RU2539604C2 - Wind-driven power plant - Google Patents

Wind-driven power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2539604C2
RU2539604C2 RU2011135900/06A RU2011135900A RU2539604C2 RU 2539604 C2 RU2539604 C2 RU 2539604C2 RU 2011135900/06 A RU2011135900/06 A RU 2011135900/06A RU 2011135900 A RU2011135900 A RU 2011135900A RU 2539604 C2 RU2539604 C2 RU 2539604C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
power
blades
complex according
wind energy
Prior art date
Application number
RU2011135900/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011135900A (en
Inventor
Зураб Автандилович Отарашвили
Дмитрий Дмитриевич Титов
Михаил Андреевич Никитин
Павел Евгеньевич Палкин
Original Assignee
Зураб Автандилович Отарашвили
Дмитрий Дмитриевич Титов
Михаил Андреевич Никитин
Павел Евгеньевич Палкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зураб Автандилович Отарашвили, Дмитрий Дмитриевич Титов, Михаил Андреевич Никитин, Павел Евгеньевич Палкин filed Critical Зураб Автандилович Отарашвили
Priority to RU2011135900/06A priority Critical patent/RU2539604C2/en
Publication of RU2011135900A publication Critical patent/RU2011135900A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2539604C2 publication Critical patent/RU2539604C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power generation.
SUBSTANCE: invention relates to power generation. The wind-driven power plant includes at least two wind-power modules placed one over the other. Each wind-power module comprises internal and external wind-power units mounted in a bearing frame, arranged on the same axis and capable of rotating. The internal wind-power unit is a housing, whose sidewalls are formed by blades. The external wind-power unit includes at least two Darrieus blades, mounted on elements of the internal wind-power unit. The two wind-power modules are arranged to allow the installation of a generating unit in between them. The internal and external wind-power units of one module are connected to the generator rotor. The internal and external wind-power units of the second module are connected to the generator stator. The bearing frame is at least three posts connected by cross-members on the side of the top and bottom walls of the housing of the internal wind-power unit. The posts of the bearing frame of one module can be connected to the posts of the bearing frame of an adjacent module.
EFFECT: invention is aimed at improving the efficiency of using wind energy, reliability and simplification of the structure and transportation of the system.
27 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, а именно к энергетическим установкам, преобразующим кинетическую энергию ветрового потока в другие виды энергии, и может быть использовано в промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве или в качестве автономного источника энергии.The invention relates to energy, and in particular to power plants that convert the kinetic energy of the wind flow into other types of energy, and can be used in industry, housing and communal services or as an autonomous energy source.

Из уровня техники известны различные технические решения ветроэнергетических установок, имеющие многомодульную конструкцию с применением вертикальных осевых турбин (или с вертикальным расположением осей вращения). При этом модули включают блоки со статорами, играющими роль направляющих аппаратов для ветра, и роторами, преобразующими энергию ветра во вращательное движение их валов. Известны и различные решения лопаток или лопастей, а также самих роторов, используемые в перечисленных устройствах, например лопасти, имеющие профиль типа Дарье, ротор Савониуса, а также их комбинации и т.д.Various technical solutions of wind power plants are known from the prior art, having a multi-module design using vertical axial turbines (or with a vertical arrangement of rotation axes). In this case, the modules include blocks with stators that play the role of guiding devices for the wind, and rotors that convert wind energy into rotational motion of their shafts. There are also known various solutions of blades or blades, as well as the rotors themselves, used in the above devices, for example, blades having a Darier type profile, Savonius rotor, as well as their combinations, etc.

В частности, известна ветровая электростанция (ВЭС) (патент ЕА 003784 В1, МПК: F03D 3/06), в которой ветроэнергетические агрегаты (ВЭА) включают один или несколько цилиндрических блоков, установленных последовательно по вертикали, каждый из которых содержит статор с вогнуто-выпуклыми пластинами и ротор с выпукло-вогнутыми лопатками, соединенными с общим для всех блоков вертикальным валом, нижний конец которого соединен с ротором генератора. Во всех блоках роторы имеют постоянный наружный диаметр, число блоков в агрегате составляет 1-50 в зависимости от высоты одного блока и ветровых условий, а между блоками в ВЭА имеются зазоры, снабженные кольцевыми коническими козырьками. При этом роторы всех блоков содержат одинаковое число лопаток. На ВЭА установлен многополюсный вентильный генератор постоянного тока с системой автоматического регулирования возбуждения для обеспечения постоянного напряжения при изменении энергии ветра и возможности использования энергии кратковременных порывов ветра, штормов и ураганов. Помимо этого ВЭА имеет блок управления режимом работы генератора, включающий регулятор выходной мощности генератора для обеспечения номинальной частоты вращения ротора в заданном диапазоне.In particular, a wind power station (WEC) is known (patent EA 003784 B1, IPC: F03D 3/06), in which wind power units (WEA) include one or more cylindrical blocks mounted vertically in series, each of which contains a stator with a concave convex plates and a rotor with convex-concave blades connected to a vertical shaft common to all blocks, the lower end of which is connected to the generator rotor. In all blocks, the rotors have a constant outer diameter, the number of blocks in the unit is 1-50 depending on the height of one block and wind conditions, and there are gaps between the blocks in the wind turbine equipped with annular conical visors. Moreover, the rotors of all blocks contain the same number of blades. The VEA has a multi-pole DC valve generator with an automatic excitation control system to provide constant voltage when changing wind energy and the possibility of using the energy of short-term gusts of wind, storms and hurricanes. In addition, the VEA has a generator operating mode control unit, including a generator output power regulator to ensure the nominal rotor speed in a given range.

Однако ввиду того, что скорость ветра на разной высоте от поверхности земли имеет разное значение, блоки ВЭА, установленные на разной высоте, развивают разную мощность. Блоки, расположенные в нижней части агрегата, могут развивать меньшую мощность, а при связи общим валом с верхними блоками, имеющими более высокую частоту вращения, могут переходить в режим работы вентилятора, вращаемого верхними блоками, что снижает выдаваемую мощность ВЭА. При необходимости увеличения мощности ВЭА увеличивается диаметр статора и ротора, что приводит при одинаковой скорости ветра к снижению частоты вращения ротора, и применяемые в таких условиях тихоходные электрогенераторы должны иметь большие габариты и вес. Кроме того, в конструкции данной установки присутствует статор, содержащий, как правило, больше половины веса всей конструкции.However, due to the fact that the wind speed at different heights from the earth's surface has different meanings, VEA units installed at different heights develop different powers. Blocks located in the lower part of the unit can develop less power, and when connected by a common shaft to the upper blocks having a higher rotational speed, they can go into the operation mode of the fan rotated by the upper blocks, which reduces the power output from the VEA. If it is necessary to increase the power of the CEA, the diameter of the stator and rotor increases, which leads to a decrease in the rotor speed at the same wind speed, and low-speed electric generators used in such conditions should have large dimensions and weight. In addition, the design of this installation contains a stator, containing, as a rule, more than half the weight of the entire structure.

