RU188712U1

RU188712U1 - Photoelectric autonomous power station

Info

Publication number: RU188712U1
Application number: RU2018121322U
Authority: RU
Inventors: Сергей Аркадьевич Быков; Наталья Яковлевна Быкова; Андрей Орестович Погорелец
Original assignee: Сергей Аркадьевич Быков; Наталья Яковлевна Быкова; Андрей Орестович Погорелец
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2019-04-22

Abstract

Фотоветровая автономная электростанция с вертикально-осевым ротором на магнитных подвесах и концентратором ветрового потока, состоящая из вертикально-осевого ротора, установленного внутри концентратора ветрового потока и соединенного с валом асинхронного электрогенератора на постоянных магнитах через мультипликатор, и из группы фотоэлектрических преобразователей, размещенных на одной стороне каждой из плоских направляющих поверхностей вертикальных пластин концентратора ветрового потока.Фотоветровая автономная электростанция относится к возобновляемым источникам энергии, а именно к солнечной и ветровой энергетике, и может быть использована для обеспечения автономного электропитания отдельных объектов.Вертикально-осевой ротор ветрового электрогенератора вращается внутри концентратора ветрового потока, представляющего собой жесткие вертикальные пластины, установленные под углом в 32-60° к радиусу вертикально-осевого ротора фотоветровой электростанции.Фотоветровая автономная электростанция оснащается мультипликатором, обеспечивающим оптимальную передачу крутящего момента с вала ротора на вал электрогенератора.Фотоэлектрические преобразователи размещены на одной стороне каждой из плоских направляющих поверхностей вертикальных пластин концентратора ветрового потока, а оборотные стороны направляющих поверхностей вертикальных пластин концентратора ветрового потока изготавливаются из светоотражающих материалов.Вертикально-осевой ротор электростанции опирается на магнитные подвесы, представляющие собой взаимно отталкивающиеся постоянные магниты, выполненные в форме дисков с отверстием посередине каждого диска для прикрепления дисков к валу вертикально-осевого ротора.Гибридный солнечно-ветровой контроллер заряда аккумуляторов подбирается в соответствии с совокупной мощностью ветровой и солнечной генерации, а также с емкостью банка аккумуляторов.Инвертор обеспечивает стабильные характеристики электроэнергии, направляемой потребителю от банка аккумуляторов.Аккумуляторы подбираются так, чтобы обеспечить потребителю необходимый запас электроэнергии в течение времени, желательного для потребителя, и в соответствии с техническими параметрами контроллера заряда аккумуляторов и с техническими параметрами инвертора.Photoelectric autonomous power station with a vertical-axial rotor on magnetic suspensions and a wind flow concentrator consisting of a vertical-axial rotor mounted inside the wind flow concentrator and connected to the shaft of an induction magnet electric generator through a multiplier, and from a group of photoelectric converters located on one side each of the flat guide surfaces of the vertical plates of the wind flow concentrator. Photoelectric autonomous power station It applies to renewable energy sources, namely solar and wind energy, and can be used to provide autonomous power to individual objects. The vertical-axial rotor of a wind electric generator rotates inside a hub of wind flow, which is a rigid vertical plate installed at an angle of 32-60 ° to the radius of the vertical-axial rotor of the photovoltaic power station. The photovoltaic autonomous power station is equipped with a multiplier that provides optimal transmission torque from the rotor shaft to the generator shaft. Photoelectric converters are placed on one side of each of the flat guide surfaces of the vertical plates of the wind flow concentrator, and the reverse sides of the guide surfaces of the vertical plates of the wind flow concentrator are made of reflective materials. suspensions, which are mutually repulsive permanent magnets, made in the form of disks with holes A hook in the middle of each disk for attaching the disks to the shaft of a vertical-axial rotor. The hybrid solar-wind controller of the battery charge is selected in accordance with the total power of the wind and solar generation, as well as the capacity of the battery bank. Batteries are selected so as to provide the consumer with the necessary supply of electricity for the time desired by the consumer, and in accordance with technical parameters of the battery charge controller and technical parameters of the inverter.

Description

Фотоветровая автономная электростанция, содержащая вертикально-осевой ротор на магнитных подвесах и концентратор ветрового потока, при этом вертикально-осевой ротор на магнитных подвесах установлен внутри концентратора ветрового потока, представляющего собой жесткие вертикальные пластины, и соединен с валом асинхронного электрогенератора на постоянных магнитах и из группы фотоэлектрических преобразователей, размещенных на одной стороне каждой из плоских направляющих поверхностей вертикальных пластин концентратора ветрового потока.A photovoltaic autonomous power station containing a vertical-axial rotor on magnetic suspensions and a wind flow concentrator, while a vertical-axial rotor on magnetic suspensions is installed inside a wind flow concentrator, which is a rigid vertical plate, and is connected to a shaft of an asynchronous electric generator with permanent magnets and from the group photoelectric converters placed on one side of each of the flat guide surfaces of the vertical plates of the wind sweat hub an eye

Настоящее заявляемое решение (Полезная модель) относится к возобновляемым источникам энергии, а именно к солнечной и ветровой энергетике и может быть использовано для обеспечения автономного электропитания отдельных объектов.The present proposed solution (utility model) relates to renewable energy sources, namely, solar and wind energy and can be used to provide autonomous power supply to individual objects.

Уровень техникиThe level of technology

Технической Задачей, на решение которой направлено настоящее заявляемое решение (Полезная модель) является создание простой, технологичной и высокоэффективной конструкции фотоветровой автономной электростанции, способной обеспечить уменьшение потерь при выработке электроэнергии.Technical Problem, the solution of which the present claimed solution is directed (Utility Model) is the creation of a simple, technological and highly efficient design of a photovoltaic autonomous power station, capable of reducing losses in power generation.

В настоящее время известно большое количество запатентованных технических решений, направленных на решение указанной задачи, которые отличаются значительным разнообразием.Currently, there are a large number of patented technical solutions aimed at solving this problem, which are of considerable diversity.

В числе прочих конструкций в большом числе представлены ветроэлектрические генераторы с ветронаправляющими экранами, состоящие из генерирующего узла, на роторе которого в подшипниковой опоре установлен вертикально-осевой ротор, к валу которого крепятся ветровоспринимающие элементы в виде лопастей и ветронаправляющего экрана. Данные устройства отличаются друг от друга, в основном, формами изгиба лопастей, размерами и мощностью.Among other designs, a large number of wind-driven generators with wind-guiding shields are presented, consisting of a generating unit, on the rotor of which a vertical-axial rotor is mounted in the bearing support, to the shaft of which wind-receiving elements are attached in the form of blades and wind-guiding screen. These devices differ from each other mainly in the shape of the bending of the blades, size and power.

Например, известен ветроэнергетический агрегат с вертикальной осью вращения (Патент RU №2352810), в котором генератор установлен между двумя блоками ветровой турбины и дополнительно снабжен валомFor example, a wind turbine with a vertical axis of rotation is known (RU Patent No. 2352810), in which a generator is installed between two wind turbine units and is additionally equipped with a shaft

на статоре, при этом ротор и статор генератора механически соединены с роторами блоков, пластины статора и лопатки ротора верхнего блока установлены в направлении вращения ротора турбины и соединенного с ним ротора генератора по часовой стрелке, а пластины статора и лопатки ротора нижнего блока установлены в положении вращения ротора турбины и соединенного с ним статора генератора против часовой стрелки.on the stator, while the rotor and stator of the generator are mechanically connected to the rotors of the blocks, the plates of the stator and the rotor blades of the upper block are installed in the direction of rotation of the turbine rotor and the generator rotor connected to it clockwise, and the plates of the stator and rotor blades of the lower block are installed in the rotation position the turbine rotor and the generator stator connected to it counterclockwise.

К недостаткам конструкции данного агрегата следует отнести то, что в нем пластины статоров верхней и нижней ветровых турбин размещаются равномерно по периметру окружности статора с расстоянием между пластинами в пределах 0,6-60° в зависимости от его диаметра, т.е. количество пластин каждого статора составляет от 6 до 600. Чем больше используется пластин, тем более узкими становятся каналы между ними, и тем значительнее аэродинамические потери энергии ветра в этих каналах. В то же время, эффективность собирания ветра при частом расположении пластин снижается, т.к. одни пластины всегда оказываются частично заэкранированы другими.The disadvantages of the design of this unit include the fact that in it the plates of the stators of the upper and lower wind turbines are placed evenly around the perimeter of the stator circumference with the distance between the plates in the range of 0.6-60 ° depending on its diameter, i.e. the number of plates of each stator is from 6 to 600. The more plates are used, the narrower the channels between them become, and the greater the aerodynamic losses of wind energy in these channels. At the same time, the efficiency of wind collection with the frequent arrangement of the plates decreases, because Some plates are always partially shielded by others.

Также известна «Ветроустановка Вера» (Патент RU №2162546), содержащая башню, ветряной двигатель с вертикальной осью вращения, генератор и эжекторные системы, состоящие из направляющих воронок, подключенных к внутренней полости башни и направленных на лопасти ветряного двигателя. Ветряной двигатель выполнен одноярусным, вращающимся от двух ветровых потоков: первый поступает через конусы в верхней части башни, а второй - через эжекторы, выполненные вертикальными, при этом ветроустановка содержит наружный и внутренний воздушные аккумуляторы, второй и третий генераторы, машинный зал и шахту, причем первый и второй генераторы размещены в башне и подключены к ветряному двигателю с помощью скоростного электромагнитного редуктора, а третий генератор соединен с приводом через электромагнитную муфту сцепления, запуск первого и второго генераторов происходит через редуктор, а третьего - через электромагнитную муфту сцепления.Also known is “Vera Wind Turbine” (Patent RU # 2162546), which contains a turret, a wind turbine with a vertical axis of rotation, a generator and ejector systems consisting of guide funnels connected to the internal cavity of the turret and aimed at the blades of the wind turbine. The wind engine is made single-stage, rotating from two wind streams: the first comes through cones in the upper part of the tower, and the second through ejectors made vertical, while the wind turbine contains external and internal air batteries, the second and third generators, machine room and mine The first and second generators are placed in the tower and connected to the wind engine using a high-speed electromagnetic gearbox, and the third generator is connected to the drive through an electromagnetic clutch, start-up the first- and second generators occurs via a reduction gear, and the third - through an electromagnetic clutch.

