RU206721U1 - Auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator - Google Patents
Auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU206721U1 RU206721U1 RU2021112698U RU2021112698U RU206721U1 RU 206721 U1 RU206721 U1 RU 206721U1 RU 2021112698 U RU2021112698 U RU 2021112698U RU 2021112698 U RU2021112698 U RU 2021112698U RU 206721 U1 RU206721 U1 RU 206721U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- rotor
- shaft
- rotors
- generator
- Prior art date
Links
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 title claims description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 18
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 10
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009666 qualitative growth Effects 0.000 description 1
- 230000009663 quantitative growth Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having a plurality of rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области ветроэнергетики и может быть использована в автономных ветроэнергетических установках для повышения КПД и стабилизации выходного напряжения генератора в регулируемом диапазоне в условиях естественной нестабильности ветрового потока атмосферного приземного слоя.Техническим результатом полезной модели является повышение КПД с созданием энергоэффективной автоадаптивной системы стабилизации выходного напряжения генератора автономной ветроэнергетической установки в условиях естественной нестабильности ветрового потока атмосферного приземного слоя.Автоадаптивная система стабилизации вырабатываемого напряжения ветрогенератора состоит из шлицевого вала 1, на котором жестко крепится «ведущий» ротор 2. На валу 1 внутренним кольцом по прессовой посадке устанавливается радиальный подшипник 3, на внешнее кольцо которого запрессовывается «ведомый» ротор 4. Между роторами 2 и 4 располагается статор 5 (катушки не отображены), закрепленный на трех неподвижных осях 6. На валу 1 по шлицевому соединению с возможностью осевого смещения в обоих направлениях крепится ветроколесо, состоящее из корпуса 7 и лопастей 8. Усилие реверсной пружины 9 регулируется ее длиной, жесткостью и винтом 10. В роторах 2, 4 и в корпусе 7 по периметру, с чередованием полюсов располагаются ряды постоянных магнитов 11, 12 и 13 соответственно, причем магнитные ряды 11 и 13 располагаются одноименными полюсами друг напротив друга.The utility model relates to the field of wind energy and can be used in autonomous wind power plants to increase the efficiency and stabilize the generator output voltage in an adjustable range under conditions of natural instability of the wind flow of the atmospheric surface layer. The technical result of the utility model is to increase the efficiency with the creation of an energy-efficient auto-adaptive output voltage stabilization system. generator of an autonomous wind power plant in conditions of natural instability of the wind flow of the atmospheric surface layer. The auto-adaptive system of stabilization of the generated voltage of the wind generator consists of a splined shaft 1, on which the "driving" rotor is rigidly attached 2. On the shaft 1 with an inner ring on a press fit, a radial bearing 3 is installed, on the outer ring of which the "driven" rotor 4 is pressed in. Between the rotors 2 and 4 is the stator 5 (the coils are not shown), fixed on three fixed axles 6. On the shaft 1 along a spline connection with the possibility of axial displacement in both directions, a wind wheel is attached, consisting of a housing 7 and blades 8. The force of the reverse spring 9 is regulated by its length, stiffness and screw 10. In rotors 2, 4 and in the housing 7 along the perimeter, with the rows of permanent magnets 11, 12 and 13, respectively, are located by alternating poles, and the magnetic rows 11 and 13 are located with the same poles opposite each other.
Description
Полезная модель относится к области ветроэнергетики и может быть использована в автономных ветроэнергетических установках для повышения КПД и стабилизации выходного напряжения генератора в регулируемом диапазоне в условиях естественной нестабильности ветрового потока атмосферного приземного слоя.The utility model relates to the field of wind energy and can be used in autonomous wind power plants to increase the efficiency and stabilize the generator output voltage in an adjustable range under conditions of natural instability of the wind flow of the atmospheric surface layer.
