RU2136957C1 - Windmill electric generating unit with bracketless attachment of blades and windwheel speed governing process - Google Patents
Windmill electric generating unit with bracketless attachment of blades and windwheel speed governing process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2136957C1 RU2136957C1 RU97121672A RU97121672A RU2136957C1 RU 2136957 C1 RU2136957 C1 RU 2136957C1 RU 97121672 A RU97121672 A RU 97121672A RU 97121672 A RU97121672 A RU 97121672A RU 2136957 C1 RU2136957 C1 RU 2136957C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- windwheel
- wind
- wind wheel
- rims
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
Ветроэнергетическое устройство с бесконсольным креплением лопастей и способ регулирования частоты вращения ветроколеса относится к ветроэнергетическим двигателям большой мощности для использования энергии ветра и выработки электрической энергии. A wind power device with non-console mounting of blades and a method for controlling the rotational speed of a wind wheel refers to high power wind engines for using wind power and generating electric energy.
Уровень техники. The prior art.
Известны ветродвигатели с диффузором и ветроколесом лопасти, которого консольно закреплены в центральной втулке, расположенной на оси вращения вместе с подшипником, механизмом изменения угла установки лопастей, системой передачи вращающего момента, редуктором и генератором. [1] с. 134. Такая конструкция обуславливает большие изгибающие моменты в лопастях ветроколеса, особенно в месте их крепления к втулке, накладывает ограничение на диаметр ветроколеса, обуславливает высокую удельную стоимость лопастей ветроэнергетических устройств. Большая масса ветроколеса создает при вращении большие силы инерции, что затрудняет его быструю остановку без повреждений. Known wind turbines with a diffuser and a wind wheel blades, which are cantilevered in a central sleeve located on the axis of rotation along with the bearing, a mechanism for changing the angle of installation of the blades, a torque transmission system, gearbox and generator. [1] p. 134. This design causes large bending moments in the blades of the wind wheel, especially in the place of their attachment to the sleeve, imposes a limitation on the diameter of the wind wheel, and causes a high unit cost of the blades of wind energy devices. The large mass of the wind wheel creates large inertia forces during rotation, which makes it difficult to quickly stop without damage.
Сущность изобретения. SUMMARY OF THE INVENTION
Целью изобретения является создание ветроэнергетического устройства с ветроколесом, обеспечивающим равномернораспределенную передачу реакции ветрового потока от вращающихся лопастей к неподвижным элементам. The aim of the invention is the creation of a wind power device with a wind wheel, providing an evenly distributed transmission of the reaction of the wind flow from the rotating blades to the stationary elements.
Предлагаемое ветроэнергетическое устройство с бесконсольным креплением лопастей содержит поворотную платформу 1 (фиг. 1) для ориентации устройства по направлению ветра. На платформе 1 для концентрации энергии ветра находится диффузор 2. В диффузоре 2 размещены радиальные неподвижные стойки 3 на которых установлен осевой подшипник 4 с горизонтальной осью 5. Подшипник 4 может перемещаться вдоль своей оси относительно стоек 3 и фиксироваться в заданном положении. The proposed wind power device with a consoleless mounting of the blades contains a rotary platform 1 (Fig. 1) for orientation of the device in the direction of the wind. On the
