RU2169289C2

RU2169289C2 - Windmill-electric generating plant

Info

Publication number: RU2169289C2
Application number: RU99105961A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Таланов
Original assignee: Таланов Владимир Николаевич
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2001-06-20

Abstract

FIELD: wind-power engineering; plants with vertical or horizontal axis of rotor revolution. SUBSTANCE: plant has frame, power unit incorporating bladed rotor and electric current generator; novelty is that it is provided, in addition, with platform-mounted front and side wind-current intakes as well as device for positioning the latter against wind current. Platform is free to turn about frame. EFFECT: enhanced efficiency, eliminated impact of opposing torque on rotor turn about axis of revolution. 3 dwg

Description

Ветроэлектрическая установка относится к ветроэнергетике и касается ветроэлектрических установок с вертикальными и горизонтальными осями размещения роторов. A wind power installation relates to wind energy and relates to wind power installations with vertical and horizontal axes for placing rotors.

Известны отечественные и зарубежные ветроэлектрические установки исполнения с горизонтальными и вертикальными осями роторов. Known domestic and foreign wind power installations with horizontal and vertical axes of the rotors.

Например фирм: "NORDTANK"; "WINDMASTER"; "ENERCON"; "ViLLAS"; ПК "Ветроток", ЗАО Центр "Экорос", МКБ "Радуга". For example, firms: "NORDTANK"; "WINDMASTER"; "ENERCON"; "ViLLAS"; PC "Vetrotok", CJSC Center "Ekoros", MKB "Rainbow".

Известна ВЭУ "ВТО-1250Б" ж. Электрическая станции" N 8, 1993 г. (стр. 45 и 46) разработка Института "Гидропроект" и НПО "Южное". Known wind turbine "WTO-1250B". Power station "N 8, 1993 (pp. 45 and 46) developed by the Hydroproject Institute and NPO Yuzhnoye.

Как зарубежные, так и отечественные ВЭУ отличаются малым коэффициентом использования фронтального ветропотока в габаритах размещения ветроколес-роторов с вертикальной осью. Большая часть ветропотока проходит между лопастями. А с учетом угла наклона лопасти величина КПД ВЭУ незначительна. Both foreign and domestic wind turbines are distinguished by a small coefficient of front wind flow utilization in the dimensions of placement of wind-wheel rotors with a vertical axis. Most of the wind flow passes between the blades. And taking into account the angle of the blade, the value of the efficiency of wind turbines is negligible.

Принятое в качестве прототипа решение по а.с. N 1307081 (F 03 D 3/00) "Ветроэлектрическая установка", включает размещенный на фундаменте с вертикальной осью ротор с лопастями. Причем лопасти размещены ярусами вдоль вертикальной оси (вала) и выполнены с возможностью перемещения вдоль траверс и поворота в вертикальной плоскости. Adopted as a prototype N 1307081 (F 03 D 3/00) "Wind power installation", includes a rotor with blades placed on a foundation with a vertical axis. Moreover, the blades are placed in tiers along the vertical axis (shaft) and are arranged to move along the traverse and rotate in a vertical plane.

Прототипу также присущи недостатки упомянутых аналогов, т.е.:
- малый коэффициент использования фронтального ветропотока в габаритах размещения роторов
- влияние "противомомента" относительно оси вращения ротора
- ограниченное вариантное исполнение, только с вертикальной осью.The prototype also has the disadvantages of the aforementioned analogues, i.e.:
- low utilization of frontal wind flow in the placement of rotors
- the effect of "momentum" relative to the axis of rotation of the rotor
- limited variant execution, only with a vertical axis.

Целью изобретения является:
1. повышение КПД ВЭУ за счет максимального использования фронтального ветропотока, превосходящего габариты ротора;
2. исключение влияния "противомомента" относительно оси вращения ротора;
3. расширение вариантного исполнения ВЭУ (в т.ч. и с горизонтальной осью роторов).The aim of the invention is:
1. increase the efficiency of wind turbines due to the maximum use of the front wind flow, exceeding the dimensions of the rotor;
2. the exclusion of the influence of "moment" relative to the axis of rotation of the rotor;
3. expansion of the variant design of wind turbines (including with the horizontal axis of the rotors).

На чертеже схематично изображена ветроэлектрическая установка (ВЭУ). The drawing schematically shows a wind electric installation (wind turbine).

На фиг.1 изображена фронтальная проекция ВЭУ. Figure 1 shows the frontal projection of a wind turbine.