Однако данный агрегат имеет ряд существенных недостатков. Прежде всего это высокая технологическая сложность изготовления и взаимной подгонки всех конструкций и конструктивных элементов и комплектующих, а также необходимость значительных трудовых и технологических затрат на изготовление, монтаж и на приведение механизмов в рабочее состояние, обеспечивающее точность, правильность и надежность их взаимодействия. Кроме того, для строительства таких ветряков необходимо возводить искусственные курганы высотой от 100 метров до 300 метров, с выдержкой грунта кургана на уплотнение до двух лет, на что указывается непосредственно в описании к патенту.However, this unit has several significant drawbacks. First of all, it is a high technological complexity of manufacturing and mutual adjustment of all structures and structural elements and components, as well as the need for significant labor and technological costs for manufacturing, installation and bringing the mechanisms into working condition that ensures the accuracy, correctness and reliability of their interaction. In addition, for the construction of such windmills, it is necessary to erect artificial mounds from 100 meters to 300 meters high, with a kurgan soil aging for a seal of up to two years, which is indicated directly in the description of the patent.

Также известна ветроустановка (Патент RU №2028504), содержащая установленный на основании башни ротор, выполненный в виде валов, размещенных один в другом, и двух ярусов лопаток, генератор, причем в верхней части башни установка снабжена двумя конусами, установленными соосно с двух торцов ярусов лопаток и обращенными вершинами один к другому, раструб-концентратор, перегородку между ярусами и неподвижный наружный венец направляющих лопаток.Also known wind turbine (Patent RU №2028504) containing mounted on the base of the tower rotor, made in the form of shafts, placed one in another, and two tiers of blades, a generator, and in the upper part of the tower installation is equipped with two cones installed coaxially with two ends of tiers blades and vertices facing one another, the hub socket, the partition between the tiers and the fixed outer crown of the guide vanes.

К недостаткам установки относится небольшая эффективность использования энергии ветра, сложность конструкции, необходимость наличия высокой башни с прочным фундаментом, увеличивающей капитальные затраты при строительстве установки.The disadvantages of the installation include low wind energy efficiency, design complexity, the need for a high tower with a solid foundation that increases capital costs during the construction of the installation.

Также известна ветроэлектрическая установка (Патент SU №1523710, 1989 г.), содержащая лопасти, закрепленные на бесконечной ленте, охватывающей шкивы, установленные на валах и связанные с поворотной рамой, ветрозащитную камеру, генератор, эжектор с трубопроводом и ветроулавливающими раструбами.Also known wind power installation (Patent SU No. 1523710, 1989), containing blades mounted on an endless belt, covering the pulleys mounted on the shafts and connected with a rotating frame, wind-proof chamber, generator, ejector with piping and scoop sockets.

К недостаткам установки относится сложность высотной конструкции, малая надежность при больших скоростях ветра, подверженность всей конструкции опрокидыванию при увеличении скорости ветра.The disadvantages of the installation include the complexity of the high-rise structure, low reliability at high wind speeds, susceptibility of the entire structure to tilting as the wind speed increases.

Известна ветроустановка (Патент RU №2105189), содержащая башню, ветряной двигатель с вертикальной осью вращения, генератор и эжекторные системы, состоящие из направляющих воронок, подключенных к внутренней полости башни и направленных на лопасти ветряного двигателя.Known wind turbine (Patent RU No. 2105189), containing a tower, a wind turbine with a vertical axis of rotation, a generator and ejector systems consisting of guide funnels connected to the internal cavity of the tower and aimed at the blades of a wind turbine.

К недостаткам установки относится открытый вариант исполнения, необходимость использования электромоторов для принудительной эжекции воздушного потока, контрроторный привод вращения, нерациональное использование дефицитных пахотных земель.The disadvantages of the installation include an open version, the need to use electric motors for forced ejection of air flow, a counter-rotor drive rotation, the irrational use of scarce arable land.

Также известна ветроэнергетическая установка (Патент RU №2251022), состоящая из ветряного колеса с лопастной ветровой турбиной с вертикальной осью вращения, расположенной внутри лопастного воздухонаправляющего аппарата с нижней и верхней крышками, при этом электрогенератор размещен на верхнем конце оси ветровой турбины. В центре верхней крышки воздухонаправляющего аппарата установлена воздухоотводящая труба, в которой на верхнем конце оси вращения ветровой турбины установлен электрический генератор, там же находятся накопитель энергии и блок управления. Дополнительно установка содержит фотоэлектрический преобразователь световой энергии, фотоэлектрические элементы которого установлены на верхней крышке воздухонаправляющего аппарата и связаны с накопителем энергии.Also known wind turbine (Patent RU №2251022), consisting of a wind wheel with a bladed wind turbine with a vertical axis of rotation, located inside the blade air-guiding apparatus with the lower and upper covers, while the generator is located on the upper end of the axis of the wind turbine. An air vent pipe is installed in the center of the top cover of the air guide unit, in which an electric generator is installed at the upper end of the axis of rotation of the wind turbine, and there is also an energy store and a control unit. Additionally, the installation contains a photoelectric converter of light energy, the photoelectric elements of which are installed on the top cover of the air guide apparatus and are connected to the energy storage unit.

Данная ветроэнергетическая установка очень сложна в изготовлении ротора, лопастей направляющего аппарата и лопастей ротора, трудозатратна при монтаже, требует очень высокой точности при проведении всех производственных операций.This wind power installation is very difficult to manufacture the rotor, the blades of the guide vane and the rotor blades, labor-intensive during installation, requires very high accuracy during all production operations.

Кроме того, размещение электрогенератора, накопителя энергии и блока управления на верхнем конце оси ветровой турбины внутри воздухоотводящей трубы значительно усложняет эксплуатацию, уменьшает ремонтопригодность ветроэнергетической установки, увеличивает расходы на техническое обслуживание.In addition, the placement of the electric generator, energy storage and control unit at the upper end of the axis of the wind turbine inside the exhaust pipe greatly complicates the operation, reduces the maintainability of the wind power installation, increases maintenance costs.

Кроме того, данная ветроэнергетическая установка недостаточна надежна в эксплуатации по причине незащищенности от неблагоприятных внешних факторов (снег, пыль, лед и т.п.). В частности, даже небольшие количества осадков в виде мокрого снега и льда, способные быстро накапливаться на горизонтальных рабочих поверхностях, особенно в зазорах между крышками ветровой турбины и воздухонаправляющего агрегата, могут за короткое время полностью заблокировать вращение ротора.In addition, this wind power plant is not sufficiently reliable in operation due to insecurity from adverse external factors (snow, dust, ice, etc.). In particular, even small amounts of precipitation in the form of sleet and ice, which can quickly accumulate on horizontal working surfaces, especially in the gaps between the covers of the wind turbine and the air-guiding unit, can completely block the rotation of the rotor in a short time.

Кроме того, фотоэлектрические элементы, размещенные на горизонтальной поверхности верхней крышки воздухонаправляющего аппарата, не способны работать, будучи загрязненными осадками (снег, пыль, лед). Очистка фотоэлектрических элементов, расположенных на горизонтальной поверхности верхней крышки воздухонаправляющего аппарата, является весьма трудоемкой операцией.In addition, photovoltaic cells placed on the horizontal surface of the top cover of the air guide unit are not able to work when they are contaminated by precipitation (snow, dust, ice). Cleaning photovoltaic cells located on the horizontal surface of the top cover of the air-flow apparatus is a very laborious operation.

Вследствие всех указанных причин установка способна производить небольшой объем электрической энергии, несмотря на дополнительный источник электроэнергии в виде солнечной батареи, по причине малой инсоляции на большинстве российских территорий.Due to all these reasons, the installation is capable of producing a small amount of electrical energy, despite an additional source of electricity in the form of a solar battery, due to the low insolation in most Russian territories.

Также известна солнечная ветроустановка (Патент РФ №1471756), в которой для интенсификации воздушного потока, поступающего на ветроагрегат, используется тепло солнечной энергии. Ветроустановка содержит установленное под углом поглощающее основание, расположенное над ним с образованием воздушной полости прозрачное покрытие, сообщенный с этой полостью рабочий канал и установленный внутри рабочего канала ветроагрегат. Установка дополнительно содержит оребренную поглощающую поверхность, размещенную в полости. Поглощающее основание снабжено чередующимися углублениями и выступами. Ребра со стороны основания ориентированы в направлении рабочего канала, а со стороны прозрачного покрытия имеют покрытие, отражающее солнечное излучение. Покрытие может иметь пилообразный профиль. Ребра могут контактировать с поглощающим основанием и покрытием.Also known solar wind turbine (Patent RF №1471756), in which to intensify the air flow entering the wind turbine, uses the heat of solar energy. The wind plant contains an angled absorbing base located above it with the formation of an air cavity transparent coating, a working channel communicated with this cavity and a wind-driven unit installed inside the working channel. The installation further comprises a finned absorbing surface placed in the cavity. The absorbing base is provided with alternating recesses and protrusions. The ribs from the base are oriented in the direction of the working channel, and from the side of the transparent coating they have a coating reflecting solar radiation. The coating may have a sawtooth profile. The ribs may come in contact with the absorbent base and the coating.

Поглощающая поверхность нагревается солнечным излучением и нагревает воздух с двух сторон. Вследствие разности температур и давлений объема воздуха под прозрачным покрытием и в рабочем канале, создается воздушный поток вдоль поглощающей поверхности и ее ребер, который направляется в рабочий канал. Из рабочего канала этот поток воздуха поступает на ветроагрегат, который вырабатывает электроэнергию.The absorbing surface is heated by solar radiation and heats the air from two sides. Due to the difference in temperature and pressure of the air volume under the transparent coating and in the working channel, an air flow is created along the absorbing surface and its fins, which is directed to the working channel. From the working channel this air flow enters the wind generator, which generates electricity.

Такое решение может обеспечить эффективную работу ветроагре-гата. Однако для реализации решения требуется наличие очень больших дополнительных площадей, на которых желательно наличие значительных перепадов высот. Установка очень материалоемка, сложна по конструкции. Работа данной конструкции возможна только при наличии солнечного света.Such a solution can ensure the effective operation of the wind generator. However, the implementation of the solution requires the presence of very large additional areas in which the presence of significant height differences is desirable. Installation is very material intensive, complex in design. The operation of this design is possible only in the presence of sunlight.

