RU2529613C2

RU2529613C2 - Wind-driven power plant

Info

Publication number: RU2529613C2
Application number: RU2011114574/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2014-09-27
Also published as: RU2011114574A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of wind power engineering and may be used for power generation. A wind-driven power plant comprises a tower, two booms connected at the angle and to the upper part of the tower, and also rotary frames with rotors-wind wheels, hubs of which are fixed on frames suspended to booms. Stators are arranged between rotors-wind wheels. Main vertical fins are fixed on booms. Additional fins are placed on rotary frames, installed as capable of closure of main fins in the side plane.

EFFECT: advantage of this wind-driven power plant is improvement of opportunities of resistance to storm gusts.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии.The invention relates to the field of wind energy and can be used to generate electricity.

Известна конструкция генератора с расположением на башне поворотного колеса, снабженного устройством установки на ветер [Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. М.: Энергоатомиздат, 1983, стр. 109-110].Known design of the generator with the location on the tower of the swivel wheel, equipped with a device for installation in the wind [Shefter Ya.I. Using wind power. M .: Energoatomizdat, 1983, pp. 109-110].

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является ветроэнергетическая установка [Патент РФ №2187019/А.М. Литвиненко, Ветроэнергетическая установка / Опубл. БИ №22/2002, F03D 5/04, заявка №200110581/06 от 16.01.2001], которая содержит башни, две соединенные под углом рамы (стрелы), связанные с опорой в местах соединения с центральным поворотным устройством. Рамы имеют поддерживающие тележки, а ветроколеса соединены с мультипликаторами и генераторами, включающими роторы и статорные элементы.Closest to the claimed in terms of essential features is a wind power installation [RF Patent No. 2187019 / A.M. Litvinenko, Wind Power Plant / Publ. BI No. 22/2002, F03D 5/04, application No. 200110581/06 of January 16, 2001], which contains towers, two connected at an angle to the frame (boom), connected to the support at the junction with the central rotary device. The frames have supporting trolleys, and the wind wheels are connected to multipliers and generators, including rotors and stator elements.

Недостатком данного устройства является малая стойкость к буревым порывам.The disadvantage of this device is its low resistance to gusts.

Изобретение направлено на увеличение стойкости к буревым порывам.The invention is aimed at increasing resistance to drilling gusts.

Это достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая башню, две соединенные под углом стрелы, связанные с верхней частью башни, а также поворотные рамы с роторами-ветроколесами и статорами, согласно изобретению снабжена основными вертикальными килями, установленными неподвижно на стрелах, а также дополнительными килями, установленными на поворотных рамах с возможностью перекрытия основных килей в боковой плоскости.This is achieved by the fact that the wind power installation containing the tower, two angled arrows connected to the upper part of the tower, as well as rotary frames with rotors, wind wheels and stators, according to the invention is equipped with main vertical keels mounted motionless on the arrows, as well as additional keels mounted on swing frames with the ability to overlap the main keels in the lateral plane.

Достижение технического результата обусловлено наличием перекрытия килей в боковой плоскости.The achievement of the technical result is due to the presence of overlapping keels in the lateral plane.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где схематично показан общий вид ветроэнергетической установки, вид спереди на фиг.1, на фиг.2 - вид сбоку в спокойном состоянии, на фиг.3 - вид сбоку при буревом порыве, на фиг.4 - вид сверху.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a General view of a wind power installation, front view in figure 1, figure 2 is a side view in a calm state, figure 3 is a side view during a storm, figure 4 is a top view.