Известен двухроторный ветрогенератор (RU №2366829 от 07.04.2008) содержащий два ветроколеса, вращающиеся в разные стороны, неподвижную статорную обмотку соленоидного типа, намотанную вокруг кольцевого сердечника из ферромагнитного материала и закрепленную наружной стороной в корпусе, а также два ротора из немагнитного материала, имеющих форму дисков и расположенных соосно. На каждом из роторов равномерно распределено одинаковое количество постоянных магнитов, имеющих Г-образную форму, причем полюса магнитов, расположенных на каждом из роторов, имеют одинаковую полярность, а полюса магнитов, расположенных на разных роторах, направлены разнополярно друг другу. Каждый из постоянных магнитов выполнен с возможностью вращения полюсов вокруг половины незакрепленной в корпусе обмотки. Каждый ротор соединен с ветроколесом при помощи своего вала, вращающегося в подшипниковых опорах, закрепленных в корпусе.Known two-rotor wind generator (RU No. 2366829 from 07.04.2008) containing two wind wheels rotating in different directions, a stationary stator winding of the solenoid type, wound around an annular core made of ferromagnetic material and fixed with the outer side in the housing, as well as two rotors made of non-magnetic material having the shape of the disks and located coaxially. On each of the rotors, the same number of L-shaped permanent magnets is evenly distributed, and the poles of the magnets located on each of the rotors have the same polarity, and the poles of the magnets located on different rotors are directed oppositely to each other. Each of the permanent magnets is made with the possibility of rotation of the poles around half of the winding not fixed in the housing. Each rotor is connected to the wind wheel by means of its own shaft rotating in bearing supports fixed in the housing.
Недостатком приведенной выше конструкции является отсутствие системы стабилизации вырабатываемого ветрогенератором напряжения. Соосное расположение двух, вращающихся в разные стороны, ветроколес. При данном расположении неизбежно будет сказываться аэродинамическое влияние первого ветроколеса на второе ослаблением и повышенной степенью турбулизации возникающего за ним потока, что, помимо снижения частоты вращения второго ветроколеса, уменьшающей суммарный КПД ветрогенератора, также будет приводить, вследствие количественного и качественного разрастания зон повышенного и пониженного давления за первым ветроколесом, к его неравномерному вращению, неизбежно отражаясь и на общем качестве вырабатываемого ветрогенератором напряжения.The disadvantage of the above design is the lack of a stabilization system for the voltage generated by the wind generator. Coaxial arrangement of two wind turbines rotating in opposite directions. With this arrangement, the aerodynamic effect of the first wind turbine will inevitably affect the second by a weakening and increased turbulence of the flow arising behind it, which, in addition to reducing the speed of the second wind wheel, which reduces the total efficiency of the wind generator, will also lead, due to the quantitative and qualitative growth of zones of high and low pressure behind the first wind wheel, to its uneven rotation, inevitably affecting the overall quality of the voltage generated by the wind generator.
Известен стабилизированный вентильный аксиально-радиальный ветрогенератор постоянного тока (RU №2689211 от 22.03.2018), содержащий статор, основание которого выполнено в форме неподвижной платформы, жестко закрепленной на штанге-держателе, и ротор, внешняя боковая поверхность которого выполнена с лопатками изогнутой формы, а передняя часть ротора выполнена с обтекателем и входными вентиляционными отверстиями расположенными вокруг обтекателя по окружности с центром на оси симметрии ротора. Ротор закреплен на оси. На неподвижной платформе жестко закреплен выходной трехфазный двухполупериодный выпрямитель. Ось выполнена неподвижной, с буртиком в средней части, и запрессована в отверстие, выполненное в центре неподвижной платформы, где жестко закреплен аксиальный магнитопровод якоря основного генератора с трехфазной обмоткой и регулятор напряжения, вход которого подключен к выходу выходного трехфазного выпрямителя. На неподвижной оси жестко закреплен радиальный магнитопровод индуктора возбудителя, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к выходу регулятора напряжения согласно с трехфазной обмоткой якоря основного генератора. В