Известен ветроэнергогенератор (полезная модель РФ №86672, МПК: F03D 3/04), содержащий, по меньшей мере, один энергетический модуль, выполненный с возможностью вертикальной установки дополнительных энергетических модулей над основным и включающий выполненный с вертикальной осью вращения ротор, образованный прикрепленными к несущему цилиндру лопастями и размещенный внутри статора, образованного выполненной соосно с ротором неподвижной системой вертикально расположенных ветронаправляющих пластин, и связанный с несущим цилиндром основной электроэнергетический узел, размещенный в нижней части основного энергетического модуля. Ветроэнергогенератор содержит также, по меньшей мере, один связанный с несущим цилиндром дополнительный электроэнергетический узел, один из которых установлен в верхней части основного энергетического модуля, а другие установлены в нижней и верхней частях каждого дополнительно энергетического модуля, при этом основной и дополнительные электроэнергетические узлы выполнены каждый в виде распределенного магнитоэлектрического генератора. Каждая ветронаправляющая пластина снабжена связанным с регулятором скорости вращения ротора подвижным сектором, установленным с возможностью телескопического изменения ее площади, лопасти ротора выполнены плоскими и снабжены завихрителями, выполненными в виде изогнутых полосок, а размещение лопастей ротора относительно несущего цилиндра выполнено с образованием вдоль их основания между ними и несущим цилиндром щелевого диффузора.Known wind power generator (utility model of the Russian Federation No. 866672, IPC: F03D 3/04), containing at least one energy module, configured to vertically install additional energy modules above the main one and including a rotor formed with a vertical axis of rotation, formed by being attached to the carrier cylinder blades and placed inside the stator formed coaxially made with the rotor of the stationary system of vertically arranged wind-guide plates, and connected with the main cylinder An electric power unit located at the bottom of the main energy module. The wind energy generator also contains at least one additional electric power unit connected to the bearing cylinder, one of which is installed in the upper part of the main energy module, and the others are installed in the lower and upper parts of each additional energy module, while the main and additional electric power units are each in the form of a distributed magnetoelectric generator. Each wind-guiding plate is equipped with a movable sector connected to the rotor speed regulator and mounted with the possibility of telescoping its area, the rotor blades are made flat and equipped with swirlers made in the form of curved strips, and the rotor blades are placed relative to the bearing cylinder with the formation along their base between them and the carrier cylinder of the slot diffuser.

Однако перечисленные выше недостатки характерны и для настоящего технического решения.However, the above disadvantages are typical for this technical solution.

Известен ветроэнергетический агрегат (ВЭА) (Патент РФ на изобретение №2352809), включающий раму, ветровую турбину, содержащую два цилиндрических блока, расположенных вертикально на одной геометрической оси и разделенных крышками рамы, каждый из которых имеет направляющий аппарат для поступающего воздуха, являющийся статором турбины, с пластинами для улавливания ветра и ротор с лопатками, соединенными с валом, для преобразования энергии ветра во вращательное движение вала, электрический многополюсный вентильный генератор с ротором, имеющим щеточный узел, со статором и системами автоматического управления. При этом статор вентильного генератора выполнен с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения ротора, и снабжен центральным трубчатым валом, а ротор имеет центральный вал, проходящий внутри трубчатого вала статора. Каждый блок ветровой турбины состоит из ярусов, разделенных поперечными дисками, каждый ярус имеет направляющий аппарат - статор, пластины которого выполнены плоскими и установлены радиально, и ротор, лопатки которого соединены с валом блока. Ярусы составляют нижнюю и верхнюю группы, объединенные общими валами, установленными коаксиально, вал нижней группы ярусов выполнен трубчатым и соединен с валом статора вентильного генератора, а вал верхней группы ярусов проходит внутри трубчатого вала нижней группы ярусов и соединен с валом ротора вентильного генератора, лопатки роторов ярусов нижнего и верхнего блоков установлены с противоположно направленными углами наклона к радиусу ротора, для обеспечения взаимно противоположного направления вращения роторов указанных блоков, при этом группа ярусов ветровой турбины, вращающая ротор генератора, и группа ярусов, вращающих статор генератора, выполняются согласно их расчетным мощностям.Known wind power unit (WEA) (RF Patent for the invention No. 2352809), including a frame, a wind turbine containing two cylindrical blocks located vertically on the same geometric axis and separated by frame covers, each of which has a guide apparatus for incoming air, which is a turbine stator , with plates for catching wind and a rotor with blades connected to the shaft, for converting wind energy into rotational movement of the shaft, an electric multi-pole valve generator with a rotor having m brush unit, with a stator and automatic control systems. In this case, the stator of the valve generator is rotatable in a direction opposite to the direction of rotation of the rotor, and is provided with a central tubular shaft, and the rotor has a central shaft passing inside the tubular shaft of the stator. Each block of a wind turbine consists of tiers separated by transverse disks, each tier has a guiding apparatus - a stator, the plates of which are made flat and mounted radially, and a rotor, the blades of which are connected to the shaft of the block. The tiers comprise the lower and upper groups, united by common shafts installed coaxially, the shaft of the lower tier group is tubular and connected to the stator shaft of the valve generator, and the shaft of the upper tier group passes inside the tubular shaft of the lower group of tiers and connected to the rotor shaft of the valve generator, rotor blades the tiers of the lower and upper blocks are installed with oppositely directed angles of inclination to the radius of the rotor, to ensure the mutually opposite direction of rotation of the rotors of these blocks, When this group of tiers of the wind turbine, the rotation of the generator rotor and the group of levels, rotating the stator of the generator are executed according to their estimated capacity.

Данный ветроэнергетический агрегат выполнен в силовом каркасе, что придает надежность и устойчивость конструкции в целом. Однако в конструкции используется низкооборотный ротор с быстроходностью меньше 1 и создающий малую ометаемую поверхность. Увеличение такой поверхности в данной конструкции неизбежно приведет к увеличению ее габаритов и веса и, как следствие, проблемам монтажа и транспортировки.This wind power unit is made in a power frame, which gives reliability and stability to the structure as a whole. However, the design uses a low-speed rotor with a speed of less than 1 and creating a small sweeping surface. An increase in such a surface in this design will inevitably lead to an increase in its dimensions and weight and, as a consequence, problems of installation and transportation.

Известны также двухроторные варианты исполнения ветроэнергогенераторов, характеризующиеся большим коэффициентом использования энергии ветра (КИЭВ).Two-rotor versions of wind power generators are also known, characterized by a large coefficient of utilization of wind energy (KIEV).

В частности, известен комбинированный ветроэнергетический модуль, состоящий из двух роторных блоков - внутреннего и внешнего, закрепленных на одной оси и подключенных к генераторному блоку (Патент CN №201255083 (Y), МПК: F03D 9/00).In particular, a combined wind energy module is known, consisting of two rotor units - internal and external, mounted on one axis and connected to the generator unit (CN Patent No. 2015255083 (Y), IPC: F03D 9/00).

Внутренний блок представляет собой многоярусный ротор Савониуса, внешний выполнен из лопастей Дарье. Известен комбинированный ветроэнергетический модуль, в котором внешний блок также состоит из лопастей Дарье, а внутренний выполнен двухъярусным, при этом ярусы сформированы цилиндрами разных диаметров с использованием прямолинейных лопаток (заявка на изобретение Японии №2003314432).The indoor unit is a multi-tiered rotor of Savonius, the external one is made of Darier blades. A combined wind energy module is known, in which the outer block also consists of Darier blades, and the inner one is made in two tiers, while the tiers are formed by cylinders of different diameters using straight blades (Japanese Patent Application No. 20033314432).

Однако в используемых конструкциях отсутствует силовой каркас для крепления блоков, что приводит к снижению надежности и устойчивости всей конструкции в процессе ее эксплуатации на местности под воздействием ветровых нагрузок.However, the structures used do not have a power frame for fastening the blocks, which leads to a decrease in the reliability and stability of the entire structure during its operation on the ground under the influence of wind loads.

Известна ветроэнергетическая установка (Патент CN №201391420 (Y)), представляющая собой набор из ветроэнергетических модулей, расположенных в вертикально ориентированном силовом каркасе, установленном на растяжках. Модули включают внутренний и внешний блоки, последний из которых составлен из лопастей Дарье. При этом крепление лопастей Дарье к оси предусмотрено через дополнительные силовые элементы, которые вращаются вместе со всей конструкцией. Каждый силовой элемент вносит возмущение в поток ветра, что резко сокращает коэффициент использования энергии ветра.Known wind power installation (Patent CN No. 2013391420 (Y)), which is a set of wind power modules located in a vertically oriented power frame mounted on braces. Modules include indoor and outdoor units, the last of which is composed of Darier blades. At the same time, the fastening of the Darier blades to the axis is provided through additional power elements that rotate together with the entire structure. Each power element introduces a disturbance in the wind flow, which dramatically reduces the coefficient of utilization of wind energy.