Ветроэнергетическая установка включает в себя основание 1, поворотное устройство 2, платформу 3, башню 4, ветроколеса-роторы 5, ступицы которых закреплены на рамах 6, которые подвешены в шарнирах 7 к стрелам 8. Между роторами-ветроколесами расположены статоры 9. Ветроэнергетическая установка имеет основные вертикальные кили 10, закрепленные неподвижно, и дополнительные кили 11, установленные на поворотных рамах 6.The wind power installation includes a base 1, a rotary device 2, a platform 3, a tower 4, wind rotors-rotors 5, the hubs of which are fixed on the frames 6, which are suspended in hinges 7 to the arrows 8. Between the rotors-wind wheels there are stators 9. The wind power installation has main vertical keels 10, fixed motionless, and additional keels 11, mounted on swing frames 6.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Под воздействием ветрового потока роторы-ветроколеса 5 приходят во вращение, модулируя магнитный поток источников возбуждения, установленных в статорах 9я. и наводя ЭДС в рабочих катушках. Ориентация на ветер производится с помощью поворота башни 4 под воздействием аэродинамических моментов, создаваемых килями 10 и 11. При буревых порывах рамы с роторами-ветроколесами и статорами отклоняются, как показано на фиг.3. При этом происходит перекрытие килей 10 и 11 - показано на фиг.3 пунктиром между килями 10 и 11. Демпферными элементами являются шарниры 7, на которых подвешены рамы 6 с роторами-ветроколесами 5. Таким образом, демпферными силами являются силы трения в этих шарнирах. Размещение ветроколес на консолях приводит к возникновению значимой величины ориентирующей силы только в том случае, если угол между консолями сравнительно невелик, например приблизительно 90°. Однако это приводит к уменьшению фронтальной проекции установки, которая максимальна при угле между консолями 180°, но при этом боковая проекция минимальна, а следовательно, минимальна и ориентирующая сила. Это и вызывает необходимость применения дополнительных килей.Wind power installation works as follows. Under the influence of the wind flow, the rotors of the wind wheel 5 come into rotation, modulating the magnetic flux of the excitation sources installed in the stators 9ya. and inducing EMF in the working coils. Orientation to the wind is carried out by turning the tower 4 under the influence of aerodynamic moments created by the keels 10 and 11. When the gusts of the gusts of the frame with rotors, wind wheels and stators are rejected, as shown in figure 3. At the same time, the keels 10 and 11 overlap — it is shown in FIG. 3 by the dashed line between the keels 10 and 11. The damper elements are hinges 7, on which the frames 6 with rotor-wind wheels 5 are suspended. Thus, the friction forces in these hinges are the damper forces. The placement of wind wheels on the consoles leads to the emergence of a significant value of the orienting force only if the angle between the consoles is relatively small, for example approximately 90 °. However, this leads to a decrease in the frontal projection of the installation, which is maximum at an angle between the consoles of 180 °, but the lateral projection is minimal, and therefore, the orienting force is also minimal. This necessitates the use of additional keels.

Достоинством данной ветроэнергетической установки является улучшение возможностей противостояния буревым порывам, которые достигаются, во-первых, в подвесной конструкции с возможной установкой демпферных элементов, а во-вторых, перекрытием килей 10 и 11, которые обеспечивают уменьшение аэродинамических моментов, передаваемых на консоли и на башню. Уменьшение эффективной площади киля приведет к менее интенсивной ориентации на ветер, то есть уменьшению ориентационной силы, что как раз приведет к уменьшению динамических нагрузок и к увеличению стойкости элементов, то есть, в конечном итоге, эксплуатационных показателей. Известно, что аэродинамический момент поворота ветроколеса на ветер зависит, во-первых, от длины направляющего устройства (хвоста), во-вторых, от площади стабилизатора и, в-третьих, от ветрового напора, пропорционального квадрату скорости ветра. Таким образом, технический эффект объективно проявляется при использовании данной ветроэнергетической установки в виде уменьшения длины направляющего устройства и/или уменьшения площади килей при их перекрытии при буревых порывах ветра, что ведет к уменьшению степени динамических воздействий на ветроэнергетическую установку при буревых порывах.The advantage of this wind power installation is to improve the ability to withstand gusts, which are achieved, firstly, in a suspended structure with the possible installation of damper elements, and secondly, by overlapping keels 10 and 11, which reduce the aerodynamic moments transmitted to the console and the tower . The decrease in the effective area of the keel will lead to less intensive orientation to the wind, that is, a decrease in orientation force, which will lead to a decrease in dynamic loads and to increase the durability of the elements, that is, ultimately, operational indicators. It is known that the aerodynamic moment of a wind wheel turning into the wind depends, firstly, on the length of the guiding device (tail), secondly, on the area of the stabilizer and, thirdly, on the wind pressure proportional to the square of the wind speed. Thus, the technical effect is objectively manifested when using this wind power installation in the form of reducing the length of the guiding device and / or reducing the area of the keels when they overlap during gusts of wind, which leads to a decrease in the degree of dynamic effects on the wind power plant during gusts.

Claims

A wind power installation comprising a tower, two angled arrows connected to the upper part of the tower, as well as rotary frames with rotor-windwheels and stators, characterized in that it is equipped with main vertical keels mounted motionlessly on the arrows, as well as additional keels mounted on swing frames with the ability to overlap the main keels in the lateral plane.