Ветроколесо содержит передний (по ходу ветрового потока) обод 6 и задний обод 7 с горизонтальной осью вращения, вращающиеся на ведомых колесах 8 и свободных роликах 9, равномерно размещенных по внутреннему периметру диффузора 2. (фиг. 4). Для устойчивого положения ободьев 6 и 7 ведомые колеса 8 и свободные ролики 9 расположены с противоположных сторон по периметру поперечного сечения ободьев 6 и 7 (фиг. 2). Ведомые колеса 8 контактирующие с ободьями 6 и 7 расположены соосно и соединены попарно валами 10. Для управления взаимным перемещением (поворотом) ободьев 6 и 7 валы 10 содержат управляемые, например электромагнитные, муфты 11 обеспечивающие соединение и разъединение валов 10. При включенных муфтах 11 обеспечивается синхронное вращение ободьев 6 и 7, а при отключенных муфтах 11 ободья 6 и 7 имеют возможность поворота относительно друг друга и вращения с различными угловыми скоростями. Валы 10 соединяют ведомые колеса 8 с синхронными генераторами 12, которые преобразуют механическую энергию ветроколеса в электрическую. Синхронные генераторы 12 системой управления могут отключаться и подключаться к нагрузке как параллельно, так и последовательно. Равномерное распределение генераторов 12 на ободьях 6 и 7 обеспечивает их равномерное нагружение по всему периметру моментами сопротивления вращению, со стороны генераторов 12, что в свою очередь уменьшает требования к жесткости ободьев, позволяет уменьшить их массу. The wind wheel contains a front (along the wind flow)
Для крепления лопастей ветроколесо содержит радиально расположенные передние тросы 13 и задние тросы 14. (фиг. 5). Передние тросы 13 подвешены одним концом на внутреннем ребре жесткости переднего обода 6, а другим концом на фланце горизонтальной оси 5. Задние тросы 14 подвешены одним концом на внутреннем ребре жесткости заднего обода 7, а другим концом на фланце горизонтальной оси 5. Плоскость вращения центральных точек подвеса 15 и 16 тросов 13 и 14 (фиг. 3) смещена относительно плоскости вращения периферийных точек подвеса 17 и 18 (фиг. 2) в направлении противоположном ветровому потоку так, чтобы при ветровой нагрузке линии прогиба тросов 13 и 14 в данных точках располагались в направлении, обеспечивающем равномерное нагружение ободьев 6 и 7 например, по касательной к плоскости их вращения. Такое расположение точек подвеса обеспечивает уменьшение нагрузки от лобового сопротивления лопастей 19, передаваемой на ободья 6 и 7, ведомые колеса 8, свободные ролики 9 и диффузор 2. Перемещением горизонтальной оси 5 вдоль оси вращения ветроколеса обеспечивается регулировка натяжения и линии прогиба в точках подвеса передних 13 и задних 14 тросов. For attaching the blades, the wind wheel contains radially located
Каждая лопасть 19 (фиг. 5) ветроколеса закреплена между передним тросом 13 и задним тросом 14. Требуемый угол наклона лопасти 19 к направлению ветрового потока обеспечивается относительным смещением периферийных точек подвеса 17 и 18 соответственно переднего троса 13 и заднего троса 14. Передние растяжки 20 крепятся одним концом к промежуточным точкам передних тросов 13, а другим концом к внутреннему ребру жесткости переднего обода 6 в направлении противоположном реакции ветрового потока. Аналогично задние растяжки 21 крепятся одним концом к промежуточным точкам задних тросов 14, а другим концом к внутреннему ребру жесткости заднего обода 7 в направлении противоположном реакции ветрового потока. Точки крепления передних растяжек 20 и задних растяжек 21 на ободьях 6 и 7 распределены так, чтобы обеспечить равномерное распределение усилий передаваемых на ободья от лопастей 19. Наличие растяжек 20 и 21 также обеспечивает снижение требований к жесткости лопастей 19, что позволяет уменьшить их массу и стоимость. Each blade 19 (Fig. 5) of the wind wheel is fixed between the
Для торможения ветроколеса в целях управления и в экстренных ситуациях служат тормозные прокладки 22 и 23 обеспечивающие торможение соответственно переднего обода 6 и заднего обода 7 при контакте с боковыми поверхностями внутренних ребер жесткости 24 (фиг. 2). For braking a wind wheel for control purposes and in emergency situations,
При набегании потока воздуха на лопасти 19, установленные под соответствующим углом, начинают действовать силы передающиеся через передние тросы 13 и растяжки 20 на передний обод 6, а через задние тросы 14 и растяжки 21 на обод 7. Часть этих сил создает крутящий момент, приложенный к ветроколесу, а другая образует силу лобового сопротивления потоку воздуха (фиг. 5). Лобовое сопротивление лопастей 19 ветровому потоку воспринимается через передние тросы 13, задние тросы 14, передние и задние растяжки 20 и 21 ободьями 6 и 7, а под действием крутящего момента ободья 6 и 7 приводятся во вращение против часовой стрелки, если смотреть со стороны набегающего потока. От ободьев 6 и 7 крутящий момент передается на ведомые колеса 8, а от них через вал 10 синхронным генераторам 12. Вращение синхронных генераторов 12 приводит к созданию в цепи электродвижущей силы (ЭДС). When the air flow on the