передней части внутренней полости ротора жестко закреплен радиальный магнитопровод якоря возбудителя, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря возбудителя, а в задней части внутренней полости ротора жестко закреплен аксиальный магнитопровод индуктора основного генератора, в пазы которого со стороны аксиального магнитопровода его якоря уложена однофазная обмотка возбуждения, подключенная к выходу выпрямителя. Ротор установлен на оси, выполненной неподвижной, посредством диска, закрепленного во внутренней полости аксиального магнитопровода индуктора, и выполненного с выходными вентиляционными отверстиями по окружности с центром на оси симметрии ротора в непосредственной близости с диодами многофазного двухполупериодного выпрямителя, и с расточкой в его центральной части, в которую уложено наружное кольцо заднего подшипника, внутреннее кольцо которого установлено с натягом в средней части неподвижной оси. Задний подшипник закреплен от перемещения в осевом направлении буртиком и втулкой, установленной на оси, выполненной неподвижной, между задним подшипником и радиальным магнитопроводом индуктора возбудителя. Задняя часть обтекателя выполнена с расточкой, в которую уложено наружное кольцо переднего подшипника, внутреннее кольцо которого закреплено с натягом в передней части оси, выполненной неподвижной.Known is a stabilized valve axial-radial DC wind generator (RU No. 2689211 dated 03.22.2018), containing a stator, the base of which is made in the form of a stationary platform rigidly fixed to a rod-holder, and a rotor, the outer side surface of which is made with curved blades, and the front part of the rotor is made with a fairing and inlet ventilation openings located around the fairing in a circle centered on the axis of symmetry of the rotor. The rotor is fixed on the axle. An output three-phase full-wave rectifier is rigidly fixed on a stationary platform. The axis is made stationary, with a shoulder in the middle part, and is pressed into a hole made in the center of the stationary platform, where the axial magnetic circuit of the armature of the main generator with a three-phase winding and a voltage regulator are rigidly fixed, the input of which is connected to the output of the output three-phase rectifier. A radial magnetic core of the exciter inductor is rigidly fixed on the stationary axis, in the grooves of which a single-phase excitation winding of the exciter is laid, connected to the output of the voltage regulator in accordance with the three-phase armature winding of the main generator. In the front part of the inner cavity of the rotor, the radial magnetic circuit of the exciter armature is rigidly fixed, in the grooves of which the multiphase winding of the exciter armature is laid, and in the rear part of the inner cavity of the rotor the axial magnetic circuit of the main generator inductor is rigidly fixed, in the slots of which a single-phase excitation winding is laid on the side of the axial magnetic circuit of its armature connected to the rectifier output. The rotor is mounted on an axis made stationary by means of a disk fixed in the inner cavity of the axial magnetic circuit of the inductor and made with outlet ventilation holes in a circle centered on the axis of symmetry of the rotor in close proximity to the diodes of a multiphase full-wave rectifier, and with a bore in its central part, in which the outer ring of the rear bearing is laid, the inner ring of which is installed with an interference fit in the middle part of the fixed axle. The rear bearing is secured against movement in the axial direction by a shoulder and a bushing installed on the axis, made stationary, between the rear bearing and the radial magnetic circuit of the exciter inductor. The rear part of the fairing is made with a bore, into which the outer ring of the front bearing is laid, the inner ring of which is fixed with an interference fit in the front part of the axle, which is made stationary.
Недостатком приведенной выше конструкции является ее технологическая сложность, требующая для стабилизации вырабатываемого напряжения дополнительных энергозатрат, при этом повышение КПД достигается только за счет вентиляционных отверстий.The disadvantage of the above design is its technological complexity, which requires additional energy consumption to stabilize the generated voltage, while the increase in efficiency is achieved only due to the ventilation holes.
