MD671Z

MD671Z - Wind-driven electric plant with horizontal axis

Info

Publication number: MD671Z
Application number: MDS20120122A
Authority: MD
Inventors: Гаврил ПОРЧЕСКУ
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-03-31
Also published as: MD671Y

Abstract

Invenţia se referă la energetica eoliană, şi anume la instalaţiile pentru transformarea energiei vântului în energie mecanică utilizată pentru producerea energiei electrice.Instalaţia eoliană cu ax orizontal include un turn (12) cu un arbore vertical (8) amplasat cu posibilitatea rotirii în lagăre (11). Pe arborele vertical (8) este fixată articulat o gondolă (5) cu centrul de greutate deplasat la distanţa e de la axul articulaţiei (9). Pe puntea de bază a gondolei (5) sunt instalate nişte suporturi (6) cu lagăre (7), în care este amplasat arborele rotorului (1) cu pale (2) cu profil aerodinamic asimetric, precum şi un generator electric (3) instalat în partea opusă a punţii de bază a gondolei (5). Arborele generatorului electric (3) este unit printr-un cuplaj (4) cu arborele rotorului (1). Pe turn (12) este fixat, de asemenea, un suport (10) al gondolei (5).The invention relates to wind power, namely to installations for transforming wind energy into mechanical energy used to produce electricity. The horizontal axis wind installation includes a tower (12) with a vertical shaft (8) located with the possibility of rotating in bearings (11 ). A gondola (5) with the center of gravity shifted at distance e from the axis of the joint (9) is fixed on the vertical shaft (8). On the base deck of the gondola (5) are installed some bearings (6) with bearings (7), in which the rotor shaft (1) with blades (2) with asymmetrical aerodynamic profile is installed, as well as an electric generator (3) installed. on the opposite side of the base of the gondola (5). The shaft of the electric generator (3) is connected by a coupling (4) with the rotor shaft (1). A support (10) of the gondola (5) is also attached to the tower (12).

Description

Invenţia se referă la energetica eoliană, şi anume la instalaţiile pentru transformarea energiei vântului în energie mecanică utilizată pentru producerea energiei electrice. The invention refers to wind energy, namely to the installations for the transformation of wind energy into mechanical energy used for the production of electricity.

Este cunoscută o instalaţie eoliană cu ax orizontal, care include o coloană, un generator de vânt montat pe coloană, ansamblul palelor montate pe un ax orizontal, un dispozitiv rotativ de orientare în direcţia vântului, precum şi un generator electric [1]. A wind installation with a horizontal axis is known, which includes a column, a wind generator mounted on the column, the assembly of blades mounted on a horizontal axis, a rotating device for orientation in the direction of the wind, as well as an electric generator [1].

Mai este cunoscută o instalaţie eoliană cu ax orizontal, ce include un ax principal fixat pe o placă prin intermediul unor mecanisme de fixare cu lagăre de alunecare, o placă circulară pe care sunt fixate trei braţe de sprijin, ce susţin palele dispuse radial, un mecanism de control ce serveşte pentru scoaterea rotorului de sub acţiunea vântului şi reglarea unghiului de atac al palelor [2]. A wind installation with a horizontal axis is also known, which includes a main axis fixed on a plate by means of fixing mechanisms with sliding bearings, a circular plate on which three support arms are fixed, which support the radially arranged blades, a mechanism of control that serves to remove the rotor from under the action of the wind and adjust the angle of attack of the blades [2].

Dezavantajele soluţiilor tehnice date constau în construcţia complicată, numărul mare de elemente şi principiul complicat de scoatere a instalaţiilor de sub acţiunea vântului, ceea ce reduce considerabil fiabilitatea, randamentul mecanic şi eficienţa economică. The disadvantages of the given technical solutions consist in the complicated construction, the large number of elements and the complicated principle of removing the installations from under the action of the wind, which considerably reduces reliability, mechanical efficiency and economic efficiency.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în controlul puterii turbinei şi limitarea suprasolicitărilor asupra palelor rotorului prin utilizarea unui principiu simplificat de scoatere a rotorului de sub acţiunea vântului. The problem that the invention solves consists in controlling the power of the turbine and limiting overloads on the rotor blades by using a simplified principle of removing the rotor from under the action of the wind.

Instalaţia, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un turn cu un arbore vertical amplasat cu posibilitatea rotirii în lagăre, pe care este fixată articulat o gondolă, centrul de greutate al căreia este deplasat la distanţa e de la axul articulaţiei; pe puntea de bază a gondolei sunt instalate nişte suporturi cu lagăre, în care este amplasat arborele unui rotor cu pale cu profil aerodinamic asimetric, precum şi un generator electric instalat în partea opusă, arborele căruia este unit printr-un cuplaj cu arborele rotorului, totodată pe turn este fixat un suport al gondolei. The installation, according to the invention, removes the disadvantages mentioned above in that it includes a tower with a vertical shaft located with the possibility of rotation in bearings, on which a gondola is hingedly fixed, the center of gravity of which is moved at a distance e from the axis of the articulation; on the base deck of the nacelle, some supports with bearings are installed, in which the shaft of a rotor with blades with an asymmetric aerodynamic profile is located, as well as an electric generator installed on the opposite side, the shaft of which is joined by a coupling to the rotor shaft, at the same time a gondola support is fixed on the tower.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în asigurarea unei fiabilităţi majorate, construcţia simplă şi principiul simplificat de scoatere a rotorului de sub acţiunea vântului. The technical result of the invention consists in ensuring increased reliability, simple construction and the simplified principle of removing the rotor from the action of the wind.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in fig. 1 and 2, which represent:

- fig. 1, vederea generală a instalaţiei eoliene cu ax orizontal, în poziţie de lucru; - fig. 1, general view of the wind turbine with horizontal axis, in working position;

- fig. 2, vederea generală a instalaţiei eoliene cu ax orizontal, în poziţie de scoatere a palelor rotorului de sub acţiunea vântului. - fig. 2, the general view of the wind turbine with a horizontal axis, in the position of removing the rotor blades from under the action of the wind.