Наиболее близким к заявляемому решению является ветроэнергетический генератор (Заявка на изобретение KR №10-2010-0123985), включающий ветросиловой модуль, смонтированный в силовом каркасе, представляющем собой набор из четырех стоек, соединенных между собой поперечными штангами. Модуль включает внутренний и внешний блоки, преобразующие энергию ветра во вращение валов, на которых они установлены, соединенных с генераторным узлом. При этом внешний блок состоит из четырех лопастей Дарье, расположенных на равноудаленном расстоянии друг от друга и имеющих выпуклый профиль наружной поверхности и спрямленный внутренней. Внутренний блок составлен из лопаток, профиль которых также напоминает профиль лопастей Дарье, смонтированных на цилиндрической детали с нижним и верхним основанием, посредством которых осуществляется крепление данного блока к штыревым элементам, через которые энергия вращения передается на генераторный узел. При этом генераторный узел состоит из двух генераторов, один из которых ременной передачей связан со шкивом внутреннего блока, а второй - со шкивом внешнего блока.Closest to the claimed solution is a wind energy generator (Application for invention KR No. 10-2010-0123985), including a wind power module mounted in a power frame, which is a set of four posts connected by transverse rods. The module includes indoor and outdoor units that convert wind energy into rotation of the shafts on which they are mounted, connected to the generator unit. In this case, the external unit consists of four Darier blades located at an equidistant distance from each other and having a convex profile of the outer surface and a straightened inner one. The indoor unit is composed of blades, the profile of which also resembles the profile of Darier blades mounted on a cylindrical part with lower and upper base, through which this unit is attached to the pin elements, through which the rotation energy is transmitted to the generator unit. In this case, the generator unit consists of two generators, one of which is connected by a belt drive to the pulley of the indoor unit, and the second to the pulley of the external unit.

Данная конструкция характеризуется более высоким коэффициентом использования энергии ветра за счет обеспечения независимого вращения внутреннего и наружного блоков. Однако данная установка не предусматривает наращивания мощности путем добавления дополнительных модулей. При этом конструкция не обеспечивает достаточной прочности и надежности. Кроме того, данная конструкция не обеспечивает возможности встречного вращения внутреннего и внешнего блоков.This design is characterized by a higher coefficient of utilization of wind energy due to the independent rotation of the indoor and outdoor units. However, this installation does not provide for increasing capacity by adding additional modules. However, the design does not provide sufficient strength and reliability. In addition, this design does not provide the possibility of counter rotation of the internal and external units.

Задачей изобретения является создание модульного ветроэнергетического комплекса (ВЭК) с вертикальной осью вращения, обеспечивающего увеличение коэффициента использования энергии ветра (КИЭВ), характеризующегося удельной выработкой электроэнергии не менее 1 кВт установленной мощности электрогенератора на каждый модуль, при упрощении конструкции и возможности сборки модулей в колонну при сооружении многомодульных ветроэнергетических комплексов без привлечения специальной подъемной техники.The objective of the invention is the creation of a modular wind energy complex (EEC) with a vertical axis of rotation, providing an increase in the coefficient of utilization of wind energy (KIEV), characterized by a specific power generation of at least 1 kW of installed power of the generator for each module, while simplifying the design and the possibility of assembling modules into a column at the construction of multi-module wind power complexes without involving special lifting equipment.

Технический результат заключается в повышении КИЭВ, возможности вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне нестабильных ветровых нагрузок и повышении надежности работы всей установки. Выполнение комплекса из набора модулей, а самих модулей из сборно-разборных блоков и деталей обеспечивает упрощение транспортировки, а также возможность возведения комплекса в труднодоступных местах.The technical result consists in increasing KIEV, the ability to generate electricity in a wide range of unstable wind loads and improving the reliability of the entire installation. The implementation of the complex from a set of modules, and the modules themselves from collapsible blocks and parts, simplifies transportation, as well as the ability to erect a complex in hard-to-reach places.

Поставленная задача решается тем, что ветроэнергетический комплекс включает, по крайней мере, два ветросиловых модуля, расположенных один над другим, каждый ветросиловой модуль содержит закрепленные в силовом каркасе внутренний и внешний ветросиловые блоки, размещенные на одной оси и выполненные с возможностью вращения и передачи энергии вращения генератору, при этом внутренний ветросиловой блок представляет собой корпус, преимущественно цилиндрической формы, боковые стенки которого в основном образованы лопатками, имеющими форму и расположение, обеспечивающие возможность вращения корпуса под действием силы ветра, а внешний ветросиловой блок включает, по крайней мере, две лопасти Дарье, расположенные на равноудаленном расстоянии друг от друга и закрепленные на элементах внутреннего ветросилового блока, при этом два ветросиловых модуля выполнены с возможностью размещения генераторного узла между ними, внутренний и внешний ветросиловые блоки одного модуля выполнены с возможностью вращения в одном направлении и подключены к ротору генератора, а внутренний и внешний ветросиловые блоки второго модуля подключены к статору генератора, силовой каркас представляет собой, по крайней мере, три стойки, соединенные между собой поперечными элементами со стороны верхней и нижней стенок корпуса внутреннего ветросилового блока, при этом стойки силового каркаса одного модуля выполнены с возможностью соединения со стойками силового каркаса соседнего модуля.The problem is solved in that the wind power complex includes at least two wind power modules located one above the other, each wind power module contains internal and external wind power blocks fixed on the power frame, placed on one axis and made with the possibility of rotation and transfer of rotation energy generator, while the internal wind power block is a body, mainly of cylindrical shape, the side walls of which are mainly formed by blades having the shape and an arrangement that allows rotation of the body under the influence of wind force, and the external wind power unit includes at least two Darier blades located at an equal distance from each other and mounted on the elements of the internal wind power unit, while two wind power modules are arranged to accommodate the generator of a node between them, the internal and external wind power units of one module are made to rotate in one direction and are connected to the generator rotor, and the internal and external th wind power units of the second module are connected to the generator stator, the power frame consists of at least three posts connected by transverse elements from the side of the upper and lower walls of the housing of the internal wind power unit, while the power frame posts of one module are made with the possibility of connecting racks of the power frame of the adjacent module.

Кроме того, внутренний ветросиловой блок может быть выполнен с возможностью сквозного размещения его центральной оси, при этом оси внутреннего и внешнего ветросиловых блоков выполнены трубчатыми. ВЭК может иметь габариты, определяемые габаритами внутреннего и внешнего ветросиловых блоков, которые имеют соотношение поперечных размеров 1:1,3-4.In addition, the internal wind power unit can be configured to end-to-end placement of its central axis, while the axis of the internal and external wind power units are made tubular. VEC can have dimensions determined by the dimensions of the internal and external wind power units, which have a ratio of transverse sizes of 1: 1.3-4.

Кроме того, лопатки внутреннего ветросилового блока имеют профиль, который характеризуется наличием вогнутой части со стороны их внутренней поверхности и выпуклой - со стороны внешней поверхности. Лопатки могут быть выполнены в виде изогнутых пластин с расчетным радиусом кривизны.In addition, the blades of the inner wind power block have a profile that is characterized by the presence of a concave part from the side of their inner surface and convex from the side of the outer surface. The blades can be made in the form of curved plates with a calculated radius of curvature.

