RU145316U1

RU145316U1 - WIND POWER PLANT

Info

Publication number: RU145316U1
Application number: RU2014102399/06U
Authority: RU
Inventors: Флюр Рашитович Исмагилов; Ирек Ханифович Хайруллин; Вячеслав Евгеньевич Вавилов; Айнур Махмутович Якупов; Владимир Игоревич Бекузин
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2014-09-20

Abstract

Ветроволновая электростанция, содержащая вертикально расположенный герметичный цилиндрический корпус, размещенный в нем преобразователь энергии, выполненный в виде линейного электрогенератора, обмотки якоря которого расположены вдоль корпуса, а индуктор выполнен в виде инерционной массы с постоянными магнитами, отличающаяся тем, что индуктор закреплен посредством бесконтактного магнитного подвеса с возможностью вертикальных возвратно-поступательных перемещений индуктора, а в верхней части герметичного цилиндрического корпуса размещен ветрогенератор с системой циркуляции посредством клапанов рабочей турбины с возможностью обеспечения ветрового потока по одному направлению.Wind-wave power plant containing a vertically located sealed cylindrical body, an energy converter placed in it, made in the form of a linear electric generator, the armature windings of which are located along the body, and the inductor is made in the form of an inertial mass with permanent magnets, characterized in that the inductor is fixed by means of a contactless magnetic suspension with the possibility of vertical reciprocating movements of the inductor, and in the upper part of the sealed cylindrical body there is a wind generator with a circulation system through the valves of the working turbine with the ability to provide wind flow in one direction.

Description

Полезная модель относится к области электроэнергетики, в частности к установкам, для преобразования энергии морских волн и вторичную энергию морских волн, преобразованную в энергию ветрового потока, в электрическую энергию.The utility model relates to the field of electric power industry, in particular to installations for converting the energy of sea waves and the secondary energy of sea waves, converted into wind flow energy, into electrical energy.

Известен способ преобразования механической энергии первичного источника в электрическую и волновая электрическая установка для его осуществления [патент РФ №2409761, F03B 13/16, 13.03.2009], согласно которому в качестве первичного источника используют динамическую волновую структуру водной поверхности, на участке заданной площади которой размещают преобразующую систему на основе, по меньшей мере двух электрически скомутированных, преимущественно с использованием диодов, дискретных модулей в виде линейных электромагнитных преобразователей, включающих относительно подвижные электроизолированную обмотку и расположенную внутри нее магнитную систему с положительной плавучестью, обеспечиваемой посредством поплавка, которые интегрируют в упомянутую преобразующую систему посредством совокупности механических связей, интегрирующих дискретные модули в преобразующую систему, формируют в виде жесткой объемной волнопроницаемой решетчатой структуры с положительной плавучестью, которую конструктивно организуют с возможностью обеспечения минимального, преимущественно, нулевого вертикального перемещения относительно средней горизонтальной плоскости волновой структуры водной поверхности. Электроизолированную обмотку в каждом модуле жестко закрепляют в вертикальных гнездах упомянутой решетчатой структуры, преимущественно, с обеспечением волнопроницаемости этой обмотки. Положительную плавучесть магнитной системы в каждом модуле организуют посредством кинематической связи ее верхней части с поплавком, функционально являющимся средством обеспечения возвратно-поступательного перемещения магнитной системы относительно обмотки, для чего поплавок размещают с возможностью расположения, по меньшей мере, его верхней части в области упомянутой волновой структуры водной поверхности с возможностью обеспечения амплитуды его колебаний соответствующей амплитуде волновой структуры водной поверхности.A known method of converting the mechanical energy of a primary source into an electric and wave electric installation for its implementation [RF patent No. 2409761, F03B 13/16, 03/13/2009], according to which the dynamic wave structure of the water surface is used as the primary source, on a given area of which place a conversion system based on at least two electrically commutated, mainly using diodes, discrete modules in the form of linear electromagnetic converters, including irradiating a relatively mobile electrically insulated winding and a positively buoyant magnetic system located inside it, provided by a float, which are integrated into the aforementioned converting system by a combination of mechanical bonds integrating discrete modules into the converting system, form in the form of a rigid volume-permeable lattice structure with positive buoyancy, which constructively organize with the possibility of ensuring a minimum, mainly zero vertical movement relative to the mean horizontal plane of the water surface wave structure. The electrically insulated winding in each module is rigidly fixed in the vertical sockets of the said lattice structure, mainly to ensure the permeability of this winding. The positive buoyancy of the magnetic system in each module is organized by kinematic connection of its upper part with a float, which is functionally a means of providing reciprocating movement of the magnetic system relative to the winding, for which the float is placed with the possibility of at least its upper part being located in the region of the mentioned wave structure water surface with the ability to ensure the amplitude of its vibrations corresponding to the amplitude of the wave structure of the water surface.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и относительно низкая надежность, обусловленная использованием механической связи между составляющими.The disadvantages of this device are the design complexity and relatively low reliability due to the use of mechanical communication between the components.