Также известен роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном (Патент RU №2474725), содержащий вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих осях и ориентированных на лопасти ветротурбины; при этом лопатки снабжены рычагами, концы которых объединены общей гибкой тягой, а ветродвигатель снабжен управляющей поворотной платформой, содержащей совмещенные в одном узле и закрепленные на оси платформы с возможностью поворота в вертикальной плоскости флюгер и стабилизатор с наклонной плоскостью, причем стабилизатор через упорный подшипник соединен дополнительной тягой с общей тягой рычагов лопаток экрана.Also known is a rotary wind turbine with a wind-guiding screen (Patent RU No. 2474725), containing a rotating wind turbine located inside the wind-guiding screen, consisting of separate blades turning on their axes and oriented to the blades of the wind turbine; The blades are equipped with levers, the ends of which are united by a common flexible brace, and the wind turbine is equipped with a control rotary platform containing a vane and stabilizer with an inclined plane combined in one node and fixed on the axis of the platform; with a common leverage of the blades of the screen.

Одним из недостатков данной конструкции надо считать то, что направляющие лопатки выполнены поворотными и соединены общей тягой, в свою очередь соединенной с флюгером. Чем большее число поворотных устройств, работающих синхронно, имеется в конструкции, тем выше вероятность нарушения синхронности работы всей системы. Поворотные устройства выходят из строя вследствие: износа опорных втулок или подшипников; воздействия на поворотные механизмы пыли, грязи, снега, льда, дождя и т.п.; воздействия на поворотные механизмы шквалистых порывов ветра. Результат всегда будет один: часть поворотных устройств может остаться неповрежденной, а часть их может выйти из строя. Кроме того, нельзя обеспечить согласованную работу флюгера, гибкой тяги и поворотных лопаток при слабых потоках ветра или при шквалистых порывах ветра. Несогласованная работа флюгера, гибкой тяги и поворотных лопаток приведет к ускоренной разбалансировке всей конструкции и ее разрушению.One of the drawbacks of this design is that it is necessary to consider that the guide vanes are made rotary and are connected by a common plunger, in turn, connected to the wind vane. The greater the number of rotary devices operating synchronously, is available in the design, the higher the probability of synchronization of the entire system. Rotators fail due to: wear of the support sleeves or bearings; effects on the turning mechanisms of dust, dirt, snow, ice, rain, etc .; effects on the turning mechanisms of squally wind gusts. The result will always be the same: some of the PTZ devices may remain intact, and some of them may fail. In addition, it is impossible to ensure the coordinated work of the wind vane, flexible thrust and swivel blades in case of weak winds or squally gusts of wind. Inconsistent work of the wind vane, flexible thrust and rotating blades will lead to accelerated imbalance of the whole structure and its destruction.

Также известен роторный ветродвигатель (Авторское свидетельство СССР №1467248), содержащий ветронаправляющий аппарат с флюгером. Как следует из описания к патенту, техническим результатом разработки является повышение надежности работы путем ограничения скорости вращения ротора. При этом внутри ветронаправляющего аппарата устанавливается ротор Савониуса, производительность которого относительно других вертикально-осевых роторов изначально является самой низкой. Кроме того, в конструкции достаточно много движущихся деталей, помимо собственно вала ротора. Это - флюгер, управляющий расположением обечайки (экрана), препятствующей набеганию одной части воздушного потока на движущиеся ей навстречу лопасти ротора и одновременно направляющей другую часть воздушного потока на те лопасти ротора, которые, сделав полный оборот, возвращаются под напор воздушного потока. Это - собственно обечайка, жестко связанная с флюгером. Это - подпружиненный дуговой щит для направления воздушного потока на ротор. Данная установка достаточно громоздка, обладает большой инерцией, а ветронаправляющий аппарат (экран) не способен реагировать на частые изменения направления ветра, что снижает общий коэффициент использования энергии ветра.Also known is a rotary wind turbine (USSR Author's Certificate No. 1467248), which contains a wind-guiding apparatus with a wind vane. As follows from the description of the patent, the technical result of the development is to increase reliability by limiting the speed of rotation of the rotor. At the same time, a Savonius rotor is installed inside the wind-guiding apparatus, the performance of which relative to other vertical-axial rotors is initially the lowest. In addition, the design has a lot of moving parts, in addition to the rotor shaft itself. This is a vane that controls the location of the shell (screen) that prevents one part of the air flow from running into the rotor blades moving towards it and simultaneously directing the other part of the air flow to those rotor blades that, having made a full turn, return under the pressure of the air flow. This is the shell itself, rigidly connected with the weather vane. This is a spring-loaded arc shield for directing air flow to the rotor. This installation is quite cumbersome, has a large inertia, and the wind guide apparatus (screen) is not able to respond to frequent changes in the direction of the wind, which reduces the overall utilization of wind energy.

Также известен ветродвигатель (Авторское свидетельство СССР №985402), отличающийся наличием флюгера и направляющего аппарата, выполненного в виде двух групп лопаток, имеющих переменную длину, увеличивающуюся в каждой группе в направлении вращения ротора. Данный ветродвигатель способен выходить на номинальную мощность только при высоких скоростях ветра (от 11-12 м/сек.). На более низких скоростях ветра направляющий аппарат, представляющий собой конструкцию из верхней и нижней крышек, жестко соединенных расположенными вертикально двумя группами лопаток, имеющих переменную длину, увеличивающуюся в каждой группе в направлении вращения ротора, а также флюгера, располагающегося на верхней крышке, действует неэффективно.Also known is a wind turbine (USSR Author's Certificate No. 985402), characterized by the presence of a weather vane and a guide vane made in the form of two groups of blades having a variable length increasing in each group in the direction of rotation of the rotor. This wind turbine can reach the rated power only at high wind speeds (from 11-12 m / s). At lower wind speeds, the guide vane, which is a structure of upper and lower lids, rigidly connected by vertically arranged two groups of blades having a variable length, increasing in each group in the direction of rotation of the rotor, as well as a vane located on the upper lid, acts inefficiently.

Также известен флюгерный ветрогенератор (Патент Франции №2286954, опубл. 1976 г.) Это устройство имеет вертикальную ось вращения рабочего колеса, которое охватывается флюгером. Здесь флюгер охватывает рабочее колесо в пределах, близких к половине окружности, для чего нет никакой необходимости, ибо одной четверти окружности со стороны клина вполне достаточно для ограждения от ветра встречно движущихся лопаток рабочего колеса. Кроме того, самоустанавливающийся флюгер никак не может располагаться вдоль направления ветра, ибо усилие, действующее на клин, обязательно развернет флюгер вокруг вертикальной оси в направлении, встречном движению колеса, пока усилие на клиновой части не уравновесится усилием ветра, действующим на хвостовую часть флюгера. Из-за этого увеличится парусность всей конструкции и создадутся условия для ее опрокидывания. Также при таком повороте флюгера ветер начинает воздействовать на встречно движущиеся лопатки рабочего колеса, что приводит к снижению эффективности работы всего устройства. Кроме того, флюгер насажен на вал рабочего колеса, что делает эти два элемента кинематически зависимыми, следовательно, при скоростях ветра выше средней (более 6-7 м/сек.) может возникнуть аварийная ситуация. Также указанное устройство обладает высокой металлоемкостью и сложностью кинематики, что не всегда приводит к необходимому уплотнению воздушного потока и к необходимому несимметричному воздействию ветра на рабочее колесо.A wind vane wind generator is also known (French Patent No. 2286954, published in 1976). This device has a vertical axis of rotation of the impeller, which is covered by a weather vane. Here, the weather vane covers the impeller within the limits close to half the circumference, for which there is no need, for one quarter of the circumference from the wedge is enough for fencing off the wind from the counter-moving impeller blades. In addition, the self-aligning vane cannot be positioned along the wind direction, because the force acting on the wedge necessarily turns the vane around the vertical axis in the direction opposite to the wheel movement until the force on the wedge part is balanced by the force of the wind acting on the tail section of the weather vane. Because of this, the windage of the whole structure will increase and conditions for its tipping will be created. Also, with such a rotation of the wind vane, the wind begins to affect the counter-moving blades of the impeller, which leads to a decrease in the overall performance of the device. In addition, the vane is mounted on the impeller shaft, which makes these two elements kinematically dependent, therefore, at wind speeds above average (more than 6-7 m / s) an emergency situation may occur. Also, this device has a high intensity and complexity of kinematics, which does not always lead to the necessary compaction of the air flow and to the necessary asymmetrical effect of wind on the impeller.

Также известна роторная конструкция (Патент Германии №3715008, опубл. 1988 г.), содержащая ветронаправляющий аппарат с конфузорно-диффузорным каналом.Also known is a rotor design (German Patent No. 3715008, published in 1988), which contains a wind guide apparatus with a confusion-diffuser channel.

В данной установке используется только часть кинетической энергии ветра, определяющаяся его скоростью и площадью ометания поверхности ветронаправляющих аппаратов. Конструкция ветронаправляющего аппарата и конструкция ротора (ветротурбины) внутри ветронаправляющего аппарата кинематически объединены и не позволяют увеличивать площадь ветрозахвата (площадь ометания) без кардинальной переделки всего сооружения.In this installation, only a part of the kinetic energy of the wind is used, which is determined by its speed and area of the surface of the wind-guiding vehicles. The design of the wind-guiding apparatus and the design of the rotor (wind turbine) inside the wind-guiding apparatus are kinematically combined and do not allow to increase the area of the wind-grip (area) without a cardinal alteration of the entire structure.

Кроме того, данная установка громоздка, обладает большой инерцией, т.е. не может реагировать на изменения направления ветра при низких скоростях ветра, а ее ветронаправляющий аппарат (экран) не может реагировать на частые изменения направления ветра. Также данная установка не может эффективно реагировать на порывы ветра, что снижает общий коэффициент использования энергии ветра.In addition, this installation is cumbersome, has great inertia, i.e. cannot react to changes in wind direction at low wind speeds, and its wind guide apparatus (screen) cannot respond to frequent changes in wind direction. Also, this installation can not effectively respond to wind gusts, which reduces the overall rate of use of wind energy.