Внутренний ветросиловой блок может быть снабжен поперечными силовыми элементами, делящими корпус на ярусы, при этом силовые элементы расположены между верхней и нижней стенками корпуса. Поперечные силовые элементы и/или верхняя и нижняя стенки корпуса ветросилового блока выполнены с возможностью разъемного соединения с лопатками, при этом поперечный силовой элемент и/или верхняя и нижняя стенки корпуса снабжены прорезью или пазом, форма которого обеспечивает сопряжение с соответствующей частью лопатки. Поперечные силовые элементы и/или верхняя и нижняя стенки корпуса внутреннего ветросилового блока представляют собой диски или кольцевые элементы, снабженные ребрами жесткости. Возможен вариант выполнения поперечных силовых элементов и/или верхней и нижней стенок корпуса ветросилового блока в виде кольцевых элементов, расположенных соосно в одной плоскости и соединенных между собой радиальными соединительными элементами. Лопатки соседних ярусов внутреннего ветросилового блока могут быть расположены со смещением на шаг, величина которого равна 0,3-0,8 расстояния между соседними лопатками одного яруса по внешнему периметру окружности корпуса. Кроме того, лопатки могут быть расположены под углом 30-70° к радиальной прямой, проходящей через внешний край лопатки. В каждом ярусе лопатки расположены относительно друг друга на расстоянии, равном или больше половине ее хорды. При этом лопатки внутреннего ветросилового блока, образующие его боковую поверхность, могут быть выполнены из цельного листа металла или пластика путем выдавливания профиля лопатки с последующим вырезом по периметру лопатки с трех сторон, после чего заготовку лопатки отгибают на заданный угол, затем лист скручивают в цилиндр и соединяют, свободные концы отогнутых лопаток скрепляют кольцевыми силовыми элементами.The internal wind power unit may be provided with transverse power elements dividing the body into tiers, while the power elements are located between the upper and lower walls of the body. The transverse power elements and / or the upper and lower walls of the housing of the wind power unit are made with the possibility of detachable connection with the blades, while the transverse power element and / or upper and lower walls of the housing are provided with a slot or groove, the shape of which provides coupling with the corresponding part of the blade. The transverse force elements and / or the upper and lower walls of the housing of the internal wind power unit are disks or ring elements provided with stiffeners. A possible embodiment of the transverse force elements and / or upper and lower walls of the housing of the wind power unit in the form of ring elements located coaxially in the same plane and interconnected by radial connecting elements. The blades of adjacent tiers of the internal wind power unit can be located with a step offset, the value of which is 0.3-0.8 the distance between adjacent blades of one tier along the outer perimeter of the circumference of the body. In addition, the blades can be located at an angle of 30-70 ° to the radial line passing through the outer edge of the blade. In each tier, the blades are located relative to each other at a distance equal to or greater than half of its chord. In this case, the blades of the inner wind-power block, forming its lateral surface, can be made of a single sheet of metal or plastic by extruding the profile of the blade with subsequent cutting along the perimeter of the blade from three sides, after which the blade blank is bent at a given angle, then the sheet is twisted into a cylinder and connect, the free ends of the bent blades are fastened with ring force elements.

Кроме того, лопасти Дарье в ВЭК могут быть закреплены на верхней и нижней стенках корпуса внутреннего ветросилового блока. Лопасти Дарье выполнены с возможностью перемещения в поперечном направлении от центральной оси, например, посредством использования телескопического механизма.In addition, Darier blades in the EEC can be mounted on the upper and lower walls of the housing of the internal wind power unit. The Darier blades are made to move in the transverse direction from the central axis, for example, by using a telescopic mechanism.

ВЭК включает также генераторный узел, который может состоять из отдельных генераторов, количество которых определяется количеством используемых модулей, при этом генераторы расположены под соответствующим модулем и выполнены с возможностью подключения к внешнему кабелю.VEC also includes a generator unit, which can consist of separate generators, the number of which is determined by the number of modules used, while the generators are located under the corresponding module and are configured to connect to an external cable.

Усовершенствования касаются также и силового каркаса. Стойки силового каркаса выполнены выступающими за плоскость крепления поперечных соединительных элементов с возможностью соединения со стойками силового каркаса соседнего модуля. Силовой каркас снабжен элементами для механизма ручного подъема модулей и установки на месте эксплуатации, и приспособлениями для крепления элементов растяжки, а также приводами торможения во время технологических работ. Силовой каркас может быть выполнен с возможностью изменения поперечных габаритных размеров, которое может быть реализовано посредством телескопического механизма, встроенного в поперечный соединительный элемент каркаса.Improvements also apply to the power frame. The racks of the power frame are made protruding beyond the plane of attachment of the transverse connecting elements with the possibility of connection with the racks of the power frame of the adjacent module. The power frame is equipped with elements for the mechanism of manual lifting of modules and installation at the place of operation, and devices for attaching stretching elements, as well as braking drives during technological work. The power frame can be made with the possibility of changing the transverse overall dimensions, which can be implemented by means of a telescopic mechanism built into the transverse connecting element of the frame.

ВЭК может дополнительно содержать платформу для закрепления генераторного узла и модулей, при этом платформа снабжена встроенным лебедочным механизмом подъема модулей и крепления их друг к другу. Платформа может быть выполнена на опорах с возможностью изменения высоты и поперечных размеров, реализуемой, например, посредством телескопического механизма.VEC may additionally contain a platform for securing the generator unit and modules, while the platform is equipped with an integrated winch mechanism for lifting the modules and attaching them to each other. The platform can be made on supports with the possibility of changing the height and transverse dimensions, realized, for example, by means of a telescopic mechanism.

Кроме того, ВЭК снабжен электронным узлом модульной компоновки, позволяющим наращивать выходные данные комплекса путем добавления стандартных модулей к базовому. В состав электронного узла входят зарядное устройство, контроллер, блок управления режимами с функцией ограничителя мощности, инвертор, блок самодиагностики и передачи данных к удаленному потребителю по различным каналам связи. Для защиты ВЭК от попадания влаги верхний модуль комплекса снабжен крышкой или герметизирующим элементом.In addition, the EEC is equipped with an electronic module modular assembly that allows you to increase the output of the complex by adding standard modules to the base. The electronic assembly includes a charger, a controller, a mode control unit with the function of a power limiter, an inverter, a unit for self-diagnosis and data transmission to a remote consumer via various communication channels. To protect the EEC from moisture, the top module of the complex is equipped with a cover or a sealing element.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 представлены варианты выполнения модуля ВЭК из внутреннего и внешнего блоков, на фиг.3 представлено изображение деталей ветросилового модуля в «разобранном» виде, воспроизводящее последовательность сборки модуля, фиг.4 - общий вид ветросилового модуля в сборе, фиг.5 - вариант двухмодульной конструкции, фиг.6 - общий вид ВЭК.The invention is illustrated by drawings, where Figs. 1 and 2 show embodiments of an EEC module from indoor and outdoor units, Fig. 3 shows an image of parts of a wind power module in a “disassembled” form, reproducing the assembly sequence of the module, Fig. 4 is a general view of a wind power module assembly, figure 5 is a variant of a two-module design, figure 6 is a General view of the WEC.

Позициями на чертежах обозначены:The positions in the drawings indicate:

1 - ветросиловой модуль,1 - wind power module

2 - внутренний ветросиловой блок,2 - internal wind power unit,

3 - внешний ветросиловой блок,3 - external wind power unit,

4 - силовой каркас,4 - power frame

5 - корпус внутреннего ветросилового блока 2,5 - the housing of the internal wind power unit 2,

6 - лопатки внутреннего ветросилового блока 2,6 - blades of the inner wind power block 2,

7 - лопасти внешнего ветросилового блока 3,7 - the blades of the external wind power unit 3,

8 - ось ветросилового модуля,8 - axis of the wind power module,

9 - ось крепления внутреннего ветросилового блока,9 - axis of attachment of the internal wind power unit,

10 - ось крепления внешнего ветросилового блока,10 - axis of attachment of the external wind power unit,

11 - генераторный узел,11 - generator unit

12 - поперечные силовые элементы,12 - transverse power elements

13, 14 - верхняя и нижняя стенки корпуса 5,13, 14 - upper and lower walls of the housing 5,

15 - стойки силового каркаса 4,15 - rack power frame 4,

16 - поперечные элементы силового каркаса 4.16 - transverse elements of the power frame 4.