Наиболее близким по технической сущности прототипом является двухроторный ветрогенератор (RU №2433301 от 03.11.2009), состоящий из статора и двух роторов. Внутри статора находятся основной ротор и дополнительно введенный регулирующий ротор, имеющие возможность поворачиваться относительно друг друга. Регулирующий и основной роторы через конические шестерни связаны с осями лопастей ветроколеса. Регулирование угла атаки лопасти происходит благодаря повороту регулирующего ротора относительно основного путем шунтирования обмотки регулирующего ротора. При этом регулирующий ротор поворачивается относительно основного ротора и поворачивает шестерню, связанную с лопастью ветроколеса, изменяя угол атаки лопасти.The closest in technical essence to the prototype is a two-rotor wind generator (RU # 2433301 from 03.11.2009), consisting of a stator and two rotors. Inside the stator there is a main rotor and an additionally introduced regulating rotor, which have the ability to rotate relative to each other. The regulating and main rotors are connected to the axes of the propeller blades through bevel gears. The blade angle of attack is regulated by turning the regulating rotor relative to the main one by shunting the regulating rotor winding. In this case, the regulating rotor turns relative to the main rotor and turns the gear associated with the wind wheel blade, changing the angle of attack of the blade.
Недостатком приведенного выше аналога является его низкая энергоэффективность вследствие наличия систем контроля и регулирования шунтирования обмотки регулирующего ротора за счет относительного поворота которого и происходит регулирование частоты вращения вала ветрогенератора путем изменения угла атаки лопасти, что требует дополнительных энергозатрат.The disadvantage of the above analogue is its low energy efficiency due to the presence of control and regulation systems for shunting the winding of the regulating rotor due to the relative rotation of which the rotation frequency of the wind generator shaft is regulated by changing the angle of attack of the blade, which requires additional energy consumption.
Техническим результатом полезной модели является повышение КПД с созданием энергоэффективной автоадаптивной системы стабилизации выходного напряжения генератора автономной ветроэнергетической установки в условиях естественной нестабильности ветрового потока атмосферного приземного слоя.The technical result of the utility model is to increase the efficiency with the creation of an energy-efficient auto-adaptive system for stabilizing the output voltage of the generator of an autonomous wind power plant in conditions of natural instability of the wind flow of the atmospheric surface layer.
Технический результат достигается тем, что автоадаптивная система стабилизации вырабатываемого напряжения ветрогенератора состоящая из вала с расположенными на нем роторами, статором и ветроколесом, согласно полезной модели, она выполнена на одном валу, с «ведущим» и «ведомым» роторами и с расположенным между ними статором, с системой возбуждения состоящей из постоянных магнитов, установленных в роторах и корпусе ветроколеса с чередованием полюсов, при этом постоянные магниты «ведомого» ротора и ветроколеса расположены одноименными полюсами друг напротив друга, причем «ведущий» ротор, вращающийся синхронно с ветроколесом, установлен жестко на валу, а «ведомый», с возможностью углового смещения в обоих направлениях, закреплен на валу на радиальном подшипнике, при этом ветроколесо имеет возможность смещаться вдоль оси вращения вала как в прямом, под действием ветровой нагрузки, так и в обратном, под действием реверсной пружины, направлениях.The technical result is achieved by the fact that the auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator, consisting of a shaft with rotors located on it, a stator and a wind wheel, according to the utility model, it is made on one shaft, with a "leading" and "driven" rotors and with a stator located between them , with an excitation system consisting of permanent magnets installed in the rotors and the wind wheel housing with alternating poles, while the permanent magnets of the "driven" rotor and the wind wheel are located with the same poles opposite each other, and the "driving" rotor, rotating synchronously with the wind wheel, is rigidly mounted on shaft, and the "driven", with the possibility of angular displacement in both directions, is fixed on the shaft on a radial bearing, while the wind wheel can be displaced along the axis of rotation of the shaft both in the forward direction, under the action of wind load, and in the opposite direction, under the action of the reverse spring , directions.
Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.