Instalaţia eoliană cu ax orizontal (vezi fig.1) include arborele rotorului 1, pe care sunt fixate palele 2 cu profil aerodinamic asimetric, un generator electric 3 cu magneţi permanenţi, arborele căruia este unit prin cuplajul 4 cu arborele rotorului 1, puntea de bază a gondolei 5, pe care sunt instalate suporturi 6, dotate cu lagăre 7, care asigură sprijinul arborelui rotorului 1. Puntea de bază a gondolei 5 este fixată prin intermediul articulaţiei 9 pe arborele vertical 8. Pentru asigurarea echilibrului gondolei 5, centrul de greutate al gondolei 5, pe care sunt amplasate rotorul 1 cu palele 2 şi generatorul electric 3, este deplasat la distanţa e de la axul articulaţiei 9. Arborele vertical 8 este amplasat cu posibilitatea rotirii în lagărele 11, instalate în turnul 12, fixat pe fundaţia 13. De asemenea, pe turnul 12 este fixat suportul 10 al gondolei 5. The wind installation with a horizontal axis (see fig.1) includes the rotor shaft 1, on which the blades 2 with asymmetric aerodynamic profile are fixed, an electric generator 3 with permanent magnets, the shaft of which is joined by the coupling 4 to the rotor shaft 1, the base bridge of the nacelle 5, on which are installed supports 6, equipped with bearings 7, which ensure the support of the rotor shaft 1. The base deck of the nacelle 5 is fixed by means of the joint 9 on the vertical shaft 8. To ensure the balance of the nacelle 5, the center of gravity of nacelle 5, on which the rotor 1 with the blades 2 and the electric generator 3 are located, is moved at a distance e from the joint axis 9. The vertical shaft 8 is placed with the possibility of rotation in the bearings 11, installed in the tower 12, fixed on the foundation 13. Also, the support 10 of the gondola 5 is fixed on the tower 12.

Instalaţia eoliană cu ax orizontal funcţionează în modul următor. The wind turbine with horizontal axis works in the following way.

Curenţii de aer 14 acţionează asupra palelor 2, antrenând rotorul 1 în mişcare de rotaţie. Mişcarea de rotaţie a rotorului 1 este transmisă rotorului generatorului electric 3 prin intermediul cuplajului 4. La schimbarea direcţiei de acţiune a curenţilor de aer se realizează automat mişcarea de rotaţie a arborelui vertical 8 împreună cu gondola 5, reintrând în zona acţiunii vântului. Scoaterea palelor 2 rotorului 1 de sub acţiunea vântului din poziţia I de lucru (vezi fig. 1) în poziţia II (vezi fig. 2), în cazul intensificării forţei curenţilor de aer se realizează prin intermediul articulaţiei 9, care oferă posibilitatea deplasării unghiulare a gondolei 5 în jurul axei OO. Acţiunea vântului cu viteza de până la 15 m/s oferă randament şi eficienţă de conversie maximă. La depăşirea acestei viteze, pentru evitarea avarierii instalaţiei, are loc deplasarea unghiulară treptată a rotorului 1 în jurul axei OO, cu un unghi α. Astfel, pentru viteza vântului de 17,5 m/s unghiul respectiv este α1, 20 m/s - α2, 25 m/s - α3, unde α1 < α2 < α3. Suportul 10 asigură echilibrul gondolei 5 în caz de intervenţie a unor factori externi neprevăzuţi. The air currents 14 act on the blades 2, driving the rotor 1 in rotation. The rotation movement of the rotor 1 is transmitted to the rotor of the electric generator 3 by means of the coupling 4. When the direction of action of the air currents changes, the rotation movement of the vertical shaft 8 together with the nacelle 5 is automatically performed, re-entering the area of the wind action. The removal of the blades 2 of the rotor 1 under the action of the wind from working position I (see fig. 1) to position II (see fig. 2), in case of intensification of the force of the air currents, is carried out by means of the joint 9, which offers the possibility of angular movement of nacelle 5 around the axis OO. The action of the wind with a speed of up to 15 m/s offers maximum efficiency and conversion efficiency. When this speed is exceeded, in order to avoid damage to the installation, the rotor 1 gradually moves angularly around the axis OO, with an angle α. Thus, for the wind speed of 17.5 m/s the respective angle is α1, 20 m/s - α2, 25 m/s - α3, where α1 < α2 < α3. The support 10 ensures the balance of the gondola 5 in case of the intervention of some unforeseen external factors.

1. RU 2075641 C1 1997.03.20 1. RU 2075641 C1 1997.03.20

2. US 4632637 A 1986.12.30 2. US 4632637 A 1986.12.30

Claims

Wind installation with horizontal axis, which includes a tower (12) with a vertical shaft (8) located with the possibility of rotation in bearings (11), on which a nacelle (5) is hinged, the center of gravity of which is moved to the distance e from the joint axis (9); on the base deck of the nacelle (5), some supports (6) with bearings (7) are installed, in which the shaft of a rotor (1) with blades (2) with an asymmetric aerodynamic profile is located, as well as an electric generator (3) installed on the opposite side, the shaft of which is joined by a coupling (4) to the rotor shaft (1), at the same time a support (10) of the nacelle (5) is fixed on the tower (12).