Частота вращения ветроколеса при изменении скорости ветрового потока регулируется изменением угла установки лопастей 19, и/или изменением количества и схемы подключения к нагрузке генераторов 12. The frequency of rotation of the wind wheel when changing the speed of the wind flow is controlled by changing the angle of installation of the
При увеличении скорости ветрового потока и, соответственно, угловой скорости ветроколеса, система автоматического управления (на схеме не показана) одновременно отключает электромагнитные муфты 11 и включает тормозные прокладки 23. Тормозные прокладки 23 прижимаются к боковым поверхностям ребра жесткости обода 7 с таким усилием, чтобы суммарный момент сопротивления вращению переднего обода 6 оказался меньше суммарного момента сопротивления вращению заднего обода 7. В результате обод 7 замедлится и повернется относительно обода 6, а угол наклона лопасти 19 по отношению к набегающему потоку уменьшится. После уменьшения до заданного угла наклона лопастей 19, муфты 11 включаются, а тормозные прокладки 23 отводятся от обода 7 и ободья 6 и 7 продолжают вращаться синхронно. Уменьшение угла наклона лопастей 19 приводит к уменьшению крутящего момента, создаваемого ветровым потоком и, соответственно сохранению заданной угловой скорости. When increasing the speed of the wind flow and, accordingly, the angular speed of the wind wheel, the automatic control system (not shown in the diagram) simultaneously turns off the
При уменьшении скорости ветрового потока и, соответственно, угловой скорости ветроколеса, система автоматического управления одновременно отключает электромагнитные муфты 11 и включает тормозные прокладки 22. Тормозные прокладки 22 прижимаются к боковым поверхностям ребра жесткости переднего обода 6 с таким усилием, чтобы суммарный момент сопротивления вращению переднего обода 6 оказался больше суммарного момента сопротивления вращению заднего обода 7. В результате передний обод 6 замедлится и повернется относительно заднего обода 7, а угол наклона лопасти 19 по отношению к набегающему потоку увеличится. После увеличения до заданного угла наклона лопастей 19, муфты 11 включаются, а тормозные прокладки 22 отводятся от обода 6. Увеличение угла наклона лопастей 19 приводит к увеличению крутящего момента, создаваемого ветровым потоком и, соответственно сохранению заданной угловой скорости. When reducing the speed of the wind flow and, accordingly, the angular speed of the wind wheel, the automatic control system simultaneously turns off the
При работе с минимальной нагрузкой (скоростью ветрового потока) все генераторы 12 подключены к электрической нагрузке последовательно. При низкой угловой скорости вращения генераторов 12, каждый из них создает небольшую по величине ЭДС переменного тока и постоянной частоты, но суммарная ЭДС, последовательно подключенных генераторов 12, достаточна для подачи элетроэнергии в сеть. Общая мощность вырабатываемой электроэнергии также минимальна. Увеличение скорости ветрового потока, при постоянном угле наклона лопастей 19, приведет к увеличению скорости вращения ветроколеса, силы тока, ЭДС на каждом генераторе и суммарной мощности, создаваемой всеми последовательно подключенными генераторами. Автоматическая система управления при этом поочередно отключает генераторы 12 так, чтобы суммарная ЭДС находилась в заданном диапазоне, а увеличение крутящего момента, действующего со стороны ветра, уравновесилось суммарным моментом сопротивления вращению со стороны последовательно подключенных к нагрузке генераторов 12. Когда скорость вращения ветроколеса под влиянием ветрового потока увеличится до скорости, при которой система управления оставит в цепи генераторов 12 только один, то она же начнет поочередно подключать генераторы 12 к сети, но не последовательно друг другу, а параллельно. При этом каждый генератор вырабатывает ЭДС с номинальным для данных генераторов и сети напряжением. Общая мощность электроэнергии вырабатываемой генераторами продолжает увеличиваться. When working with a minimum load (wind speed), all