На Фиг. 1 изображен общий вид ветрогенератора. На Фиг. 2 общий вид в разрезе. На Фиг. 3 общий вид расположения магнитной системы ветрогенератора: ветроколесо - «ведомый» - «ведущий» роторы. На Фиг. 4. показано относительное расположение магнитных систем двухроторного генератора. На фиг. 5 (а, 6, в, г) показаны фрагменты относительного положения магнитных систем роторов с переменным углом β° при проведении замеров. На Фиг. 6 представлен сводный экспериментальный график полученной зависимости изменения величины вырабатываемого напряжения двухроторным генератором для различных частот вращения в зависимости от величины угла (β°) смещения «ведомого» ротора относительно «ведущего». Для удобства и наглядности изображения буквенное обозначение северного и южного полюсов магнитов заменены на знаки «+» и « - ».FIG. 1 shows a general view of a wind generator. FIG. 2 is a general sectional view. FIG. 3 general view of the location of the magnetic system of the wind generator: wind wheel - "driven" - "driving" rotors. FIG. 4. shows the relative position of the magnetic systems of the two-rotor generator. FIG. 5 (a, 6, c, d) show fragments of the relative position of the magnetic systems of rotors with a variable angle β ° during measurements. FIG. 6 shows a summary experimental graph of the obtained dependence of the change in the magnitude of the generated voltage by a two-rotor generator for different speeds depending on the value of the angle (β °) of the displacement of the "driven" rotor relative to the "master". For convenience and clarity of the image, the letter designation of the north and south poles of the magnets has been replaced by the signs "+" and "-".
Автоадаптивная система стабилизации вырабатываемого напряжения ветрогенератора состоит из шлицевого вала 1 (Фиг. 2), на котором жестко крепится «ведущий» ротор 2. На валу 1, внутренним кольцом по прессовой посадке, устанавливается радиальный подшипник 3 на внешнее кольцо которого запрессовывается «ведомый» ротор 4. Между роторами 2 и 4 располагается статор 5 (катушки не отображены), закрепленный на трех неподвижных осях 6. На валу 1, по шлицевому соединению с возможностью осевого смещения в обоих направлениях, крепится ветроколесо, состоящее из корпуса 7 и лопастей 8. Усилие реверсной пружины 9 регулируется ее длиной, жесткостью и винтом 10. В роторах 2, 4 и в корпусе 7, по периметру, с чередованием полюсов, располагаются ряды постоянных магнитов 11, 12 и 13 соответственно, причем магнитные ряды 11 и 13 располагаются одноименными полюсами друг напротив друга.The auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator consists of a splined shaft 1 (Fig. 2), on which the "driving" rotor is rigidly attached 2. On the
Известно, что сила ветра является величиной непостоянной. Соответственно основной проблемой ветрогенераторов является неравномерность выдачи электроэнергии в сеть или непосредственно потребителю на различных временных интервалах в течение суток, месяца или года, что требует в свою очередь существенных затрат на установку дополнительного периферийного оборудования для контроля и стабилизации вырабатываемого напряжения. С учетом того, что существующая энергосистема сама имеет пики и провалы энергопотребления, то подключение значительной доли ветрогенерующих установок в сеть может вызвать дестабилизацию ее работы. Предлагаемая автоадаптивная система стабилизации вырабатываемого напряжения ветрогенератора позволяет с одной стороны повысить КПД ветрогенератора, за счет установки второго ротора, а с другой стороны стабилизировать в настраиваемом диапазоне неизбежные скачки и провалы вырабатываемого ветрогенератором напряжения вследствие естественной нестабильности набегающего атмосферного воздушного потока, повысив тем самым стабильность и степень прогнозируемости получаемых конечных выходных характеристик ветрогенератора по вырабатываемому напряжению.It is known that the strength of the wind is not constant. Accordingly, the main problem of wind generators is the uneven supply of electricity to the network or directly to the consumer at different time intervals during the day, month or year, which, in turn, requires significant costs for the installation of additional peripheral equipment to control and stabilize the generated voltage. Taking into account the fact that the existing power system itself has peaks and dips in energy consumption, the connection of a significant share of wind power plants to the network can cause destabilization of its operation. The proposed auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator allows, on the one hand, to increase the efficiency of the wind generator by installing a second rotor, and on the other hand, to stabilize in the adjustable range the inevitable surges and dips of the voltage generated by the wind generator due to the natural instability of the incoming atmospheric air flow, thereby increasing the stability and degree of predictability of the resulting final output characteristics of the wind generator in terms of the generated voltage.
