутри камеры (5) регулировки лопастей; и вращающий элемент и элемент передачи, расположенные в камере (5) регулировки лопастей, причем элемент передачи выполнен с возможностью передачи мощности, производимой за счет поворота вращающего элемента, к внутреннему концу лопастного вала (9) для управления углом атаки корпуса (2) лопасти, а также включает опорное основание (6), расположенное с подветренной стороны камеры (5) регулировки лопастей; и наклонный опорный стержень (4), одним концом неподвижно прикрепленный к опорному основанию (6), а другим концом неподвижно прикрепленный к ободу (1) ветрового колеса.
Изобретение относится к способу подачи электрической мощности имеющего несколько ветроэнергетических установок (100) ветрового парка (112) в сеть (120) электроснабжения, при этом каждая ветроэнергетическая установка (100) предоставляет электрическую мощность установки (PA), и сумма всех предоставляемых мощностей (PA) подается в качестве мощности парка (PP) в сеть (120) электроснабжения, и для каждой ветроэнергетической установки (100) задается заданное значение (PAsoll) установки для задания подлежащей предоставлению мощности (PA) установки, и заданное значение (PAsoll) установки регулируется с помощью регулятора (R1, R2) в зависимости от регулировочного отклонения (ΔР) в виде сравнения подаваемой парковой мощности (PPist) с заданным значением (PPsoll) подлежащей подаче парковой мощности (PP).
Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергетическая установка, содержащая башню, поворотное основание, направляющий киль, статор, вращающееся колесо со втулкой и лопастями и ротор.
Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат – повышение стабильности сети электроснабжения.
Изобретение относится к ветроэнергетике. Гидравлическая система ограничения мощности и частоты вращения ветроагрегата с валом, установленным горизонтально в головке, содержащая гидроцилиндр двухстороннего действия, кинематически связанный с закрепленными на валу с возможностью поворота вокруг осей, перпендикулярных валу, лопастями, гидронасос, гидравлически связанный с первой и второй полостями гидроцилиндра и сливной емкостью, распределитель и устройство управления, на входы которого поступают сигналы от датчиков частоты вращения вала и мощности кинематически связанного с ним генератора, а выход соединен с исполнительным органом.
Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к муфтам. Пружинная муфта содержит ведущую и ведомые полумуфты, которые могут перемещаться по шлицам валов.
Изобретение относится к способу подач электрической мощности в сеть электроснабжения. Способ подачи электрической мощности посредством ветропарка (2), включающего в себя множество ветроэнергетических установок (4), в сеть (8) электроснабжения.
Изобретение относится к способу и устройству регулировки для ветроэнергетической установки, цифровой носитель данных и ветроэнергетической установке. Способ для эксплуатации ветроэнергетической установки (1000), содержащей гондолу, в которой приводимый в движение ветром ротор соединен с передачей движения с генератором при помощи втулки ротора, причем - для случая остановки ветроэнергетической установки, обусловленной эксплуатационными требованиями - ротор (3) останавливают и фиксируют, причем способ включает в себя этапы: торможения ротора (3), позиционирования ротора (3) в положение останова, фиксации ротора (3) в положении (P1, Р2) останова, задают (S2) конечное положение, тормозят (S-I) ротор (3) регулируемым образом по положению останова, согласованному с конечным положением, и для позиционирования (S-II) для заданного конечного положения ротор автоматически тормозят до останова в положении останова, и для фиксации (S-III) в положении останова механическое устройство фиксации блокируют для автоматической фиксации ротора в положении останова, положение останова устанавливают (S6) с использованием момента фиксации генератора в качестве фиксатора для фиксации и стопорения ротора, причем конечное положение ротора задают за счет задания углового положения ротора и согласования углового положения с положением фиксации генератора.
Изобретение относится к ветроэнергетической установке и способу ее эксплуатации. Ветроэнергетическая установка имеет по меньшей мере одну лопасть (108) ротора, систему (400) обогрева по меньшей мере одного участка по меньшей мере одной лопасти (108) ротора, по меньшей мере один температурный датчик (510) для регистрации наружной температуры в зоне или в окружающей среде ветроэнергетической установки (100), по меньшей мере один датчик (520) влажности воздуха для регистрации влажности воздуха в зоне или в окружающей среде ветроэнергетической установки (100) и блок управления (300) для активирования системы (400) обогрева лопастей, если температура падает ниже предельной величины и если превышена предельная величина влажности воздуха, причем предельная величина температуры составляет +5°C и предельная величина влажности воздуха составляет 70%, предельная величина температуры составляет +2°С или предельная величина влажности воздуха составляет 95%.
Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения синхронной угловой скорости ветротурбины имеет опору с цевочной шестерней и вертикальной осью с установленной на ней головкой ветроагрегата, устройство, реагирующее на направление ветра, выполненное в виде шторки, насаженной на выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата с возможностью поворота не менее чем на 90°, и расположенной по ветру за шторкой крыльчатки, насаженной на верхний конец вертикального, проходящего через выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата вала, имеющего на нижнем конце ведущую шестерню, кинематически связанную с цевочной шестерней, а также силовой противодействующий механизм и воспринимающую давление ветра лопату, штанга которой механически связана со шторкой, штанга лопаты связана со шторкой посредством шарнира с возможностью поворота не менее чем на 90° в вертикальной плоскости, параллельной направлению ветра, при этом ось шарнира пересекает ось вертикального вала, в головке ветроагрегата, соосно с полой осью установлена первая коническая шестерня, находящаяся в зацеплении со второй конической шестерней, закрепленной на штанге лопаты соосно с осью шарнира, а силовой противодействующий механизм имеет точки приложения силы между шторкой и ободом шкива, установленного на штанге лопаты соосно с осью шарнира.