Известен импульсный преобразователь волновой энергии [патент РФ №2374485, F03B 13/16, 06.02.2008], содержащий подвижную многозвенную конструкцию, которая состоит из модулей с локальными энергопреобразователями, выполненных в виде соединенных подвижно один относительно другого плавучих блоков с обмотками, конденсаторной установкой и выпрямительным устройством. Модули снабжены электромагнитами с разъемным сердечником и размещенными на нем намагничивающей и силовой обмотками. Намагничивающие обмотки непосредственно или через регулирующий резистор соединены с общими шинами. Силовые обмотки соединены с ними через выпрямительные устройства. Шины подключены к конденсаторной установке. Элементы разъемного сердечника связаны со смежными блоками.Known pulsed wave energy Converter [RF patent No. 2374485, F03B 13/16, 02/06/2008] containing a movable multi-link structure, which consists of modules with local energy converters, made in the form of floating units connected to each other relative to another floating blocks with windings, a capacitor unit and rectifier device. The modules are equipped with electromagnets with a split core and magnetizing and power windings placed on it. Magnetizing windings are directly or via a control resistor connected to common buses. Power windings are connected to them through rectifier devices. The buses are connected to a capacitor unit. The detachable core elements are connected to adjacent blocks.

Недостатками данного устройства являются малая мощность и невысокая надежность, обусловленная механической связью между подвижными частями и монтажом в открытом море.The disadvantages of this device are low power and low reliability due to the mechanical connection between the moving parts and installation in the open sea.

Известна ветроволновая энергетическая установка [патент РФ №2435981, F03B 3/04, F03B 13/12, 11.01.2010], снабженная сильфонными камерами и воздуховодами с турбогенераторами, понтонами с сильфонами, устроенные так, что передний понтон имеет спереди сильфон, а к днищу его прикреплена сильфонная камера с козырьком, сверху прикреплен через поворотный подшипник вертикальный цилиндрический воздуховод, внутри которого расположен турбогенератор, а справа к нему прикреплен воздухозаборный раструб с цепочкой и откидным обратным клапаном, а слева к воздуховоду прикреплено оперение, выполненное из замкнутого металлического каркаса, на котором прикреплена пьезоэлектрическая пленка и сверху колено с выходным отверстием в сторону оперения, вертикальный воздуховод через поворотный подшипник прикреплен сверху ко второму понтону, соединенному с первым сильфоном, внизу к воздуховоду под оперением прикреплен патрубок, закрытый откидным обратным клапаном, а снизу к днищу понтона прикреплена сильфонная камера с козырьком, причем на выходных отверстиях понтонов в воздуховоды установлены откидные клапаны, один из них на заднем понтоне прижат к своему седлу плоской пружиной.Known wind power installation [RF patent No. 2435981, F03B 3/04, F03B 13/12, 01/11/2010], equipped with bellows chambers and ducts with turbogenerators, pontoons with bellows, arranged so that the front pontoon has a front bellows, and to the bottom a bellows chamber with a visor is attached to it, a vertical cylindrical air duct is mounted on top of it through a rotary bearing, inside which a turbogenerator is located, and an air inlet with a chain and a folding check valve is attached to it to the right, and to the left, to the air duct the plumage made of a closed metal frame is fixed, on which a piezoelectric film is attached and the elbow with the outlet on top of the plumage is mounted on top, the vertical duct through the rotary bearing is attached on top to the second pontoon connected to the first bellows, and a pipe closed attached to the bottom is attached to the duct below the plumage a check valve, and a bellows chamber with a visor is attached to the bottom of the pontoon bottom, and hinged valves are installed on the outlet openings of the pontoons in the ducts However, one of them on the rear pontoon is pressed against its saddle by a flat spring.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и низкий КПД.The disadvantages of this device are the design complexity and low efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленной является волновая электростанция [патент РФ №2037642, F03B 13/16, 19.06.1995], содержащая вертикально расположенный герметичный цилиндрический корпус, размещенный в нем преобразователь энергии, выполненный в виде линейного электрогенератора, обмотки якоря которого расположены вдоль корпуса, а индуктор выполнен в виде инерционной массы с постоянными магнитами, установленными с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения посредством упругих элементов, при этом верхняя часть корпуса ограничена полусферой с радиусом, равным радиусу цилиндрической части, а нижняя - сферой с радиусом, большим, чем последний, обмотки якоря электрогенератора закреплены на внутренней стенке корпуса, а магниты индуктора объединены в кольцевые секции и размещены внутри обмоток якоря, при этом в нижней сферической части корпуса установлен динамический инерционный накопитель энергии с электромеханическим приводом двустороннего действия, а частота собственных колебаний индуктора соизмерима с характерной частотой колебаний корпуса в воде.The closest in technical essence and the achieved result to the declared one is a wave power plant [RF patent No. 2037642, F03B 13/16, 06/19/1995], containing a vertically sealed cylindrical housing, an energy converter placed in it, made in the form of a linear generator, armature windings which are located along the housing, and the inductor is made in the form of an inertial mass with permanent magnets mounted with the possibility of vertical reciprocating movement by means of elastic elements entom, the upper part of the body is bounded by a hemisphere with a radius equal to the radius of the cylindrical part, and the lower part by a sphere with a radius larger than the last, the windings of the armature of the generator are mounted on the inner wall of the body, and the magnets of the inductor are combined into ring sections and placed inside the windings of the armature at the same time, a dynamic inertial energy storage device with a double-acting electromechanical drive is installed in the lower spherical part of the housing, and the frequency of natural oscillations of the inductor is comparable with the characteristic at the frequency of oscillations of the body in water.