Ветроэнергетический комплекс (ВЭК) представляет собой преимущественно модульную сборно-разборную конструкцию (фиг.1-6). При этом установленная мощность одного модуля составляет не менее 1 кВт. Возможен вариант эксплуатации комплекса с одним модулем. Модуль 1 ВЭК является комбинированным и состоит из закрепленных в силовом каркасе 4 внутреннего 2 и внешнего 3 ветросиловых блоков, размещенных на одной оси 8 и выполненных с возможностью вращения и передачи энергии вращения через ось генераторному узлу 11. Внутренний 2 и внешний 3 ветросиловые блоки могут быть размещены каждый на своей оси 9 и 10, с возможностью вращения статора и ротора генераторного узла, соответственно, при этом оси расположены одна внутри другой. Крепление блоков 2 и 3 на оси выполнено с возможностью обеспечения их встречного или однонаправленного вращения. Возможны варианты с зависимым и независимым вращением внутреннего силового блока от внешнего (через опережающий храповой механизм, закрепленный на сквозном валу (оси), проходящем внутри валов внутренних ветросиловых блоков и вращающем генератор).The wind energy complex (EEC) is a predominantly modular collapsible design (Fig.1-6). Moreover, the installed capacity of one module is at least 1 kW. The option of operating the complex with one module is possible. VEC module 1 is a combined one and consists of the internal 2 and external 3 wind power units fixed in the power frame 4, located on the same axis 8 and configured to rotate and transmit rotational energy through the axis to the generator unit 11. The internal 2 and external 3 wind power units can be each is placed on its axis 9 and 10, with the possibility of rotation of the stator and rotor of the generator unit, respectively, while the axes are located one inside the other. The fastening of blocks 2 and 3 on the axis is made with the possibility of their oncoming or unidirectional rotation. Variants with dependent and independent rotation of the internal power unit from the external (through the leading ratchet mechanism mounted on the through shaft (axis) passing inside the shafts of the internal wind power units and rotating the generator are possible).

Таких модулей 1 может быть несколько, установленных один над другим. Количество модулей зависит от требуемой потребителем мощности. Модули могут быть соединены между собой как посредством фланцевого соединения, так и любым другим соединением. Оси 8 соседних модулей 1 могут быть соединены между собой посредством муфт.There can be several such modules 1 installed one above the other. The number of modules depends on the power required by the consumer. The modules can be interconnected both by means of a flange connection, and by any other connection. The axis 8 of the adjacent modules 1 can be interconnected by means of couplings.

Внутренний ветросиловой блок 2 представляет собой роторное колесо или корпус 5, преимущественно цилиндрической формы, боковые стенки которого в основном образованы лопатками 6, имеющими форму и расположение, обеспечивающие возможность вращения корпуса под действием силы ветра. Лопатки 6 имеют внутренний и внешний профили, обеспечивающие вращение модуля под действием силы давления ветра на внутренний профиль и подъемной силы - на внешний профиль, при этом внутренний профиль имеет вогнутую часть, внешний - выпуклую. Лопатки 6 могут быть выполнены в виде изогнутых пластин. При этом радиус изгиба выбирается из условия создания аэродинамического профиля. Внутренний силовой блок имеет расположенные по высоте поперечные силовые элементы 12, делящие блок на ярусы и выполненные в виде дисков или кольцевых элементов с возможностью разъемного соединения с лопатками 6. При этом поперечные силовые элементы 12 снабжены прорезями или пазами для размещения лопаток 6, форма которых обеспечивает их сопряжение с соответствующей частью лопатки 6. Лопатки закреплены также на верхней 13 и нижней 14 стенках корпуса 5. Лопатки соседних ярусов могут быть расположены со смещением на шаг, величина которого равна 0,3-0,8 расстояния между лопатками по внешнему периметру окружности корпуса (т.е. внешнему контуру силового элемента - диска). Кроме того, для максимального использования энергии ветра лопатки расположены с поворотом относительно своей вертикальной оси, проходящей через кромку лопатки, расположенную вблизи внешнего периметра верхней и нижней стенок корпуса или силовых элементов, при этом вторая кромка обращена к центральной оси блока, а угол между лопаткой и прямой, проходящей через ось блока и первой кромкой в поперечном сечении составляет 30-70°. Другими словами, лопатки расположены под углом 30-70° к прямой, соединяющей центр диска и место крепления лопатки на краю диска (радиусу диска).The inner wind power unit 2 is a rotor wheel or casing 5, mainly of cylindrical shape, the side walls of which are mainly formed by blades 6, having a shape and arrangement that allows the casing to rotate under the influence of wind force. The blades 6 have internal and external profiles, providing rotation of the module under the action of wind pressure on the internal profile and lifting force on the external profile, while the internal profile has a concave part, the external one is convex. The blades 6 can be made in the form of curved plates. In this case, the bending radius is selected from the conditions for creating an aerodynamic profile. The internal power unit has transverse power elements 12 arranged in height, dividing the unit into tiers and made in the form of disks or ring elements with the possibility of detachable connection with the blades 6. The transverse power elements 12 are provided with slots or grooves for accommodating the blades 6, the shape of which provides their pairing with the corresponding part of the blade 6. The blades are also fixed on the upper 13 and lower 14 walls of the housing 5. The blades of adjacent tiers can be located with an offset of one step, the value of which is 0.3 -0.8 the distance between the blades on the outer perimeter of the circumference of the casing (i.e. the outer contour of the power element - the disk). In addition, to maximize the use of wind energy, the blades are rotated relative to their vertical axis passing through the edge of the blade located near the outer perimeter of the upper and lower walls of the housing or power elements, with the second edge facing the central axis of the block, and the angle between the blade and a straight line passing through the axis of the block and the first edge in the cross section is 30-70 °. In other words, the blades are located at an angle of 30-70 ° to the straight line connecting the center of the disk and the place of attachment of the blade on the edge of the disk (radius of the disk).

Количество лопаток рассчитывается в зависимости от доминирующей скорости ветра в месте установки ВЭК, а также в зависимости от длины окружности корпуса 5. При этом количество лопаток определяется расстоянием между ними, которое должно быть не меньше половины их хорды. Внутренний ветросиловой блок 2 может быть выполнен из цельного листа металла или пластика. При этом в случае изготовления корпуса с лопатками из пластика листовую заготовку формуют под давлением для придания заданного профиля лопатки с последующим вырезом (прорезанием) по периметру лопатки с трех сторон. Затем полученные вырезанные заготовки лопаток отгибают на заданный угол, после чего лист скручивают в цилиндр и скрепляют или сваривают. Свободные концы отогнутых лопаток для прочности могут быть дополнительно скреплены поперечными силовыми элементами 12. В варианте изготовления корпуса с лопатками из металлического листа сначала прорезают с трех сторон профиль лопаток, затем отгибают под заданным углом, затем придают требуемую округлую форму каждой лопатке с заданным радиусом кривизны.The number of blades is calculated depending on the prevailing wind speed at the VEC installation site, and also depending on the circumference of the casing 5. The number of blades is determined by the distance between them, which should be at least half of their chord. The inner wind power unit 2 may be made of a single sheet of metal or plastic. Moreover, in the case of manufacturing a case with plastic blades, the sheet blank is molded under pressure to impart a given profile to the blade, followed by a cut (cutting) along the perimeter of the blade from three sides. Then, the obtained cut-out blanks of the blades are bent to a predetermined angle, after which the sheet is twisted into a cylinder and fastened or welded. The free ends of the bent blades for strength can be additionally fastened by transverse force elements 12. In the case of manufacturing a body with blades from a metal sheet, the profile of the blades is first cut from three sides, then bent at a given angle, then each blade with a given radius of curvature is given the rounded shape.