Также известна ветроэнергетическая установка (Патент RU №2501973), содержащая ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, сообщенный с вертикальным валом ветровой турбины, блок управления, дополнительный источник электроэнергии, отличающаяся тем, что она снабжена защитным кожухом, оснащенным подвижно соединенными между собой и относительно кожуха консолью и шарнирным валом, сообщенным с электрогенератором. Установка дополнительно снабжена общим валом, установленным внутри защитного кожуха и соединенным с шарнирным валом и вертикальным валом вращения ветрогенератора через передаточные механизмы, и на котором установлен электрогенератор. Дополнительный источник электроэнергии выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами, и гибкий вал, соединенный одним концом жестко с подвижной консолью защитного кожуха, а другим концом гибкий вал подвижно соединен с незакрепленными на воздушном куполе концами строп, объединенными вместе в одной точке механизмом, обеспечивающим вращение воздушного купола относительно гибкого вала. Из описания и чертежей следует, что конструкция данной ветроэнергетической установки очень громоздка, сложна, трудоемка в изготовлении, трудозатратна при монтаже, ее обслуживание при низкой ремонтопригодности очень дорого, а по производительности данная конструкция не превосходит другие ветроэнергетические агрегаты.Also known wind turbine (Patent RU №2501973), containing a wind turbine with a bladed wind turbine with a vertical shaft of rotation, located inside a stationary paddle-type air-guiding apparatus with a base and a cover, an electric generator communicated with a vertical shaft of a wind turbine, a control unit, an additional source of electricity, different in that it is provided with a protective casing, which are movably interconnected and relative to the casing by a console and a hinge shaft communicated with this power generator. The installation is additionally equipped with a common shaft mounted inside the protective casing and connected to the hinge shaft and the vertical shaft of rotation of the wind generator through transmission mechanisms, and on which the electric generator is installed. An additional source of electricity is made in the form of a wind-receiving device, having the shape of an air dome with slings attached to the latter, and a flexible shaft connected rigidly with a movable console of the protective casing at one end, and the other end of the flexible shaft movably connected to the ends of the slings fixed on the air dome combined together at one point by a mechanism that ensures the rotation of the air dome relative to the flexible shaft. From the description and drawings, it follows that the design of this wind power installation is very cumbersome, complex, labor-intensive to manufacture, labor-intensive during installation, its maintenance with low maintainability is very expensive, and this design does not exceed other wind power units.

Также известен роторный ветродвигатель (Патент RU №2494284), который содержит корпус, состоящий из двух дисков, параллельно скрепленных с внешней стороны равноотдаленными вертикальными направляющими пластинами, в котором в осевых отверстиях размещен вал с жестко закрепленным на нем пустотелым ротором, а внутри ротора параллельно оси вращения на одинаковом расстоянии друг от друга под определенным углом расположены лопатки; между валом и ротором дополнительно установлен цилиндр, причем ротор крепится к цилиндру с помощью равноотстоящих аксиальных пластин, образующих аксиальные воздушные каналы; направляющие пластины расположены тангенциально по отношению к ротору, а между внутренней поверхностью дисков и поверхностью ротора с обеих сторон конструктивно образованы дефлекторные воздушные каналы расчетной величины. Коренным недостатком данной конструкции является то, что ветровой поток, формируемый направляющими пластинами, установленными тангенциально к ротору, проходит по касательной мимо лопаток ротора, установленных также тангенциально к оси ротора, вследствие того, что угол поворота как направляющих пластин, так и лопаток ротора, одинаков к радиусу ротора. Следовательно, лопатки ротора не могут работать как парус, из-за чего эффективность ветродвигателя является низкой. В сочетании со значительной материалоемкостью, а также необходимостью проведения высокоточных работ при монтаже и при обслуживании производительность и экономическая эффективность данного роторного ветродвигателя невысока.Also known rotary wind turbine (Patent RU No. 2494284), which includes a housing consisting of two disks, parallel fastened on the outside with equally distant vertical guide plates, in which axial holes accommodate a shaft with a hollow rotor fixed on it, and inside the rotor parallel to the axis rotation at the same distance from each other at a certain angle are the blades; between the shaft and the rotor is additionally installed a cylinder, and the rotor is attached to the cylinder using equally spaced axial plates forming axial air channels; the guide plates are located tangentially with respect to the rotor, and between the inner surface of the disks and the surface of the rotor on both sides of the calculated deflector air channels of the calculated value. The fundamental disadvantage of this design is that the wind flow formed by the guide plates, installed tangentially to the rotor, passes tangentially past the rotor blades, which are also installed tangentially to the rotor axis, due to the fact that the rotation angle of the rotor blades is the same to the radius of the rotor. Consequently, the rotor blades cannot work as a sail, due to which the efficiency of the wind turbine is low. In combination with significant material consumption, as well as the need for high-precision work during installation and maintenance, the performance and economic efficiency of this rotary wind turbine is low.

Также известна ветротурбинная установка (Патент RU №2488019), имеющая в своем составе статор с верхним и нижним основаниями, соединенными между собой вертикальными направляющими лопастями, ориентированными внутрь. В статоре размещен ротор, снабженный продольными лопатками. Ротор выполнен в виде полого сужающегося вверх конуса. Лопатки ротора установлены на наружной поверхности конуса и ориентированы под углом к оси симметрии ротора. Во внутренней полости ротора установлены пластинчатые крестовины, соединяющие ротор с верхней и нижней полуосями вращения. Нижнее основание статора выполнено с обеспечением возможности поступления воздуха внутрь ротора. Верхнее основание статора имеет коническую часть, направленную и сужающуюся в сторону нижнего основания, и имеет осевое отверстие, диаметр которого больше, чем верхний диаметр конуса ротора, с образованием кольцевого зазора между ними. На верхней полуоси ротора, выходящей внутрь конической части верхнего основания статора, установлена дополнительная крыльчатка. Нижняя полуось ротора установлена на нижнем основании статора. Верхняя полуось соединена с верхним основанием при помощи радиальных ребер, установленных внутри конической части верхнего основания. В процессе работы в конструкции реализуются два вихревых восходящих потока: один - на поверхности ротора, другой - внутри него.Also known wind turbine installation (Patent RU №2488019), having in its composition a stator with upper and lower bases, interconnected by vertical guide vanes, oriented inward. The rotor is placed in the rotor, equipped with longitudinal blades. The rotor is made in the form of a hollow tapered upward cone. The rotor blades are mounted on the outer surface of the cone and are oriented at an angle to the axis of symmetry of the rotor. Lamellar crosses are installed in the inner cavity of the rotor, connecting the rotor with the upper and lower axes of rotation. The lower base of the stator is made with the possibility of air flow inside the rotor. The upper base of the stator has a conical part, directed and tapering towards the lower base, and has an axial hole, the diameter of which is larger than the upper diameter of the rotor cone, with the formation of an annular gap between them. An additional impeller is installed on the upper axis of the rotor extending into the conical part of the upper base of the stator. The lower semi-axis of the rotor is mounted on the lower base of the stator. The upper semi-axis is connected to the upper base by means of radial ribs installed inside the conical part of the upper base. In the process of work, two vortex ascending flows are realized in the construction: one on the surface of the rotor, the other inside it.

Данная ветротурбинная установка сложна в изготовлении, т.к. требует предельно точного соответствия всех технических характеристик поверхности конуса и примыкающих к нему под углом к оси симметрии ротора продольных лопаток. Также трудоемко и материалоемко изготовление дополнительной крыльчатки.This wind turbine installation is difficult to manufacture, because requires extremely precise correspondence of all technical characteristics of the surface of the cone and adjacent longitudinal blades at an angle to the axis of symmetry of the rotor. Also, laborious and material-intensive production of an additional impeller.

Кроме того, как показывает теория и практика аэродинамики, между сплошной поверхностью конуса и вплотную примыкающими к нему лопатками при скоростях ветра выше средней (более 5 м/сек.) неизбежно будет образовываться воздушное уплотнение (так называемый «воздушный пузырь»), которое будет препятствовать полноценной работе лопаток ротора как паруса вследствие того, что воздушный поток стремится обогнуть по касательной встречающееся препятствие (в данном случае - «воздушный пузырь»), что значительно снижает производительность конструкции.In addition, as the theory and practice of aerodynamics shows, an air seal (so-called “air bubble”) will inevitably form between the continuous surface of the cone and the closely adjacent blades at wind speeds above average (more than 5 m / s). full operation of the rotor blades as a sail due to the fact that the air flow tends to go around a tangential obstacle (in this case, the “air bubble”), which significantly reduces the performance of the structure.

Также известна ветротурбинная установка (Патент RU №2286477), содержащая ротор, размещенный внутри неподвижного корпуса (статора) с возможностью вращения в нем. Ротор состоит из вала, на котором установлены вертикально по окружности на заданном расстоянии от центра турбинные лопатки радиального типа, которые соединяются с валом ротора посредством кронштейнов (крестовин). Статор выполнен в виде направляющего аппарата, состоящего из вертикально расположенных направляющих лопастей, которые установлены под острым углом к внешней кромке турбинных лопаток радиального типа, которые образуют внешние ветровые проточные каналы, расположенные по касательной к внутренней окружности установки. Нижняя часть ротора выполнена в виде осевой турбины. На валу установлены рабочие лопатки осевого типа, которые предназначены для работы в потоке воздуха, выходящем из направляющих лопаток. Дополнительные направляющие лопатки установлены в нижней части корпуса и расположены радиально внутри обечайки. Нижний конец ротора оперт на обтекатель, который жестко скреплен с концами лопаток направляющего аппарата. Верхняя часть обечайки скреплена с корпусом, а нижняя - опирается на верхнюю часть полого корпуса (на трубу самотяги), на котором установлен конфузор. В нижней части полого корпуса выполнены воздухоподводящие окна.Also known wind turbine installation (Patent RU №2286477), containing a rotor placed inside a fixed case (stator) with the possibility of rotation in it. The rotor consists of a shaft on which turbine blades of the radial type are mounted vertically around a circle at a given distance from the center, which are connected to the rotor shaft by means of brackets (crosses). The stator is made in the form of a guide vane consisting of vertically arranged guide blades that are installed at an acute angle to the outer edge of the radial-type turbine blades, which form external wind flow channels that are tangential to the inner circumference of the installation. The lower part of the rotor is made in the form of an axial turbine. Axial-type rotor blades are installed on the shaft, which are designed to work in the air flow exiting the guide vanes. Additional guide vanes are installed in the lower part of the body and are located radially inside the shell. The lower end of the rotor is supported on the fairing, which is rigidly bonded to the ends of the vanes of the guide vane. The upper part of the shell is fastened to the body, and the lower part rests on the upper part of the hollow body (on the gravity pipe), on which the confuser is installed. In the lower part of the hollow body air-filled windows are made.