За счет большого количества установленных генераторов 12 поочередное их отключение или отключение позволяет многоступенчато регулировать момент сопротивления вращению ветроколеса и обеспечивать этим регулирование угловой скорости вращения ветроколеса. Due to the large number of installed
Для остановки ветроколеса в экстренных ситуациях тормозные прокладки 22 и 23 прижимаются системой управления к боковой поверхности ребра жесткости ободьев 6 и 7, создавая момент сил трения направленный противоположно вращению ветроколеса. Размещение тормозных прокладок 22 и 23 (фиг. 2) на периферии ветроколеса позволяет увеличить эффективность торможения и уменьшить возможность поломки лопастей. To stop the wind wheel in emergency situations, the
Источники информации
1. Под ред. Д.де Рензо. Ветроэнергетика, М.: Энергоатомиздат, 1982, с. 134.Sources of information
1. Ed. D. de Renzo. Wind Energy, Moscow: Energoatomizdat, 1982, p. 134.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97121672A RU2136957C1 (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Windmill electric generating unit with bracketless attachment of blades and windwheel speed governing process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97121672A RU2136957C1 (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Windmill electric generating unit with bracketless attachment of blades and windwheel speed governing process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2136957C1 true RU2136957C1 (en) | 1999-09-10 |
Family
ID=20200520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97121672A RU2136957C1 (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Windmill electric generating unit with bracketless attachment of blades and windwheel speed governing process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2136957C1 (en) |
-
1997
- 1997-12-09 RU RU97121672A patent/RU2136957C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Под ред. Д.Де Рензо "Ветроэнергетика", М., Энергоатомиздат, 1982, с .134. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201474863U (en) | Variable-pitch variable-speed wind turbine | |
CA2563531C (en) | Direct drive wind turbine | |
US4110631A (en) | Wind-driven generator | |
CN101555871B (en) | Variable pitch and variable speed wind generating set | |
US8878376B2 (en) | Wind turbine with additional rotor moment of inertia and a method for controlling a wind turbine with additional rotor moment of inertia | |
US20120133155A1 (en) | Wind power plant and method for controlling the operation of a wind power plant | |
CN104763587A (en) | Novel wind turbine linked pitch alteration system | |
CN102112738A (en) | Wind-power generation device and control method for wind-power generation device | |
US4129787A (en) | Double wind turbine with four function blade set | |
CN100546153C (en) | Winding type external rotor brushless double feed generator and control device thereof | |
KR101723175B1 (en) | An apparatus for controlling pitch of blades for wind generator | |
CN104632526A (en) | Yaw-control system and method based on frequency converter effective damping | |
CN206889168U (en) | A kind of half direct-driving type wind power generation machine | |
EP2706229B1 (en) | Turbine and control system of the over-power of said turbine | |
CN201045750Y (en) | External rotor brushless dual-feed generator and controller thereof | |
WO2013185216A1 (en) | Turbine driven by wind or motor and method for generating electricity | |
RU2136957C1 (en) | Windmill electric generating unit with bracketless attachment of blades and windwheel speed governing process | |
GB2491488A (en) | Electromechanical driveline with power splitting device | |
RU2245456C2 (en) | Vertical-shaft windmill-electric generating plant | |
CN201038960Y (en) | Internal rotor brushless and double-fed generator and its control device | |
WO1992012343A1 (en) | Wind turbine | |
CN102996354B (en) | Low-cost belt transmission wind turbine generator | |
CN111664058A (en) | Power centralized type wind power generation system | |
CN101051810A (en) | Winding brushless double feed generator controller | |
CN219492469U (en) | Symmetrical double-rotating-wheel power generation device |