Ветроэлектрический агрегат

Ветроэлектрический агрегат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ , содержащий опору, установленный на ней вертикальный вал с консолями, закрепленные на них при помощи шарниров лопасти, пусковой ротор Савониуса и генератор с цепью возбуждения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости и повышения надежности работы, оси шарниров расположены под углом к горизонтальной плоскости, вал выполнен полым, и в его полости установлена подпружиненная щтанга, на верхнем конце которой закреплены тяги, соединенные с лопастями , а на нижнем - кулачок, и ротор Савониуса жестко закреплен на верхнем конце щтанги, а, опора снабжена концевым выключателем , взаимодействующим с кулачком и электрически связанным с цепью возбуждения генератора. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что лопасти и тяги имеют симметричные профили, а консоли - несимметричные с криволинейными поверхностями, обращенными выпуклыми сторонами вверх. со оо (;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК..SU 1139879 A

4 1) F 03 D 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/9

// (21) 3608464/25-06 (22) 13.04.83 (46) 15.02.85; Бюл. № 6 (72) В. И. Коваленко, Ю. В, Шевченко и В. И. Корж (53) 621.548.5 (088.8) (56) 1. Патент США № 4105363, кл. 41641, опублик. 1978.

2. Заявка Франции № 2319028, кл. F 03 D 3/00, опублик. 1977. (54) (57) 1. ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ, содержащий опору, установленный на ней вертикальный вал с консолями, закрепленные на них при помощи шарниров лопасти, пусковой ротор Савониуса и генератор с цепью возбуждения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости и повышения надежности работы, оси шарниров расположены под углом к горизонтальной плоскости, вал выполнен полым, и в его полости установлена подпружиненная штанга, на верхнем конце которой закреплены тяги, соединенные с лопастями, а на нижнем — кулачок, и ротор Савониуса жестко закреплен на верхнем конце штанги, а, опора снабжена концевым выключателем, взаимодействующим с кулачком и электрически связанным с цепью возбуждения генератора.

2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что лопасти и тяги имеют симметричные профили, а консоли — несимметричные с криволинейными поверхностями, обращенными выпуклыми сторонами вверх.

1139879

Изобретение относится к ветротехнике и может быть использовано в ветродвига телях с вертикальной осью вращения для обеспечения электроэнергией различных потребителей.

Известен ветроагрегат, содержащий опору и установленное на ней ветроколесо с вертикальной осью вращения, причем на валу ветроколеса закреплены горизонтальные консоли, на концах которых с помощью шарниров установлены лопасти (1).

Однако такой ветроагрегат не имеет устройства для запуска в работу при часто повторяющихся малых скоростях ветра, оснащен сложным регулятором для ограничения частоты вращения ветроколеса.

Известен также ветроэлектрический агрегат, содержащий опору, установленный на ней вертикальный вал с консолями, закрепленные на них при помощи шарниров лопасти, пусковой ротор Савониуса и генератор с цепью возбуждения (2).

Недостатками этого ветроэлектрического агрегата являются наличие высокого вертикального вала, утяжеляющего конструкцию и возбуждающего нежелательные аэродинамические возмущения, и повышенная опасность работы «вразнос» из-за того, что при сильном ветре сброс мощности будет происходить лишь за счет уменьшения ометаемой поверхности ветроколеса.

Цель изобретения — уменьшение металлоемкости и повышение надежности работы ветроэлектрического агрегата.

Указанная цель достигается тем, что в ветроэлектрическом агрегате, содержащем опору, установленный на ней вертикальный вал с консолями, закрепленные на них при помощи шарниров лопасти, пусковой ротор

Савониуса и генератор с цепью возбуждения, оси шарниров расположены под углом к горизонтальной плоскости, вал выполнен полым, и в его полости установлена подпружиненная штанга, на верхнем конце которой закреплены тяги, соединенные с лопастями, а на нижнем — кулачок, и ротор Савониуса жестко закреплен на верхнем конце штанги, а опора снабжена концевым выключателем, взаимодействующим с кулачком и электрически связанным с цепью возбуждения генератора.

Кроме того, лопасти и тяги имеют симметричные профили, а консоли — несимметричные с криволинейными поверхностями,. обращенными выпуклыми сторонами вверх.