Данная конструкция имеет ряд существенных недостатков, таких как: высокая сложность и стоимость изготовления турбинных лопаток радиального типа; сложность конструирования, изготовления и монтажа трубы самотяги; наличие конфузора, который способен давать рабочий эффект только при очень высоких скоростях ветра (более 15 м/сек.). Указанные недостатки в комплексе делают изготовление данной ветротурбинной установки очень дорогой, а ее эксплуатацию - малоэффективной.This design has several significant drawbacks, such as: high complexity and cost of manufacturing turbine blades of the radial type; the complexity of the design, manufacture and installation of the samopyagi pipe; the presence of a confuser, which is capable of producing a working effect only at very high wind speeds (more than 15 m / s). These deficiencies in the complex make the manufacture of this wind turbine installation very expensive, and its operation is ineffective.

Также известна ветротурбинная установка (Патент Германии DE №3636248), содержащая ротор, размещенный вертикально с возможностью вращения внутри корпуса и снабженный лопатками. В данной установке ветротурбина установлена в трубе и работает в восходящем потоке воздуха, используя эффект самотяги. Существенными недостатками данной конструкции надо назвать: обязательное наличие трубы, подводящей снизу к турбине нагретый воздух; значительные габариты всей конструкции; невозможность работы агрегата при отсутствии солнца.Also known wind turbine installation (German Patent DE No. 636248), containing a rotor placed vertically with the possibility of rotation inside the case and equipped with blades. In this installation, the wind turbine is installed in the pipe and operates in an upward flow of air, using the effect of self-suppression. Significant disadvantages of this design should be called: the obligatory presence of a pipe that supplies heated air from the bottom of the turbine; significant dimensions of the whole structure; inability of the unit to operate in the absence of sun

Также известна ветротурбинная установка (Патент RU №2240442), содержащая ротор фрикционного типа, выполненный в виде вала, размещенного вертикально с возможностью вращения внутри корпуса и снабженного пластинами, установленными одна относительно другой на заданном вертикальном расстоянии. Пластины выполнены в виде плоских дисков. Между дисками по всему периметру ротора установлены лопатки турбинного типа. Пластины и лопатки ротора скреплены растяжками на заданном расстоянии по окружности ротора. Корпус ветротурбинной установки выполнен в виде направляющего аппарата, содержащего вертикально расположенные направляющие лопатки по всему периметру корпуса, установленные тангенциально внешней кромке плоских дисков. Входные кромки направляющих лопаток выполнены поворотными и соединены с флюгером. Ротор ветротурбинной установки связан с валом нагрузочного устройства, например, электрогенератора посредством нагрузочного обода, закрепленного на нижней кромке ротора с возможностью контакта с фрикционным колесом, надетым на вал электрогенератора.Also known wind turbine installation (Patent RU №2240442), containing a friction rotor, made in the form of a shaft placed vertically for rotation inside the housing and provided with plates mounted one relative to another at a given vertical distance. Plates are made in the form of flat discs. Turbine blades are mounted between the disks along the entire perimeter of the rotor. The rotor plates and vanes are fastened with braces at a given distance around the rotor circumference. The case of the wind turbine installation is made in the form of a guide vane containing vertically located guide vanes along the entire perimeter of the case, mounted tangentially to the outer edge of flat disks. The input edges of the guide vanes are rotatable and connected to the weather vane. The rotor of the wind turbine installation is connected to the shaft of the load device, for example, an electric generator by means of a load rim mounted on the lower edge of the rotor with the possibility of contact with the friction wheel mounted on the electric generator shaft.

К существенным недостаткам данной конструкции следует отнести то, что входные кромки направляющих лопаток выполнены поворотными и соединены с флюгером. Как показывает теория и практика механики, чем больше в одной конструкции поворотных устройств, предназначенных работать синхронно, тем выше вероятность нарушения синхронности в работе всей системы. Поворотные устройства могут выйти из строя вследствие износа механических частей (втулок или подшипников); воздействия на поворотные механизмы осадков (пыль, грязь, снег, лед, дождь и т.п.); воздействия на поворотные механизмы шквалистых порывов ветра. Результат всегда будет один: часть поворотных устройств выйдет из строя, что приведет к разбалансировке работы всей конструкции.Significant disadvantages of this design include the fact that the input edges of the guide vanes are swivel and connected to the weather vane. As the theory and practice of mechanics shows, the more in one design rotary devices designed to work synchronously, the higher the likelihood of disruption in the operation of the entire system. Rotary devices can fail due to wear of mechanical parts (sleeves or bearings); effects on the rotary mechanisms of precipitation (dust, dirt, snow, ice, rain, etc.); effects on the turning mechanisms of squally wind gusts. The result will always be the same: a part of the rotating devices will fail, which will lead to an imbalance in the work of the whole structure.

Кроме того, наличие флюгера указывает на то, что данная ветротурбинная установка сможет занимать относительно выгодное положение только при скорости ветра значительно выше средней (более 10 м/сек.)In addition, the presence of a weather vane indicates that this wind turbine installation will be able to occupy a relatively advantageous position only at wind speeds significantly above average (more than 10 m / s.)

Также известен ветряной двигатель, содержащий статор с внешними ветровыми проточными каналами и колоннами, образующими направляющий аппарат, который ориентируется по ветру посредством флюгера (Патент Японии №5-11218).Also known wind turbine containing a stator with external wind flow channels and columns, forming a guide apparatus, which is oriented in the wind through a weather vane (Japanese Patent No. 5-11218).

Недостатками данного решения является большое количество подвижных элементов, что значительно усложняет конструкцию, требует высоких трудозатрат при изготовлении, делает ее громоздкой, очень сложной в эксплуатации и в ремонте. Кроме того, в конструкции отсутствуют устройства, защищающие ротор от разрушения при превышении предельно допустимой частоты вращения.The disadvantages of this solution is a large number of moving parts, which greatly complicates the design, requires high labor costs in the manufacture, makes it cumbersome, very difficult to operate and to repair. In addition, the design does not contain devices that protect the rotor from destruction when the maximum permissible rotational speed is exceeded.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели следует считать ветродвигатель (Патент RU №2231682), содержащий конструкционный каркас с опорными подшипниковыми узлами вертикального вала, кинематически связанного с потребителем механической энергии, снабженными разборным чехлом, жестко установленное на валу полое ветроколесо из двух горизонтальных дисков с лопастями, регулировочное устройство ограничения потока воздуха, полый выпукло-вогнутый направляющий аппарат, содержащий внутреннюю профильную перегородку, охватывающую ветроколесо, образующую конфузорно-диффузорный канал с вертикальными стенками. Полый выпукло-вогнутый направляющий аппарат установлен с возможностью вращения и флюгирования в собственных подшипниковых узлах, нижний из которых установлен на оборудовании основания (на конструкции нижнего подшипникового узла вертикального вала ветроколеса), верхний - на перекладине (ниже верхнего подшипникового узла вертикального вала ветроколеса). Между вертикальным валом ветроколеса и нижним подшипниковым узлом полого направляющего аппарата установлен центрирующий подшипник.The closest to the claimed utility model should be considered a wind turbine (Patent RU No. 2231682) containing a structural frame with bearing units of a vertical shaft kinematically connected with a consumer of mechanical energy, fitted with a folding cover, a hollow wheel of two horizontal blades fixed on the shaft, an adjustment device for limiting the flow of air, a hollow convex-concave guide vanes containing an internal profile partition covering the wind wheel, forming confused diffuser channel with vertical walls. The hollow convex-concave guide vanes are mounted for rotation and feathering in their own bearing assemblies, the lower of which is installed on the base equipment (on the lower bearing of the vertical shaft of the wind wheel), the upper one on the crossbar (below the upper bearing of the vertical shaft of the wind wheel). A centering bearing is installed between the vertical shaft of the propeller and the lower bearing assembly of the hollow guide vane.

Однако у данной конструкции имеются серьезные недостатки, препятствующие эффективной эксплуатации конструкции: очень высокая сложность изготовления, обусловленная необходимостью чрезвычайно точной подгонки всех деталей конструкции, особенно полого выпукло-вогнутого направляющего аппарата, содержащего внутреннюю профильную перегородку, охватывающую ветроколесо и образующую конфузорно-диффузорный канал с вертикальными стенками. Конструкция обладает большой инерцией, следствием чего является низкая надежность обеспечения флюгирования, т.к. общий вес флюгируемой конструкции требует наличия стабильных (т.е. без порывов) скоростей ветра не менее 10-12 м/сек.However, this design has serious drawbacks that prevent the effective operation of the structure: a very high manufacturing complexity, due to the need for extremely precise fitting of all parts of the structure, especially a hollow convex-concave guide vane, containing an internal profile partition covering the wind wheel and forming a confused-diffuser channel with vertical walls. The design has a large inertia, resulting in low reliability of providing feathering, because The total weight of the fluted structure requires stable (ie, without gusts) wind speeds of at least 10–12 m / s.

Кроме того, конструкция, сложна в монтаже и настройке, а также имеет пониженную ремонтопригодность вследствие затрудненного доступа к подшипниковым узлам, т.к. в случае выхода какого-либо подшипника из строя потребуется разбирать всю конструкцию.In addition, the design is difficult to install and configure, and also has a low maintainability due to difficult access to the bearing assemblies, since in case of failure of a bearing, it will be necessary to disassemble the entire structure.