Работа автоадаптивной системы стабилизации вырабатываемого напряжения ветрогенератора основана на эффекте изменения величины вырабатываемого напряжения двухроторного генератора в зависимости от относительного угла смещения одного из роторов.The operation of an auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of a wind generator is based on the effect of changing the magnitude of the generated voltage of a two-rotor generator depending on the relative displacement angle of one of the rotors.
Как показала практика, установка второго ротора, вращающегося в одну сторону синхронно с первым, при соблюдении условия В=Г и относительного расположения магнитных систем согласно Фиг. 4. (разноименными полюсами друг напротив друга), увеличивает вырабатываемое генератором напряжение в два раза по сравнению с однороторной системой.As practice has shown, the installation of the second rotor rotating in one direction synchronously with the first, subject to the condition B = G and the relative position of the magnetic systems according to FIG. 4. (opposite poles opposite each other), doubles the voltage generated by the generator compared to a single rotor system.
Если во время работы генератора один из роторов, при вращении обоих роторов в одном направлении с одинаковой частотой, начинать постепенно смещать по/против направлению/направления вращения относительно другого на определенный угол β°, то вырабатываемое напряжение начинает падать, достигая минимального значения, когда магниты в роторах будут находиться одноименными полюсами друг напротив друга. Для установления зависимости изменения вырабатываемого напряжения от угла смещения одного из роторов был проведен эксперимент. Суть его заключалась в снятии вырабатываемого генератором напряжения в зависимости от изменения угла β° (на Фиг. 4 β=0°) с приращением Δ=2,5° поворота «ведомого» 4 ротора относительно «ведущего» 2. Δ=2,5° рассчитывалось исходя из соотношения 360°/n, где n - общее количества магнитных пар в обоих роторах. В нашем случае n=36. Соответственно полученное значение в 10° в дальнейшем разбивалось на равнозначные отрезки в 2,5° с целью удобства построения экспериментальной зависимости. На Фиг. 5 (а, 6, в, г) показаны фрагменты относительного положения магнитных систем роторов с переменным углом β° при проведении замеров.If, during the operation of the generator, one of the rotors, when both rotors rotate in the same direction with the same frequency, begin to gradually shift in / against the direction / direction of rotation relative to the other by a certain angle β °, then the generated voltage begins to fall, reaching a minimum value when the magnets in the rotors there will be poles of the same name opposite each other. An experiment was carried out to establish the dependence of the change in the generated voltage on the displacement angle of one of the rotors. Its essence was to remove the voltage generated by the generator depending on the change in the angle β ° (in Fig. 4 β = 0 °) with an increment Δ = 2.5 ° of rotation of the "driven" 4 rotor relative to the "leading" 2. Δ = 2.5 ° was calculated based on the ratio 360 ° / n, where n is the total number of magnetic pairs in both rotors. In our case, n = 36. Accordingly, the obtained value of 10 ° was further divided into equivalent segments of 2.5 ° for the convenience of constructing the experimental dependence. FIG. 5 (a, 6, c, d) show fragments of the relative position of the magnetic systems of rotors with a variable angle β ° during measurements.
На Фиг. 6 представлен сводный экспериментальный график полученной зависимости изменения величины вырабатываемого напряжения двухроторным генератором для различных частот вращения в зависимости от величины угла (β°) смещения «ведомого» ротора относительно «ведущего». Согласно полученным графикам, имеющим вид нормального распределения,FIG. 6 shows a summary experimental graph of the obtained dependence of the change in the magnitude of the generated voltage by a two-rotor generator for different speeds depending on the value of the angle (β °) of the displacement of the "driven" rotor relative to the "master". According to the obtained graphs, which have the form of a normal distribution,
четко видно, что максимальное (при β=0°) и минимальное (при β=10°) вырабатываемое напряжение соответствует положению магнитной системы, когда магниты, установленные в роторах, находятся разноименными (Фиг. 4) и соответственно одноименными (Фиг. 5, г) полюсами друг напротив друга.it is clearly seen that the maximum (at β = 0 °) and minimum (at β = 10 °) generated voltage corresponds to the position of the magnetic system, when the magnets installed in the rotors are opposite (Fig. 4) and, accordingly, of the same name (Fig. 5, d) poles opposite each other.