Верхняя 13 и нижняя 14 стенки корпуса 5 могут быть выполнены сплошными с ребрами жесткости или в виде набора из двух-трех кольцевых элементов, расположенных соосно в одной плоскости и соединенных между собой радиальными элементами.The upper 13 and lower 14 walls of the housing 5 can be made continuous with stiffeners or in the form of a set of two to three ring elements located coaxially in the same plane and interconnected by radial elements.

Внешний ветросиловой блок 3 включает, по крайней мере, две лопасти Дарье 7, расположенные на равноудаленном расстоянии друг от друга, которые могут быть закреплены как на элементах внутреннего ветросилового блока (например, на верхней 13 и нижней 14 стенках корпуса 5 внутреннего ветросилового блока 2, или на оси данного блока), так и на отдельной независимой оси. Оптимальным вариантом выполнения внешнего ветросилового блока является вариант с тремя лопастями Дарье. При этом форма лопастей Дарье может иметь как криволинейный, так и прямолинейный профиль по длине лопасти (фиг.1, 2). Высокими аэродинамическими параметрами характеризуется лопасть Дарье, имеющая несимметричный профиль поперечного сечения, когда линейные размеры ее выпуклой части превышает линейные размеры вогнутой или прямолинейной части. Лопасти Дарье могут быть выполнены раздвижными в поперечном от оси направлении для управления снимаемой мощности. Для этого они могут быть снабжены телескопическим механизмом (на чертеже не показано). Для регулирования скорости вращения блока лопасти Дарье могут быть выполнены с возможностью изменения угла атаки к набегающему потоку ветра. Для этого блок снабжен управляющим механизмом, расположенным в месте крепления лопасти с траверсой. Внешний 3 ветросиловой блок выполнен с поперечными габаритными размерами, превышающими поперечные габаритные размеры внутреннего ветросилового блока 2 более чем в 1,5 раза.The external wind power unit 3 includes at least two Darier blades 7 located at an equidistant distance from each other, which can be fixed both on the elements of the internal wind power unit (for example, on the upper 13 and lower 14 walls of the housing 5 of the internal wind power unit 2, or on the axis of a given block), or on a separate independent axis. The best option for performing an external wind power block is the option with three Darier blades. In this case, the shape of the Darier blades can have both a curved and a straight profile along the length of the blade (Fig. 1, 2). The aerodynamic parameters are characterized by the Darier blade, which has an asymmetric cross-sectional profile when the linear dimensions of its convex part exceed the linear dimensions of a concave or rectilinear part. Darier blades can be made sliding in the transverse direction from the axis to control the removed power. For this, they can be equipped with a telescopic mechanism (not shown in the drawing). To control the speed of rotation of the block, the Darier blades can be made with the possibility of changing the angle of attack to the incoming wind flow. For this, the unit is equipped with a control mechanism located in the place of attachment of the blade with traverse. The external 3 wind power unit is made with transverse overall dimensions exceeding the transverse overall dimensions of the internal wind power unit 2 by more than 1.5 times.

Внутренний 2 и внешний 3 ветросиловые блоки закреплены в силовом каркасе 4, который также представляет собой сборную конструкцию. При этом силовой каркас включает, по крайней мере, три стойки 15, соединенные между собой поперечными элементами 16 со стороны верхней 13 и нижней 14 стенок корпуса 5 внутреннего ветросилового модуля 2. Стойки 15 выполнены выступающими за плоскость крепления поперечных элементов 16 для обеспечения возможности соединения (закрепления) со стойками соседнего модуля с использованием известных крепежных узлов. Силовой каркас может быть снабжен специальными монтажными блоками, обеспечивающими возможность ручного подъема и установки модулей на месте эксплуатации, а также приспособлениями для крепления элементов растяжки. Каждый модуль снабжен тормозным механизмом с выводом через трос к основанию ВЭК. Силовой каркас также может быть выполнен с возможностью изменения поперечных габаритных размеров, с помощью, например, встроенного в поперечный соединительный элемент каркаса телескопического механизма.The inner 2 and outer 3 wind power blocks are fixed in the power frame 4, which also represents a prefabricated structure. In this case, the power frame includes at least three posts 15 connected to each other by transverse elements 16 from the side of the upper 13 and lower 14 of the walls of the housing 5 of the internal wind power module 2. The posts 15 are made protruding beyond the plane of attachment of the transverse elements 16 to allow connection ( fastening) with the racks of the adjacent module using well-known fasteners. The power frame can be equipped with special mounting blocks, providing the ability to manually lift and install the modules at the place of operation, as well as devices for attaching stretching elements. Each module is equipped with a brake mechanism with the output through the cable to the base of the EEC. The power frame can also be made with the possibility of changing the transverse overall dimensions, using, for example, a telescopic mechanism integrated in the transverse connecting element of the frame.

В заявляемом ВЭК может быть использован стандартный генератор с элементами крепления к силовому каркасу, обеспечивающий возможность встречного вращения статора и ротора, и/или использованы стандартные серийные быстроходные генераторы, присоединенные к оси через мультипликатор. Генераторный узел 11 может входить в состав каждого модуля, при этом модули соединены между собой механически с расположением генераторных узлов между ними, а выводы от каждого генераторного узла выполнены с возможностью подключения к внешнему кабелю. Возможен вариант выполнения ВЭК с использованием одного генераторного узла. Для варианта двухмодульной конструкции, модули которой выполнены с возможностью встречного вращения, оптимальным является расположение генераторного узла между ними. Вариант встречного вращения может быть исполнен в рамках одного модуля по аналогичному принципу встречного вращения внутреннего и внешнего блоков, передающих через отдельные оси вращение на статор и ротор генератора.In the inventive EEC, a standard generator with fastening elements to the power frame can be used, providing the possibility of counter rotation of the stator and rotor, and / or standard serial high-speed generators are used, connected to the axis through the multiplier. Generator unit 11 may be part of each module, while the modules are mechanically interconnected with the location of the generator nodes between them, and the conclusions from each generator node are made with the possibility of connecting to an external cable. An embodiment of an EEC using a single generator unit is possible. For a variant of a two-module design, the modules of which are made with the possibility of counter rotation, the optimal location is the generator unit between them. The counter-rotation variant can be performed within the framework of one module according to the similar principle of counter-rotation of the internal and external blocks, transmitting rotation through the separate axes to the stator and rotor of the generator.

ВЭК может быть дополнительно снабжен платформой для закрепления генераторного узла и модулей (см. фиг.6). При этом платформа может быть снабжена ручной или электрической лебедкой, для обеспечения возможности подъема и монтажа модулей (в случае необходимости увеличения мощности ветросилового комплекса) без привлечения специальных подъемных средств, а также может быть выполнена на опорах с возможностью изменения высоты и поперечных размеров. Верхний модуль комплекса снабжен крышкой или герметизирующим элементом, препятствующим попаданию влаги в зону крепления подшипника центральной оси.VEC can be additionally equipped with a platform for fixing the generator unit and modules (see Fig.6). At the same time, the platform can be equipped with a manual or electric winch, to provide the possibility of lifting and mounting modules (if necessary, increase the power of the wind power complex) without involving special lifting equipment, and can also be performed on supports with the possibility of changing height and transverse dimensions. The top module of the complex is equipped with a cover or a sealing element that prevents moisture from entering the bearing area of the central axis.