Обобщая все вышесказанное, следует подчеркнуть, что все рассмотренные конструкции имеют ряд общих недостатков, таких как:Summarizing all the above, it should be emphasized that all the considered structures have a number of common drawbacks, such as:

- чрезмерное количество различных сложных деталей и сборочных единиц, ведущих как к технологической сложности изготовления, так и к проблемам при монтаже конструкций и при их эксплуатации на местах;- an excessive number of various complex parts and assembly units, leading to both the technological complexity of manufacturing and problems with the installation of structures and their operation in the field;

- большой момент инерции при работе агрегатов из-за того, что значительная часть массы у рассмотренных конструкций (многочисленные лопасти) сконцентрирована на достаточно большом расстоянии от оси.- a large moment of inertia during the operation of the aggregates due to the fact that a significant part of the mass of the examined structures (numerous blades) is concentrated at a sufficiently large distance from the axis.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее заявляемое решение (Полезная модель) является создание простой, технологичной и высокоэффективной конструкции фотоветровой автономной электростанции, способной обеспечить уменьшение потерь при выработке электроэнергии.The technical problem to which the present claimed solution is directed (the Utility Model) is the creation of a simple, technological and highly efficient design of an autonomous photovoltaic power station capable of reducing losses in power generation.

Реализация указанного технического результата обеспечена следующей совокупностью существенных признаков.The implementation of this technical result is provided by the following set of essential features.

Использование ветрового потокаUse wind flow

Ветровой поток (Фиг. 2, обозначение 1), проходящий через вертикальные пластины концентратора ветрового потока (Фиг. 2, обозначение 3), концентрируется внутри вертикально-осевого ротора, в рабочей зоне, согласно закона Бернулли, повышая тем самым эффективность работы вер-The wind flow (Fig. 2, designation 1) passing through the vertical plates of the wind flow concentrator (Fig. 2, designation 3) is concentrated inside the vertical-axial rotor in the working area, according to Bernoulli’s law, thereby increasing the operating efficiency of the

ротора. Вертикально-осевой ротор передает крутящий момент на асинхронный электрогенератор при помощи мультипликатора, передаточное число которого подбирается в зависимости от быстроходности применяемого электрогенератора на постоянных магнитах, преобразующего энергию вращения ротора в электрический ток.rotor. The vertical-axial rotor transmits the torque to an asynchronous electric generator using a multiplier, the gear ratio of which is selected depending on the speed of the permanent-magnet electric generator used, which converts the rotational energy of the rotor into electric current.

Эффективность предлагаемой конструкции значительно превышает имеющиеся аналоги ветровых электростанций с вертикально-осевыми конструкциями.The effectiveness of the proposed design significantly exceeds the available analogues of wind power plants with vertical-axial structures.

Например, расчет мощности ветровой электростанции любого из традиционных типов производится по формуле:For example, the calculation of the wind power capacity of any of the traditional types is made according to the formula:

Р=0,593×S×V³,P = 0.593 × S × V ³ ,

где Р - мощность ветрогенератора;where P is the power of the wind generator;

0,593 - коэффициент Н.Е. Жуковского;0.593 - N.E. coefficient Zhukovsky;

S - площадь ометаемой поверхности;S is the area of the swept surface;

V- скорость ветра, проходящего через площадь ометаемой поверхности.V- wind speed passing through the area of the swept surface.

Рассмотрим идеальный вариант, при котором мы пренебрегаем плотностью воздуха, равной 1,23 кг/м³; и пренебрегаем коэффициентами полезного действия генератора и мультипликатора, принимая их за идеальные.Consider the ideal option in which we neglect the density of air, equal to 1.23 kg / m ³ ; and neglect the efficiency of the generator and multiplier, taking them as ideal.

Например, вертикально-осевая электростанция любого из традиционных типов с диаметром ротора 4 метра и высотой ротора 3 метра имеет ометаемую поверхность, равную 12 м² (4 м × 3 м=12 м²) В этом случае при скорости ветра 5 м/сек. мощность, вырабатываемая генератором при использовании такого ветрового потока, в идеальном варианте будет равна:For example, a vertical-axial power station of any of the traditional types with a rotor diameter of 4 meters and a rotor height of 3 meters has a swept surface equal to 12 m ² (4 m × 3 m = 12 m ² ) In this case, at a wind speed of 5 m / s. the power generated by the generator when using such a wind flow will ideally be equal to:

0,593×12 м²×(5 м/сек.)³=0,593×12×125=889,5 Ватт0.593 × 12 m ² × (5 m / s) ³ = 0.593 × 12 × 125 = 889.5 Watt

Заявляемая полезная модель позволяет значительно увеличить мощность, вырабатываемую генератором, за счет того, что внутренняя часть концентратора ветрового потока разделяется на рабочую зону и нерабочую зону. Ветровой поток (Фиг. 2, обозначение 1) при помощи вертикальных пластин концентратора ветрового потока (Фиг. 2, обозначение 3) распределяется так, что наибольшая часть ветрового потока в виде плотной воздушной струи направляется непосредственно на лопасти вертикально-осевого ротора (Фиг. 2 обозначение 4), а меньшая часть ветрового потока отводится в сторону. Следствием этого является рост коэффициента повышения скорости ветрового потока внутри концентратора ветрового потока, непосредственно на лопастях вертикально-осевого ротора (Фиг. 2, обозначение 4), как минимум в 1,7 раза и как максимум, в 2,3 раза, в зависимости от скорости ветра в месте функционирования фотоветровой автономной электростанции: чем больше скорость ветра, тем выше коэффициент повышения скорости ветра внутри концентратора ветрового потока.The claimed utility model can significantly increase the power generated by the generator, due to the fact that the inside of the hub of the wind flow is divided into the working area and non-working area. The wind flow (Fig. 2, designation 1) is distributed by means of the vertical plates of the wind flow concentrator (Fig. 2, designation 3) so that the largest part of the wind flow in the form of a dense air jet is directed directly to the blades of the vertical-axial rotor (Fig. 2 4), and a smaller part of the wind flow is set aside. This results in an increase in the rate of increase of the wind flow inside the wind flow concentrator, directly on the blades of the vertical-axial rotor (Fig. 2, designation 4), at least 1.7 times and as much as 2.3 times, depending on wind speed in the place of operation of the photo-winding autonomous power station: the greater the wind speed, the higher the rate of increase in wind speed inside the wind flow hub.

Вертикальные пластины концентратора ветрового потока (Фиг. 2, обозначение 3) распределяют ветровой поток (Фиг. 2, обозначение 1) таким образом, чтобы ветровой поток направлялся только в рабочую зону, на те лопасти вертикально-осевого ротора (Фиг. 2, обозначение 4), которые непосредственно воспринимают кинетическую энергию ветрового потока и не направлялся в нерабочую зону, то есть не воздействовал на те лопасти вертикально-осевого ротора, которые движутся навстречу направлению ветрового потока.The vertical plates of the wind flow concentrator (Fig. 2, symbol 3) distribute the wind flow (Fig. 2, symbol 1) so that the wind flow is directed only to the working area, on the blades of the vertical-axial rotor (Fig. 2, symbol 4 ), which directly perceive the kinetic energy of the wind flow and did not go into the non-working zone, that is, did not affect those blades of the vertical-axial rotor, which move opposite to the direction of the wind flow.

Несмотря на то, что половина ветрового потока отводится в сторону за счет использования вертикальных пластин концентратора ветрового потока (Фиг. 2, обозначение 3) и вследствие этого площадь ометаемой поверхности фотоветровой электростанции уменьшается ровно наполовину, происходит увеличение выработки электроэнергии за счет уплотнения и ускорения ветрового потока на лопастях вертикально-осевого ротора (Фиг. 2, обозначение 4).Despite the fact that half of the wind flow is diverted to the side due to the use of vertical plates of the wind flow concentrator (Fig. 2, designation 3), and as a result, the area of the swept surface of the photovoltaic power station is reduced by exactly half, an increase in power generation due to compaction and acceleration of the wind flow occurs on the blades of the vertical-axial rotor (Fig. 2, designation 4).

Например, при тех же условиях, которые названы выше (диаметр ротора, включая пластины концентратора ветрового потока, равен 4 метрам; высота ротора равна 3 метрам), мощность, вырабатываемая генератором при использовании такого ветрового потока, в идеальном расчете будет равна:For example, under the same conditions as mentioned above (the rotor diameter, including the plates of the wind flow concentrator, is 4 meters; the rotor height is 3 meters), the power generated by the generator when using such a wind flow will be equal to:

0,593×(12 м² : 2)×(5×1,8)³=0,593×6×729=2593,782 Ватт0.593 × (12 m ² : 2) × (5 × 1.8) ³ = 0.593 × 6 × 729 = 2593.782 Watts

Графическое изображение увеличение коэффициента повышения скорости ветра внутри концентратора ветрового потока представлено на Фиг. 1.The graphic representation of the increase in the wind speed increase factor inside the wind flow concentrator is shown in FIG. one.

Поставленная задача - создание простой, технологичной и высокоэффективной конструкции фотоветровой автономной электростанции, решается тем, что предложенный концентратор ветрового потока устанавливается на раме, представляющей собой конструкцию из двух жестких колец, расположенных вертикально одно над другим и скрепленных между собой вертикальными стойками числом не менее трех. Верхние концы стоек связываются между собой жесткими балками так, чтобы жесткие балки проходили по радиусам верхнего кольца концентратора ветрового потока и скреплялись крепежной площадкой в центре верхнего кольца концентратора ветрового потока.The task is to create a simple, high-tech and highly efficient design of a photo-winding autonomous power station, solved by the fact that the proposed wind flow concentrator is mounted on a frame, which is a structure of two rigid rings arranged vertically one above the other and fastened together by vertical racks of at least three. The upper ends of the uprights are interconnected by rigid beams so that the rigid beams pass along the radii of the upper ring of the wind flow concentrator and are fastened with a mounting platform in the center of the upper ring of the wind flow concentrator.

Нижние концы стоек связываются между собой жесткими балками так, чтобы жесткие балки проходили по радиусам нижнего кольца концентратора ветрового потока и скреплялись крепежной площадкой в центре нижнего кольца концентратора ветрового потока.The lower ends of the uprights are interconnected by rigid beams so that the rigid beams pass along the radii of the lower ring of the wind flow concentrator and are fastened with a mounting platform in the center of the lower ring of the wind flow concentrator.