На фиг. 1 изображен ветроэлектрический агрегат, общий вид; на фиг. 2 — вид

А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 — сечение Г-Г на фиг. 1.

Ветроэлектрический агрегат содержит опору 1, установленный на ней вертикаль5

3G

5S ный вал 2 с консолями 3, закрепленные на них при помощи шарниров 4 лопасти 5 вертколеса, пусковой ротор 6 Савониуса и генератор 7 с цепью возбуждения (элементы электрической схемы не показаны).

Оси шарниров 4 расположены под углом

o(к горизонтальной плоскости, вал 2 выполнен полым, и в его полости установлена подпружиненная пружиной 8 штанга 9, на верхнем конце которой закреплены тяги

10, соединенные с лопастями 5, а на нижнем — кулачок 11. Ротор 6 Савониуса жестко закреплен на верхнем конце штанги .9, а опора 1 снабжена концевым выключателем 12, взаимодействующим с кулачком 11 и электрически связанным с цепью возбуждения генератора 7.

Лопасти 5 и тяги 10 имеют симметричные профили, а консоли 3 — симметричные с криволинейными поверхностями, обращенными выпуклыми сторонами вверх.

В нижней части вала 2 жестко закреплено коническое зубчатое колесо 13, входящее в зацепление с конической шестерней

14, закрепленной на валу мультипликатора

15. Последний через муфту соединен с генератором 7.

Генератор 7 содержит на своем валу тормоз 16.

В качестве лопастей 5 возможно использование лопастей от вертолета Ми-4 с симметричным профилем NACA-230.

Ветроэлектрический агрегат работает следующим образом.

При наличии ветра достаточной силы на роторе 6 Савониуса (см. фиг. 1) образуется движущий момент, который приводит во вращение штангу 9 с валом 2 и консоли 3 с лопастями 5. При этом на лопастях 5 возникает аэродинамическая сила, создающая момент, направленный в сторону первоначального вращения, и ветроколесо с лопастями 5 продолжает разгоняться до тех пор, пока центробежные силы на лопастях 5 не превысят по величине усилие, развиваемое предварительной сжатой пружиной 8. Лопасти 5 при этом несколько отклонятся наружу и штанга 9 переместится вверх и через профилированную поверхность кулачка 11 и концевой выключатель 12 произведет подключение обмотки возбуждения генератора 7. Вращение на генератор 7 будет передаваться через коническое зубчатое колесо 13, шестерню 14 и мультипликатор 15.

На консолях 3 образуется подъемная аэродинамическая сила, компенсирующая вес ротора агрегата и тем самым разгружающая подшипники опоры 1 вала 2.

На тягах 10 образуется также аэродинамическая сила, которая, как и у лопастей 5, будет создавать некоторый дополнительный момент, компенсирующий трение в подшипниках и в зацеплении.

1139879

ЕиА (Оие. о

Составитель В.Мосалев

Редактор М. Недолуженко Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 31/26 Т-ираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При увеличении скорости ветра вращение ветроколеса несколько ускорится, центробежные силы, действующие на лопасти, возрастут, в результате чего лопасти 5 увеличат угол наклона 3 и, поворачиваясь в шарнирах 4, изменят угол установки 1о (см. фиг. 5), что приведет к уменьшению аэродинамических сил, действующих на лопасти 5, а следовательно, и момента, что замедлит вращение ветроколеса. Благодаря тому, что при наклоне лопастей 5 увеличиваются радиус и момент инерции ветроколеса, не будет происходить скачкообразных приращений скорости вращения.

Так как при наклоне лопастей 5 штанга

9 вместе с ротором 6 Савониуса будет подниматься вверх, произойдет увеличение экранирования ротором 6 Савониуса подветренных лопастей 5, что также приведет к уменьшению момента, в результате чего скорость вращения ветроколеса не изменится.

Эффективность предложенного ветроэлектрического агрегата заключается в уменьшении металлоемкости за счет отказа от высокого вертикального вала, разгрузки

"О лопастей от буревых усилений ветра, осуществляемой поворотом и наклоном лопастей, а также в повышении надежности работы при более плавном регулировании частоты вращения ветроколеса и ограничении частоты от недопустимых ее значений.