ВЭК может быть снабжен электронным узлом модульной компоновки, обеспечивающим защиту от переразряда и перезаряда аккумуляторных батарей, защиту по току генераторной части, притормаживание конструкции в случае штормовых ветров, отключение генератора при штормовом ветре. Модульная компоновка позволяет наращивать выходную мощность при необходимости путем добавления стандартных модулей к базовому блоку. В состав электронного узла входят зарядное устройство, контроллер, система управления режимами с функцией ограничителя мощности, инвертор, система самодиагностики и передачи данных к удаленному потребителю по различным каналам связи, блок управления режимом работы генератора, включающий регулятор выходной мощности генератора для обеспечения номинальной частоты вращения ротора в заданном диапазоне.VEC can be equipped with an electronic module assembly that provides protection against overdischarge and overcharging of batteries, current protection of the generator part, braking of the structure in case of stormy winds, and generator shutdown in case of a stormy wind. The modular layout allows you to increase the output power if necessary by adding standard modules to the base unit. The electronic assembly includes a charger, a controller, a mode control system with the function of a power limiter, an inverter, a system for self-diagnosis and data transmission to a remote consumer via various communication channels, a generator operating mode control unit that includes a generator output power regulator to ensure the nominal rotor speed in a given range.

Силовой каркас ВЭК может быть выполнен из металла, лопатки внутреннего блока и лопасти Дарье - из композиционных материалов. Модули ВЭК, а также другие конструктивные элементы комплекса могут соединяться между собой с помощью резьбовых, клепаных, сварных и т.п. соединений. Возможно также применение быстроразъемных соединений (замковых). Такие соединения хорошо применять для мобильных (передвижных) комплексов, которые в процессе эксплуатации многократно монтируются и демонтируются (установки автономного питания отдаленных стройплощадок и т.д.).The VEC power frame can be made of metal, the blades of the indoor unit and the Darier blades can be made of composite materials. VEC modules, as well as other structural elements of the complex, can be interconnected using threaded, riveted, welded, etc. compounds. It is also possible to use quick disconnect connections (locks). Such connections are well used for mobile (mobile) complexes, which during operation are repeatedly mounted and dismantled (autonomous power supply installations at remote construction sites, etc.).

Комплекс собирается из одного или нескольких модулей, при этом схематично вариант сборки модуля представлен на фиг.3. Интегральная мощность всего комплекса задается количеством используемых модулей. Геометрия комплекса может быть различна, в зависимости от решаемой задачи. Все вращающиеся внутренние 2 и внешние 3 ветросиловые блоки механически связаны с валом генераторного узла 11. Для преобразования энергии важен параметр - скорость вращения вала преобразователя (для роторных машин). В связи с этим в некоторых случаях выгодно использовать мультипликатор, увеличивающий скорость вращения. Но любой мультипликатор вносит дополнительные потери, поэтому важным является подбор конструкции мультипликатора, характеризующегося наименьшим количеством потерь.The complex is assembled from one or more modules, while schematically a variant of the assembly of the module is presented in figure 3. The integrated power of the entire complex is determined by the number of modules used. The geometry of the complex may be different, depending on the problem being solved. All rotating internal 2 and external 3 wind power blocks are mechanically connected with the shaft of the generator unit 11. For the energy conversion, the parameter is important - the speed of rotation of the converter shaft (for rotary machines). In this regard, in some cases it is advantageous to use a multiplier that increases the speed of rotation. But any multiplier introduces additional losses, so it is important to select the design of the multiplier, which is characterized by the least amount of loss.

ВЭК работает следующим образом.EEC works as follows.

Ветер, попадая на лопатки 6 внутреннего ветросилового блока 2, и лопасти Дарье 7 внешнего ветросилового блока 3, приводит их во вращение. Через ось, на которой закреплены блоки, энергия их вращения передается на генераторный узел 11, который вырабатывает энергию и передает ее нагрузке.The wind, falling on the blades 6 of the inner wind power block 2, and the Darier blades 7 of the outer wind power block 3, causes them to rotate. Through the axis on which the blocks are fixed, the energy of their rotation is transmitted to the generator unit 11, which generates energy and transfers it to the load.

Эффект увеличения коэффициента преобразования энергии обусловлен следующим. За счет подбора геометрии модулей может учитываться пространственная неоднородность ветра. Комплекс заявляемой конструкции обеспечивает эффективный режим работы для каждого потока. Активная площадь каждого самостоятельного модуля - внутреннего и наружного, позволяет различать воздушные потоки. Установка позволяет подбирать для нее эффективный режим работы, и суммарно - по всем элементам для всей установки - шире охватить пространственно-энергетический спектр ветра.The effect of increasing the energy conversion coefficient is due to the following. By selecting the geometry of the modules, spatial inhomogeneity of the wind can be taken into account. The complex of the claimed design provides an effective mode of operation for each stream. The active area of each independent module - indoor and outdoor, allows you to distinguish between air flow. The installation allows you to select an effective operating mode for it, and in total - for all elements for the entire installation - to cover the spatial and energy spectrum of the wind more widely.

Пример конкретного выполнения. Был изготовлен ВЭК, имеющий высоту 6 метров, состоящий из двух модулей с диаметром внутреннего блока - 0,5 м, внешнего - 2 м. Мощность единичного модуля составляет при расчетной скорости ветра 1 кВт. При коэффициенте использования энергии ветра 35% и скорости ветра 11,5 м/с мощность ВЭК составляет 2 кВт (скорость вращения не более 300 об/мин). Количество лопастей Дарье - 3, расположенных под углом 120°, профиль лопастей - nasa 0015, количество лопаток - 18 с длиной хорды 10 см. Установочный угол лопастей - 30°.An example of a specific implementation. An EEC was made, having a height of 6 meters, consisting of two modules with an inner block diameter of 0.5 m, an external 2 m. The power of a single module is 1 kW at a design wind speed. With a coefficient of utilization of wind energy of 35% and a wind speed of 11.5 m / s, the WEC power is 2 kW (rotation speed is not more than 300 rpm). The number of Darier blades is 3, located at an angle of 120 °, the profile of the blades is nasa 0015, the number of blades is 18 with a chord length of 10 cm. The setting angle of the blades is 30 °.

Сборно-разборная модульно-независимая структура комплекса повышает его интегральную надежность и устойчивость: при выходе из строя модуля или блока модуля, частично или полностью, комплекс в целом не теряет работоспособности. Кроме того, реализованный в нем модульный принцип построения упрощает конструкцию и позволяет легко наращивать его суммарную мощность, а также упрощает транспортировку и монтаж комплекса. Кроме того, функционирование ветроэнергетического комплекса не зависит от направления ветра, он устойчив к резким его порывам и требует минимальной площади для установки.Collapsible modularly independent structure of the complex increases its integral reliability and stability: in case of failure of the module or module block, partially or completely, the complex as a whole does not lose its operability. In addition, the modular construction principle implemented in it simplifies the design and makes it easy to increase its total power, as well as simplifies transportation and installation of the complex. In addition, the functioning of the wind energy complex does not depend on the direction of the wind, it is resistant to sharp gusts and requires a minimum area for installation.