На фиг.2 изображена профильная проекция ВЭУ. Figure 2 shows the profile projection of a wind turbine.

На фиг.3 изображена ВЭУ в плане. Figure 3 shows the wind turbine in plan.

Ветроэнергоустановка содержит расположенный на станине 1 и установленный на валу 2 рабочий агрегат - ротор 3, включающий траверсы 4 и лопасти 5, а также содержит платформу 6. The wind power installation comprises a working unit located on the bed 1 and mounted on the shaft 2 - a rotor 3, including a beam 4 and blades 5, and also contains a platform 6.

На платформе 6 размещены два заборника: передний 7 и боковой 8 с соответствующими направляющими элемента 9 и 10, а также устройство ориентации 11 заборников 7 и 8 относительно ветропотока, например, в виде флюгера, ВЭУ включает также электрогенератор 12. On the platform 6 there are two intakes: front 7 and side 8 with the corresponding guides of the element 9 and 10, as well as an orientation device 11 of the intakes 7 and 8 relative to the wind flow, for example, in the form of a weather vane, the wind turbine also includes an electric generator 12.

Заборники 7 и 8 могут быть выполнены с цельными направляющими 9 и 10 либо в виде набора шарнирно посаженных направляющих элементов (на фиг. 3 показано пунктиром) с фиксаторами положения, соответственно 13 и 14. Fences 7 and 8 can be made with solid guides 9 and 10 or in the form of a set of articulated guide elements (shown in dotted lines in Fig. 3) with position locks, respectively 13 and 14.

ВЭУ может быть укомплектована аккумулятором энергии, например, механическим маховиком 15. Wind turbines can be equipped with an energy accumulator, for example, a mechanical flywheel 15.

Вращение платформы осуществляется относительно опорной планшайбы 16, размещенной на станине 1. The rotation of the platform is relative to the support plate 16, placed on the frame 1.

Направление ветропотока показано стрелкой на фиг.3. The direction of the wind flow is shown by the arrow in figure 3.

Ветроэлектроустановка работает следующим образом. Wind turbine works as follows.

Ветер, воздействуя на устройство ориентации 11, разворачивает платформу 6 с заборниками 7 и 8 относительно ветропотока с максимальным его использованием, т.е. по фронту C. The wind, acting on the orientation device 11, deploys the platform 6 with intakes 7 and 8 relative to the wind flow with its maximum use, i.e. along the front C.

По фронту А ветропотока, проходя по направляющим 9 переднего заборника 7, воздействует на лопасти 5 ротора 3. On the front A of the wind flow, passing along the guides 9 of the front intake 7, acts on the blades 5 of the rotor 3.

Ветропоток по фронту C - (A+B) воздействует напрямик на лопасти 5; ветропоток фронта B воздействует на лопасти 5 ротора 3 в зоне D. Wind flow along the front C - (A + B) acts directly on the blades 5; the wind flow of the front B acts on the blades 5 of the rotor 3 in zone D.

Таким образом суммарная "положительная" фронтальная площадь воздействия ветропотока S_фр = C•H, где H - высота ротора 3 ВЭУ.Thus, the total "positive" frontal area of the wind flow influence S _fr = C • H, where H is the height of the rotor 3 of the wind turbine.

Суммарный крутящий момент, воспринимаемый валом 2 ротора 3, передается валу электрогенератора 12. В случае превышения скорости ветропотока допустимой величины направляющие 9 и 10 соответствующих заборников 7 и 8, преодолевая сопротивление соответствующих упругих элементов и фиксаторов положения 13 и 14, разворачиваются относительно своих осей, пропуская часть ветропотока, т. е. сбрасывают рискованную критическую мощность, доводя мощность на валу эл.генератора 12 до оптимальной величины. The total torque perceived by the shaft 2 of the rotor 3 is transmitted to the shaft of the electric generator 12. If the wind flow exceeds the permissible value, the guides 9 and 10 of the corresponding intakes 7 and 8, overcoming the resistance of the corresponding elastic elements and position clamps 13 and 14, are rotated relative to their axes, passing part of the wind flow, i.e., they dump the critical critical power, bringing the power on the shaft of the electric generator 12 to the optimal value.

Claims

A wind electric installation including a bed, a working unit - a rotor with blades and an electric current generator, characterized in that it is equipped with front and side wind intakes located on the platform, as well as a device for orienting the latter relative to the wind flow, while the platform is rotatable relative to the bed.