Недостатками данного устройства являются малая мощность, а также невысокая надежность волновой электростанции, обусловленная ее установкой непосредственно в воде.The disadvantages of this device are the low power, as well as the low reliability of the wave power plant, due to its installation directly in the water.

Задача полезной модели - повышение мощности волновой электростанции, упрощение монтажа волновой электростанции вблизи береговой линии на небольшой глубине, увеличение надежности установки и защищенности береговой линии от штормовых волн.The objective of the utility model is to increase the power of a wave power plant, simplify the installation of a wave power plant near a coastline at a shallow depth, increase the reliability of installation and protect the coast line from storm waves.

Технический результат - повышение КПД, за счет применения, для преобразования волновой энергии и ее вторичной энергии ветрового потока, колебательного электромеханического преобразователя энергии совместно с ветрогенератором вращательного типа, преобразование волн любого типа и направления вне зависимости от амплитуды в электрическую энергию.The technical result is an increase in efficiency, due to the application, for the conversion of wave energy and its secondary energy of the wind flow, an oscillatory electromechanical energy converter together with a rotational type wind generator, the conversion of waves of any type and direction, regardless of the amplitude, into electrical energy.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в волновой электростанции, содержащей вертикально расположенный герметичный цилиндрический корпус, размещенный в нем преобразователь энергии, выполненный в виде линейного электрогенератора, обмотки якоря которого расположены вдоль корпуса, а индуктор выполнен в виде инерционной массы с постоянными магнитами, согласно полезной модели, индуктор закреплен посредством бесконтактного магнитного подвеса с возможностью вертикальных возвратно-поступательных перемещений индуктора, а в верхней части герметичного цилиндрического корпуса размещен ветрогенератор с системой циркуляции посредством клапанов рабочей турбины с возможностью обеспечения ветрового потока по одному направлению.The problem is solved and the technical result is achieved by the fact that in a wave power plant containing a vertically sealed cylindrical body, the energy converter located in it is made in the form of a linear electric generator, the armature windings of which are located along the body, and the inductor is made in the inertial mass with permanent magnets , according to a utility model, the inductor is fixed by means of a non-contact magnetic suspension with the possibility of vertical reciprocating of the inductor, and in the upper part of the sealed cylindrical body there is a wind generator with a circulation system through the valves of the working turbine with the possibility of ensuring the wind flow in one direction.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен продольный разрез ветроволновой электростанции при движении поплавка вверх. На фиг.2 - при движении поплавка вниз. На фиг.3 изображена более подробно верхняя часть ветроволновой электростанции при движении поплавка вверх. На фиг.4 - при движении поплавка вниз.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a longitudinal section of a wind power plant during the movement of the float up. Figure 2 - when the float moves down. Figure 3 shows in more detail the upper part of the wind power plant when the float moves up. Figure 4 - when the float moves down.