Автоадаптивная система стабилизации вырабатываемого напряжения ветрогенератора работает следующим образом. Набегающий воздушный поток, воздействуя на лопасти 8, закрепленные в корпусе 7 ветроколеса приводит во вращение вал 1 с расположенным на нем «ведущим» ротором 2 жестко связанного с валом 1, вращающегося синхронно с ветроколесом и который за счет сил притяжения возникающих при взаимодействии разноименных полюсов постоянных магнитов в рядах 11 и 12 (при А>Б, Фиг. 3) обеспечивает сцепление и вращение «ведомого» ротора 4. При увеличении скорости (давления) набегающего воздушного потока, ветроколесо, вращающееся синхронно с «ведущим» ротором, по шлицевому, или иному соединению обеспечивающему ему возможность смещения вдоль оси вращения в обоих направлениях, начинает смещаться в сторону «ведомого» ротора. С учетом того, что магнитные ряды 12 и 13 расположены друг к другу одноименными полюсами и при выполнении условия А<Б (Фиг. 3) и с дальнейшим уменьшением расстояния А вызванного всевозрастающим давлением ветрового потока, «ведомый» ротор, под воздействием первичной тангенциальной составляющей сил отталкивания между одноименными полюсами и в дальнейшем под воздействием вторичной, постепенно возрастающей составляющей силы притяжения между разноименными полюсами магнитов в рядах 12 и 13, начинает постепенно поворачиваться по/против направлению/направления вращения, тем самым постепенно изменяя угол положения «ведомого» ротора относительно «ведущего» одновременно компенсируя уменьшаемое вырабатываемое ветрогенератором напряжение возрастающей частотой вращения ветроколеса. Соответственно при снижении ветровой нагрузки, ветроколесо, за счет работы реверсной пружины 9, начинает смещаться в обратную сторону от «ведомого» ротора, постепенно уменьшая угол его смещения относительно «ведущего», тем самым компенсируя уменьшением частотой вращения ветроколеса увеличиваемое вырабатываемое напряжение ветрогенератора. Т.о. предлагаемая автоадаптивная система стабилизации вырабатываемого напряжения ветрогенератора стабилизирует вырабатываемое ветрогенератором напряжение за счет накладываемых в процессе работы друг на друга самокомпенсирующих циклов.The auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator works as follows. The oncoming air flow, acting on the
Технический результат достигается за счет того, что все элементы ветрогенератора выполнены на одном валу. При этом ветроколесо устанавливается на валу с возможностью смещения вдоль оси вращения в обоих направлениях, в одном направлении под воздействием ветровой нагрузки и в противоположном под воздействием реверсивной пружины. Система генератора, состоящая из неподвижного статора с катушками, «ведущего», вращающегося синхронно с ветроколесом и устанавливаемого жестко на валу, а также «ведомого», устанавливаемого на валу на радиальном подшипнике, роторов обеспечивает одновременно как повышение КПД, так и регулировку вырабатываемого напряжения методом углового смещения «ведомого» ротора относительно «ведущего» в зависимости от расстояния между магнитными системами «ведомого» ротора и ветроколеса.The technical result is achieved due to the fact that all elements of the wind generator are made on one shaft. In this case, the wind wheel is mounted on the shaft with the possibility of displacement along the axis of rotation in both directions, in one direction under the influence of the wind load and in the opposite direction under the influence of the reversing spring. The generator system, consisting of a stationary stator with coils, a "master" rotating synchronously with the wind wheel and mounted rigidly on the shaft, as well as a "slave" mounted on a shaft on a radial bearing, rotors provides both an increase in efficiency and regulation of the generated voltage by the method angular displacement of the "driven" rotor relative to the "driving", depending on the distance between the magnetic systems of the "driven" rotor and the propeller.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021112698U RU206721U1 (en) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | Auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021112698U RU206721U1 (en) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | Auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU206721U1 true RU206721U1 (en) | 2021-09-23 |