Вертикальные пластины концентратора ветрового потока (Фиг. 2, обозначение 3) устанавливаются внешними ребрами с равным шагом по окружности вокруг общей оси симметрии под углом 32-60 градусов к радиусам верхнего и нижнего колец концентратора ветрового потока и образуют внутренними ребрами цилиндрическую рабочую область при отношении внешнего диаметра концентратора ветрового потока к внутреннему диаметру концентратора ветрового потока как: от 1,5:1 до 2,5:1. Результатом работы предложенной конструкции является такое конфигурирование ветрового потока в рабочей области концентратора ветрового потока, что внутренняя зона концентратора ветрового потока четко разделяется на рабочую зону и нерабочую зоны (Фиг. 2).The vertical plates of the wind flow concentrator (Fig. 2, symbol 3) are installed with external ribs with equal pitch around the common axis of symmetry at an angle of 32-60 degrees to the radii of the upper and lower rings of the wind flow concentrator and form a cylindrical working area with internal edges the diameter of the wind flow concentrator to the inner diameter of the wind flow concentrator is as follows: from 1.5: 1 to 2.5: 1. The result of the proposed design is the configuration of the wind flow in the working area of the wind flow concentrator such that the inner zone of the wind flow concentrator is clearly divided into the working area and non-working area (Fig. 2).

В рабочей зоне происходит ускорение ветрового потока, направляемого на лопасти вертикально-осевого ротора, размещенного внутри концентратора ветрового потока.In the working area, there is acceleration of the wind flow directed to the blades of a vertical-axial rotor placed inside the hub of the wind flow.

Нерабочая зона предназначена для того, чтобы отвести в сторону часть ветрового потока и не допустить его воздействия на те лопасти вертикально-осевого ротора, которые движутся по окружности, возвращаясь после окончания воздействия на них ветрового потока в рабочей зоне концентратора ветрового потока.The non-working zone is intended to set aside a part of the wind flow and prevent its impact on the blades of the vertical-axial rotor, which move around the circumference, returning after the end of the impact on them of the wind flow in the working zone of the wind flow hub.

Изменением угла установки вертикальных пластин концентратора ветрового потока (Фиг. 2, обозначение 3) можно регулировать конфигурацию ветрового потока в рабочей области концентратора ветрового потока для более тонкой и эффективной настройки под конкретный вертикально-осевой ротор, установленный внутри рабочей области концентратора ветрового потока.By changing the installation angle of the vertical plates of the wind flow concentrator (Fig. 2, symbol 3), you can adjust the wind flow configuration in the working area of the wind flow concentrator for a more subtle and effective adjustment to a specific vertical-axial rotor installed inside the working area of the wind flow concentrator.

Внутри концентратора ветрового потока располагается вертикально-осевой ротор, состоящий из вертикально расположенного вала вертикально-осевого ротора с тремя или более консолями (Фиг. 2, обозначение 2), установленными перпендикулярно оси вала вертикально-осевого ротора. На консолях параллельно оси вала вертикально-осевого ротора располагаются три или более лопастей парусного типа (Фиг. 2, обозначение 4), каждая из которых представляет собой часть вертикального цилиндра, ограниченную углом менее 180°, с вершиной в центре вертикальной оси цилиндра. Лопасти парусного типа размещены на консолях с общим для всех лопастей постоянным углом атаки, составляющим от 32 до 60 градусов между хордой сегмента цилиндра лопасти и консолью, на которой она установлена, в точке их пересечения; отличающийся тем, что устанавливается внутри концентратора ветрового потока, внутренняя часть которого разделяется на рабочую зону и нерабочую зону.Inside the wind flow concentrator there is a vertical-axial rotor consisting of a vertically located shaft of a vertical-axial rotor with three or more consoles (Fig. 2, designation 2) mounted perpendicular to the axis of the shaft of the vertical-axial rotor. On the consoles parallel to the axis of the shaft of the vertical-axial rotor are three or more blades of the sailing type (Fig. 2, symbol 4), each of which is part of a vertical cylinder, limited to an angle of less than 180 °, with a top in the center of the vertical axis of the cylinder. The blades of the sailing type are placed on consoles with a constant angle of attack common to all blades, ranging from 32 to 60 degrees between the chord of the blade cylinder segment and the console on which it is installed, at the point of their intersection; characterized in that it is installed inside a wind flow concentrator, the inside of which is divided into a work zone and a non-work zone.

Такое сочетание вертикальных пластин концентратора ветрового потока (Фиг. 2, обозначение 3) и вала вертикально-осевого ротора с консолями (Фиг. 2, обозначение 2), на которых укреплены лопасти парусного типа (Фиг. 2, обозначение 4), имеет то преимущество, что лопасти парусного типа (Фиг. 2, обозначение 4), каждая из которых представляет собой часть цилиндра, ограниченную углом менее 180°, с вершиной в центре вертикальной оси цилиндра, размещенные на консолях с общим для всех лопастей постоянным углом атаки, составляющим от 32 до 60 градусов между хордой сегмента цилиндра лопасти и консолью, под воздействием ветрового потока в рабочей зоне отнимают у ветрового потока максимальное количество кинетической энергии, а при прохождении через нерабочую зону не только не встречают лобового сопротивления ветрового потока, но и в соответствии с законом Бернулли получают дополнительный импульс за счет подъемной силы, возникающей с тыльной стороны лопасти парусного типа, которая движется через нерабочую зону.This combination of vertical plates of the wind flow concentrator (Fig. 2, symbol 3) and the shaft of a vertical-axial rotor with consoles (Fig. 2, symbol 2), on which sailing-type blades are fixed (Fig. 2, symbol 4), has the advantage that the blades of the sailing type (Fig. 2, symbol 4), each of which is a part of a cylinder, limited to an angle of less than 180 °, with a top in the center of the vertical axis of the cylinder, placed on consoles with a common angle of attack for all blades from 32 to 60 degrees between the chord The segments of the blade cylinder and the console, under the influence of the wind flow in the working area, take away the maximum amount of kinetic energy from the wind flow, and when passing through the non-working zone not only do not meet the frontal resistance of the wind flow, they also receive an additional impetus due to lifting forces arising from the back of the sailing-type blade, which moves through the non-working zone.

Таким образом предлагаемая полезная модель позволяет с максимальной эффективностью использовать ветровой поток с любых направлений без дополнительных приспособлений.Thus, the proposed utility model allows using wind flow with any efficiency from any direction without additional devices.

Работе фотоветровой автономной электростанции не могут препятствовать осадки в виде дождя, снега, льда, т.к. конструкция фотоветровой автономной электростанции не содержит горизонтальных поверхностей, на которых способны накапливаться осадки и тем самым блокировать вращение вертикально-осевого ротора.The operation of the photo-autonomous power station cannot be prevented by precipitation in the form of rain, snow, ice, because The design of the photovoltaic autonomous power station does not contain horizontal surfaces on which sediments are able to accumulate and thereby block the rotation of the vertical-axial rotor.

Вал вертикально-осевого ротора с консолями (Фиг. 2, обозначение 2), на которых укреплены лопасти парусного типа (Фиг. 2, обозначение 4) располагается внутри концентратора ветрового потока так, что верхний и нижний концы вала вертикально-осевого ротора с консолями, на которых укреплены лопасти парусного типа, опираются на 2 (два) магнитных подвеса: по одному магнитному подвесу на верхней оконечности вала вертикально-осевого ротора и на нижней оконечности вала вертикально-осевого ротора. Каждый из магнитных подвесов представляет собой 2 (два) взаимно отталкивающихся постоянных магнита, выполненных в форме дисков с отверстием в центре каждого диска. Отверстия в центре каждого диска служат для крепления дисков постоянных магнитов к оси вала вертикально-осевого ротора.The shaft of a vertical-axial rotor with consoles (Fig. 2, reference 2), on which sailing-type blades are fixed (Fig. 2, designation 4) is located inside the hub of the wind flow so that the upper and lower ends of the shaft are a vertical-axial rotor with consoles, on which sailing type blades are strengthened, they are supported on 2 (two) magnetic suspensions: one magnetic suspension each at the upper end of the shaft of the vertical-axial rotor and at the lower end of the shaft of the vertical-axial rotor. Each of the magnetic suspensions consists of 2 (two) mutually repellent permanent magnets made in the form of disks with a hole in the center of each disk. The holes in the center of each disk are used to attach the disks of permanent magnets to the axis of the shaft of a vertical-axial rotor.

Верхний магнитный подвес крепится к верхнему концу вала вертикально-осевого ротора в месте схождения жестких балок радиусов верхнего кольца концентратора ветрового потока. Нижний магнитный подвес крепится к нижнему концу вала вертикально-осевого ротора в месте схождения жестких балок радиусов нижнего кольца концентратора ветрового потока.The upper magnetic suspension is attached to the upper end of the shaft of the vertical-axial rotor at the point of convergence of the hard beams of the radii of the upper ring of the wind flow concentrator. The lower magnetic suspension is attached to the lower end of the shaft of the vertical-axial rotor at the point of convergence of the hard beams of the radii of the lower ring of the wind flow concentrator.

Вертикально-осевой вал ротора проходит через отверстие в центре нижнего магнитного подвеса и с помощью муфты жестко соединяется с входным валом мультипликатора. Выходной вал мультипликатора с помощью муфты жестко соединяется с валом асинхронного электрогенератора.The vertical-axial rotor shaft passes through the hole in the center of the lower magnetic suspension and is rigidly connected with the input shaft of the multiplier by means of a coupling. The output shaft of the multiplier by means of the coupling is rigidly connected to the shaft of the asynchronous electric generator.

Магнитные подвесы обеспечивают отказ от использования традиционных подшипников (шариковых или роликовых), что ведет к увеличению срока службы вращающихся частей ротора фотоветровой автономной электростанции; обеспечивают уменьшение шума во время вращения вертикально-осевого ротора фотоветровой автономной электростанции; обеспечивают уменьшение потерь крутящего момента при передаче крутящего момента с вала вертикально-осевого ротора на вал мультипликатора; обеспечивают значительное снижение расходов на обслуживание вращающихся частей ротора (смазка).Magnetic suspensions ensure that traditional bearings (ball or roller) are not used, which leads to an increase in the service life of the rotating parts of the rotor of a photothermal autonomous power station; provide noise reduction during rotation of the vertical-axial rotor of the photoelectric autonomous power station; provide a reduction in the loss of torque during the transmission of torque from the shaft of the vertical-axial rotor to the shaft of the multiplier; provide a significant reduction in maintenance costs of rotating parts of the rotor (lubrication).