Предложенное устройство содержит (фиг. 1) герметичный цилиндрический корпус 1, в которую встроены постоянные магниты 2 для The proposed device contains (Fig. 1) a sealed cylindrical housing 1 in which permanent magnets 2 for

обеспечения магнитного подвеса, осуществляющие функцию подшипника, индуктор 3 в виде поплавка, в котором встроены постоянные магниты 4, и катушки 5, индуцирующие напряжение, ветрогенератор вращательного типа 6, (фиг. 3) содержится генератор 7, клапаны 8 и 9, открывающиеся в разные моменты времени в зависимости от направления ветрового потока.providing a magnetic suspension that performs the function of a bearing, an inductor 3 in the form of a float in which permanent magnets 4 are mounted, and coils 5 that induce voltage, a rotational type 6 wind generator (Fig. 3) contains a generator 7, valves 8 and 9, which open in different time points depending on the direction of the wind flow.

Ветроволновая электростанция работает следующим образом. При внешних колебаниях воды в движение приводится поплавок 3,на котором установлены постоянные магниты 4, т.е. в механической системе возникают колебания, направление и амплитуда которых зависят от внешнего возмущающего воздействия. По закону электромагнитной индукции в катушках 5, закрепленных в герметичном цилиндрическом корпусе 1, наводится электродвижущая сила (ЭДС). Величина ЭДС зависит от параметров колебаний поплавка. Посредством воды находящаяся в полости герметичного цилиндрического корпуса 1, служащей в качестве поршня, образуются ветровые потоки при колебаниях уровня воды. Затем, при восходящих потоках воздуха посредствам клапанов 9, воздушный поток попадает в лопасти генератора 7, и вырабатывается электрическая энергия. При нисходящих потоках воздуха открываются клапаны 8, и воздушный поток снова с той же стороны, что и при восходящем потоке, попадает в лопасти генератора 7, и вырабатывается электрическая энергия.A wind power station operates as follows. With external water vibrations, a float 3 is driven, on which permanent magnets 4 are mounted, i.e. oscillations arise in the mechanical system, the direction and amplitude of which depend on the external disturbance. According to the law of electromagnetic induction in coils 5, mounted in a sealed cylindrical housing 1, an electromotive force (EMF) is induced. The magnitude of the EMF depends on the parameters of the oscillations of the float. By means of water located in the cavity of the sealed cylindrical body 1, serving as a piston, wind flows are generated when the water level fluctuates. Then, with ascending air flows through valves 9, the air flow enters the blades of the generator 7, and electric energy is generated. With downward air flows, the valves 8 open, and the air flow again from the same side as with the upward flow, enters the blades of the generator 7, and electric energy is generated.

Итак, заявленная полезная модель позволяет получить высокий КПД, за счет применения, для преобразования волновой энергии и ее вторичной энергии ветрового потока, колебательного электромеханического преобразователя энергии совместно с ветрогенератором вращательного типа, преобразование волн любого типа и направления вне зависимости от амплитуды в электрическую энергию.So, the claimed utility model allows to obtain high efficiency, due to the application, for the conversion of wave energy and its secondary energy of the wind flow, an oscillatory electromechanical energy converter together with a rotational type wind generator, the conversion of waves of any type and direction, regardless of the amplitude, into electrical energy.

В результате энергия колебания волн используется по максимуму.As a result, the energy of wave oscillations is used to the maximum.

Claims

A wind power plant comprising a vertically sealed cylindrical body, an energy converter placed therein, made in the form of a linear electric generator, the armature windings of which are located along the body, and the inductor is made in the form of an inertial mass with permanent magnets, characterized in that the inductor is fixed by means of a non-contact magnetic suspension with the possibility of vertical reciprocating movements of the inductor, and in the upper part of the sealed cylindrical body p zmeschen wind turbine with a circulation system via valves work turbine to provide a wind flow in one direction.