Family
ID=77862195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021112698U RU206721U1 (en) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | Auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU206721U1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2300201A1 (en) * | 1997-08-08 | 1999-02-18 | Zond Energy Systems, Inc. | Variable speed wind turbine generator |
| RU2433301C2 (en) * | 2009-11-03 | 2011-11-10 | Константин Сергеевич Моренко | Double-rotor wind generator |
| RU2443903C2 (en) * | 2010-05-12 | 2012-02-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Wind-driven power plant voltage and frequency regulation device |
| RU2590929C1 (en) * | 2015-07-07 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Device for stabilising voltage and frequency of wind-driven power plant |
| RU2689211C1 (en) * | 2018-03-22 | 2019-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Stabilized dc axial-radial direct-current valve wind generator |
-
2021
- 2021-04-30 RU RU2021112698U patent/RU206721U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2300201A1 (en) * | 1997-08-08 | 1999-02-18 | Zond Energy Systems, Inc. | Variable speed wind turbine generator |
| RU2433301C2 (en) * | 2009-11-03 | 2011-11-10 | Константин Сергеевич Моренко | Double-rotor wind generator |
| RU2443903C2 (en) * | 2010-05-12 | 2012-02-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Wind-driven power plant voltage and frequency regulation device |
| RU2590929C1 (en) * | 2015-07-07 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Device for stabilising voltage and frequency of wind-driven power plant |
| RU2689211C1 (en) * | 2018-03-22 | 2019-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Stabilized dc axial-radial direct-current valve wind generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3974396A (en) | Electric generator arrangement | |
| US6975045B2 (en) | Wind power generating system | |
| CA2744599C (en) | Wind turbine yaw system and method of controlling the same | |
| AU2009227898A1 (en) | Method and device for power regulation of an underwater power plant | |
| WO2009092118A1 (en) | Inlet wind suppressor assembly | |
| WO2008111922A2 (en) | Wind turbine mechanism strengthened by the magnus effect | |
| CN102947176B (en) | The power supply of aircraft engine machine rotor institute bracing or strutting arrangement | |
| CN104600929A (en) | Direct-torque feedback double-rotor infinitely variable speed permanent magnet brushless motor | |
| CA2758469A1 (en) | Wind energy plant and drive device for adjusting a rotor blade | |
| CN108425804B (en) | Low-wind-speed vertical axis wind turbine and control method thereof | |
| GB2083870A (en) | Exploitation of wind energy for producing electrical power | |
| US20120074699A1 (en) | Wind energy plant and energy transmission device for a wind energy plant | |
| RU206721U1 (en) | Auto-adaptive system for stabilizing the generated voltage of the wind generator | |
| CN107013410B (en) | Vertical axis permanent magnet direct-drive wind driven generator and control method thereof | |
| CN107332419A (en) | A kind of permanent magnetism is combined direct driving motor | |
| US5994811A (en) | Electric motor | |
| CN206477943U (en) | Magnetic levitation hydro-generator group | |
| RU2383775C1 (en) | Rotor-type windmill | |
| CN205544878U (en) | Cartridge combination shielding formula permanent magnet speed regulation ware | |
| RU2518152C1 (en) | Wind electric generator | |
| US11971005B2 (en) | Hydrokinetic power-generation turbine systems using electronic torque control | |
| JP3233098U (en) | Small hydroelectric power generator | |
| US20040257050A1 (en) | Method for constant-current generation and device used to carry out said method | |
| CN103590976A (en) | Full-rotor direct-driven wind driven generator | |
| JP2024520210A (en) | Generator |