Сила отталкивания постоянных магнитов в магнитных подвесах подбирается в соответствии с весом вертикально-осевого ротора фотоветровой автономной электростанции таким образом, чтобы обеспечить постоянную левитацию вертикально-осевого ротора фотоветровой автономной электростанции и исключить влияние силы трения на производительность вертикально-осевого ротора фотоветровой автономной электростанции.The repulsive force of permanent magnets in magnetic suspensions is selected in accordance with the weight of the vertical-axial rotor of the autonomous photovoltaic power station in such a way as to ensure constant levitation of the vertical-axial rotor of the autonomous photovoltaic power station and eliminate the influence of friction on the performance of the vertical-axial rotor of the autonomous photovoltage power station.

Кинетическая энергия ветрового потока преобразуется в электрическую энергию посредством асинхронного генератора на постоянных магнитах.The kinetic energy of the wind flow is converted into electrical energy by means of an asynchronous permanent magnet generator.

Вал асинхронного генератора на постоянных магнитах соединяется с валом вертикально-осевого ротора фотоветровой автономной электростанции через мультипликатор, передающий крутящий момент с вала вертикально-осевого ротора на вал асинхронного генератора на постоянных магнитах. Характеристики мультипликатора подбираются в соответствии с характеристиками асинхронного генератора, в соответствии с характеристиками вертикально-осевого ротора, в соответствии с показателями ветровой обстановки в месте функционирования фотоветровой автономной электростанции.The shaft of the asynchronous generator with permanent magnets is connected to the shaft of the vertical-axial rotor of the photoelectric autonomous power station through a multiplier that transmits torque from the shaft of the vertical-axial rotor to the shaft of the asynchronous generator with permanent magnets. The characteristics of the multiplier are selected in accordance with the characteristics of the asynchronous generator, in accordance with the characteristics of the vertical-axial rotor, in accordance with the indicators of the wind situation at the place of operation of the photo-volt autonomous power station.

Из всего перечисленного следует, что результативность работы предлагаемой полезной модели значительно выше, чем использование традиционных ветровых электрогенераторов, т.е. достигается основной полезный технический результат: уменьшаются потери при выработке электроэнергии за счет увеличения коэффициента использования энергии ветрового потока.From all of the above it follows that the performance of the proposed utility model is significantly higher than the use of traditional wind power generators, i.e. the main useful technical result is achieved: the losses in power generation are reduced by increasing the energy efficiency of the wind flow.

Использование солнечного светаUse of sunlight

Фотоэлектрические преобразователи утилизируют прямой и отраженный солнечный свет независимо от наличия пригодного для утилизации ветра. Для повышения эффективности работы фотоэлектрических преобразователей и снижения конечной себестоимости электростанции фотоэлектрические преобразователи размещены на одной стороне каждой из плоских направляющих поверхностей вертикальных пластин концентратора ветрового потока, а оборотные стороны направляющих поверхностей вертикальных пластин концентратора ветрового потока изготавливаются из светоотражающих материалов. Прямой солнечный свет преобразуется при его попадании непосредственно на фотоэлектрические преобразователи. Отраженный солнечный свет преобразуется после его отражения от оборотных сторон направляющих поверхностей вертикальных пластин концентратора ветрового потока, изготавливаемых из светоотражающих материалов.Photoelectric converters dispose of direct and reflected sunlight regardless of the availability of recyclable wind. To increase the efficiency of photovoltaic cells and reduce the final cost of a power station, photovoltaic cells are located on one side of each of the flat guide surfaces of the vertical plates of the wind flow concentrator, and the reverse sides of the guide surfaces of the vertical plates of the wind flow concentrator are made of reflective materials. Direct sunlight is converted when it hits directly to photoelectric converters. The reflected sunlight is transformed after it is reflected from the reverse sides of the guide surfaces of the vertical plates of the wind flow concentrator, made of reflective materials.

Схематическое изображение размещения фотоэлектрических преобразователей на плоских направляющих поверхностей вертикальных пластин концентратора ветрового потока представлено на Фиг. 3.A schematic representation of the placement of photoelectric converters on the flat guide surfaces of the vertical plates of the wind flow concentrator is shown in FIG. 3

Вертикально-осевой ротор, установленный внутри концентратора ветрового потока, соединенный с валом асинхронного электрогенератора на постоянных магнитах через мультипликатор и комплект фотоэлектрических преобразователей являются источниками выработки электроэнергии и работают независимо друг от друга, отдавая выработанную энергию в банк аккумуляторов через гибридный (солнечно-ветровой) контроллер заряда аккумуляторов. Параметры характеристик гибридного (солнечно-ветрового) контроллера заряда аккумуляторов подбираются в соответствии, во-первых, с совокупной мощностью ветровой и солнечной генерации; во-вторых, с емкостью банка аккумуляторов.A vertical-axial rotor mounted inside a wind flow concentrator, connected to the shaft of an asynchronous electric generator with permanent magnets through a multiplier and a set of photoelectric converters are sources of electricity generation and operate independently of each other, transferring the generated energy to the battery bank via a hybrid (solar-wind) controller battery charge. The parameters of the characteristics of the hybrid (solar-wind) battery charge controller are selected in accordance, firstly, with the combined power of wind and solar generation; secondly, with the capacity of the battery bank.

Функции гибридного (солнечно-ветрового) контроллера заряда аккумуляторов заключаются в том, чтобы:The functions of the hybrid (solar-wind) battery charge controller are to:

- преобразовать трехфазный электрический ток, поступающий от электрогенератора, соединенного через мультипликатор с вертикально-осевым ротором, в постоянный ток с заданным напряжением, пригодным для зарядки банка аккумуляторов;- convert a three-phase electric current, coming from an electric generator connected through a multiplier to a vertical-axial rotor, into a direct current with a given voltage suitable for charging the battery bank;

- преобразовать постоянный ток, поступающий от комплекта фотоэлектрических преобразователей, в постоянный ток с заданным напряжением, пригодным для зарядки банка аккумуляторов;- convert direct current from a set of photoelectric converters into direct current with a given voltage suitable for charging the battery bank;

- синхронизировать параметры постоянного электрического тока, преобразованного из трехфазного электрического тока, поступающего от электрогенератора, соединенного посредством мультипликатора с вертикально-осевым ротором, и параметры постоянного тока, поступающего от комплекта фотоэлектрических преобразователей;- synchronize the parameters of direct electric current converted from a three-phase electric current supplied from an electric generator connected by means of a multiplier with a vertical-axial rotor, and parameters of direct current coming from a set of photoelectric converters;

- контролировать уровень зарядки аккумуляторных батарей, не допуская их критического перезаряда и не допуская их критического переразряда;- to control the level of charging of batteries, preventing them from a critical overcharge and preventing them from critical overdischarge;

- в случае выработки фотоветровой автономной электростанцией избыточного количества электроэнергии, утилизировать избыточное количество электроэнергии.- in the case of the production of an autonomous power photoelectric power station of an excess amount of electricity, utilize an excess amount of electricity.

Инвертор предназначен для того, чтобы потребитель использовал накопленную в банке аккумуляторов электроэнергию в соответствии с параметрами тех приборов, которые потребляют эту электроэнергию. Инвертор по желанию потребителя подбирается таким образом, чтобы преобразовывать постоянный ток, поступающий от аккумуляторов, в переменный однофазный или в переменный трехфазный ток с частотой, применяемой в приборах потребителя: 50 Герц или 60 Герц.The inverter is designed to ensure that the consumer uses the electricity stored in the battery bank in accordance with the parameters of those devices that consume this electricity. At the request of the consumer, the inverter is selected in such a way as to convert the direct current coming from the batteries into alternating single-phase or alternating three-phase current with a frequency used in the consumer's devices: 50 Hertz or 60 Hertz.

Параметры банка аккумуляторов подбираются таким образом, чтобы обеспечить потребителю необходимый запас электроэнергии в течение времени, желательного для потребителя. Кроме того, параметры банка аккумуляторов подбираются в соответствии с техническими параметрами контроллера заряда аккумуляторов и в соответствии с техническими параметрами инвертора.The battery bank parameters are selected in such a way as to provide the consumer with the necessary supply of electricity for the time desired by the consumer. In addition, the battery bank parameters are selected in accordance with the technical parameters of the battery charge controller and in accordance with the technical parameters of the inverter.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Фотоветровая автономная электростанция предназначена для использования в условиях дефицита электроэнергии в таких местах, как: объекты спецназначения, требующие автономного энергообеспечения (маяки и радиомаяки; пограничные заставы и пограничные посты; стационарные базы и мобильные группы МЧС; автоматизированные радиолокационные посты; автоматизированные аэронавигационные посты; опорные пункты навигационных спутниковых систем; автоматизированные метеорологические посты); энергообеспечение объектов жилищно-коммунального хозяйства; энергообеспечение сельскохозяйственных объектов; энергообеспечение удаленных туристических, рыболовных и охотничьих баз; энергообеспечение заповедников, заказников и национальных парков; энергообеспечение систем сотовой связи и интернета.The photovoltaic autonomous power station is intended for use in conditions of a shortage of electricity in places such as: special purpose objects requiring autonomous power supply (beacons and radio beacons; border outposts and border posts; fixed bases and mobile Emergency Situations; automated radar posts; automated air navigation posts; support points navigation satellite systems; automated meteorological posts); energy supply of housing and communal services; energy supply of agricultural facilities; power supply of remote tourist, fishing and hunting bases; power supply of reserves, zakazniks and national parks; power supply systems of cellular communication and the Internet.

Claims

1. Photoelectric autonomous power station containing a vertical-axial rotor on magnetic suspensions and a wind flow concentrator, while the vertical-axial rotor on magnetic suspensions is installed inside a wind flow concentrator, which is a rigid vertical plate, and is connected to a shaft of an asynchronous electric generator with permanent magnets, and from a group of photoelectric converters placed on one side of each of the flat guide surfaces of rigid vertical plates of a hub smooth flow.

2. Power plant under item 1, characterized in that the rigid vertical plates of the wind flow concentrator are installed at an angle of 32-60 degrees to the radius of the vertical-axial rotor.

3. The power plant under item 1, characterized in that the magnetic suspensions are mutually repelling permanent magnets, made in the form of disks with a hole in the middle of each disk for attaching permanent magnets, made in the form of disks, to the shaft of a vertical-axial rotor.

4. The power plant of claim. 1, characterized in that the reverse sides of the guide surfaces of the rigid vertical plates of the wind flow concentrator are made of reflective materials.