Claims (27)

1. Ветроэнергетический комплекс, включающий, по крайней мере, два ветросиловых модуля, расположенных один над другим, каждый ветросиловой модуль содержит закрепленные в силовом каркасе внутренний и внешний ветросиловые блоки, размещенные на одной оси и выполненные с возможностью вращения и передачи энергии вращения генератору, при этом внутренний ветросиловой блок представляет собой корпус, преимущественно цилиндрической формы, боковые стенки которого в основном образованы лопатками, имеющими форму и расположение, обеспечивающие возможность вращения корпуса под действием силы ветра, а внешний ветросиловой блок включает, по крайней мере, две лопасти Дарье, расположенные на равноудаленном расстоянии друг от друга и закрепленные на элементах внутреннего ветросилового блока, при этом два ветросиловых модуля выполнены с возможностью размещения генераторного узла между ними, внутренний и внешний ветросиловые блоки одного модуля выполнены с возможностью вращения в одном направлении и подключены к ротору генератора, а внутренний и внешний ветросиловые блоки второго модуля подключены к статору генератора, силовой каркас представляет собой, по крайней мере, три стойки, соединенные между собой поперечными элементами со стороны верхней и нижней стенок корпуса внутреннего ветросилового блока, при этом стойки силового каркаса одного модуля выполнены с возможностью соединения со стойками силового каркаса соседнего модуля.1. The wind energy complex, comprising at least two wind power modules located one above the other, each wind power module contains internal and external wind power blocks fixed in the power frame, placed on one axis and made with the possibility of rotation and transfer of rotation energy to the generator, when In this case, the internal wind-power block is a body, mainly of cylindrical shape, the side walls of which are mainly formed by blades having a shape and arrangement that ensure the rotation of the casing under the influence of wind force, and the external wind power unit includes at least two Darier blades located at an equal distance from each other and mounted on the elements of the internal wind power unit, while two wind power modules are arranged to place the generator unit between them , the internal and external wind power blocks of one module are made to rotate in one direction and are connected to the rotor of the generator, and the internal and external wind power blocks of the second mode For connected to the generator stator, the power frame consists of at least three racks connected by transverse elements from the side of the upper and lower walls of the housing of the internal wind power unit, while the racks of the power frame of one module are made with the possibility of connection with the racks of the power frame of the neighboring module. 2. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что внутренний ветросиловой блок выполнен с возможностью сквозного размещения центральной оси.2. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the internal wind power unit is configured to pass through the central axis. 3. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что оси внутреннего и внешнего ветросиловых блоков выполнены трубчатыми.3. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the axis of the internal and external wind power units are made tubular. 4. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что лопатки внутреннего ветросилового блока имеют профиль, который характеризуется наличием вогнутой части со стороны их внутренней поверхности и выпуклой - со стороны внешней поверхности.4. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the blades of the inner wind power block have a profile that is characterized by the presence of a concave part from the side of their inner surface and convex from the side of the outer surface. 5. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что лопатки внутреннего ветросилового блока выполнены в виде изогнутых пластин с расчетным радиусом кривизны.5. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the blades of the inner wind power block are made in the form of curved plates with a calculated radius of curvature. 6. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что для однонаправленного вращения внутреннего и внешнего ветросиловых блоков модуля лопасти Дарье закреплены на верхней и нижней стенках корпуса внутреннего ветросилового блока.6. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that for unidirectional rotation of the internal and external wind power units of the module module, the Darier blades are mounted on the upper and lower walls of the housing of the internal wind power unit. 7. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что внутренний и внешний ветросиловые блоки имеют соотношение поперечных габаритных размеров 1:1,3-4.7. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the internal and external wind power units have a ratio of transverse overall dimensions of 1: 1.3-4. 8. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что лопатки внутреннего ветросилового блока, образующие его боковую поверхность, могут быть выполнены из цельного листа металла или пластика путем выдавливания профиля лопатки с последующим вырезом по периметру лопатки с трех сторон, после чего заготовку лопатки отгибают на заданный угол, затем лист скручивают в цилиндр и соединяют, свободные концы отогнутых лопаток скрепляют кольцевыми силовыми элементами.8. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the blades of the inner wind power block forming its side surface can be made of a single sheet of metal or plastic by extruding the profile of the blade with subsequent cutting along the perimeter of the blade from three sides, after which the blade is prepared bent to a predetermined angle, then the sheet is twisted into a cylinder and connected, the free ends of the bent blades are fastened with ring force elements. 9. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что внутренний ветросиловой блок снабжен поперечными силовыми элементами, расположенными между верхней и нижней стенками корпуса и делящими корпус на ярусы.9. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the internal wind power unit is equipped with transverse power elements located between the upper and lower walls of the housing and dividing the housing into tiers. 10. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что лопасти Дарье выполнены с возможностью перемещения в поперечном направлении от центральной оси.10. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the Darier blades are arranged to move in the transverse direction from the central axis. 11. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что силовой каркас снабжен элементами для механизма ручного подъема модулей и установки на месте эксплуатации, и приспособлениями для крепления элементов растяжки, а также приводами торможения во время технологических работ.11. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the power frame is equipped with elements for the manual lifting mechanism of the modules and installation at the place of operation, and devices for attaching stretching elements, as well as braking drives during technological work. 12. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что силовой каркас выполнен с возможностью изменения поперечных габаритных размеров.12. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the power frame is made with the possibility of changing the transverse overall dimensions. 13. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что дополнительно содержит платформу для закрепления генераторного узла и модулей, при этом платформа снабжена встроенным лебедочным механизмом подъема модулей и крепления их друг к другу.13. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that it further comprises a platform for securing the generator unit and modules, while the platform is equipped with an integrated winch mechanism for lifting the modules and attaching them to each other. 14. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что он снабжен электронным узлом модульной компоновки, позволяющим наращивать выходные данные комплекса путем добавления стандартных модулей к базовому, при этом в состав электронного узла входят зарядное устройство, контроллер, блок управления режимами с функцией ограничителя мощности, инвертор, блок самодиагностики и передачи данных к удаленному потребителю по различным каналам связи.14. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that it is equipped with an electronic module of a modular layout that allows you to increase the output of the complex by adding standard modules to the base, while the electronic node includes a charger, controller, mode control unit with limiter function power, inverter, self-diagnosis and data transfer unit to a remote consumer via various communication channels. 15. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что генераторы выполнены с возможностью подключения к внешнему кабелю.15. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the generators are configured to connect to an external cable. 16. Ветроэнергетический комплекс по п.1, характеризующийся тем, что верхний модуль комплекса снабжен крышкой или герметизирующим элементом, препятствующим попаданию влаги.16. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that the upper module of the complex is equipped with a cover or sealing element that prevents moisture from entering. 17. Ветроэнергетический комплекс по п.9, характеризующийся тем, что поперечные силовые элементы и/или верхняя и нижняя стенки корпуса ветросилового блока выполнены с возможностью разъемного соединения с лопатками, при этом поперечный силовой элемент и/или верхняя и нижняя стенки корпуса снабжены прорезью или пазом, форма которого обеспечивает сопряжение с соответствующей частью лопатки.17. The wind energy complex according to claim 9, characterized in that the transverse power elements and / or upper and lower walls of the housing of the wind power unit are detachably connected to the blades, while the transverse power element and / or upper and lower walls of the housing are provided with a slot or a groove whose shape provides interface with the corresponding part of the scapula. 18. Ветроэнергетический комплекс по п.9, характеризующийся тем, что поперечные силовые элементы и/или верхняя и нижняя стенки корпуса внутреннего ветросилового блока представляют собой диски или кольцевые элементы, снабженные ребрами жесткости.18. The wind energy complex according to claim 9, characterized in that the transverse power elements and / or upper and lower walls of the housing of the internal wind power unit are disks or ring elements equipped with stiffeners. 19. Ветроэнергетический комплекс по п.9, характеризующийся тем, что поперечные силовые элементы и/или верхняя и нижняя стенки корпуса ветросилового блока выполнены в виде кольцевых элементов, расположенных соосно в одной плоскости и соединенных между собой радиальными соединительными элементами.19. The wind energy complex according to claim 9, characterized in that the transverse power elements and / or upper and lower walls of the housing of the wind power unit are made in the form of ring elements located coaxially in the same plane and interconnected by radial connecting elements. 20. Ветроэнергетический комплекс по п.9, характеризующийся тем, что лопатки соседних ярусов расположены со смещением на шаг, величина которого равна 0,3-0,8 расстояния между соседними лопатками одного яруса по внешнему периметру окружности корпуса.20. The wind energy complex according to claim 9, characterized in that the blades of adjacent tiers are offset by a step whose magnitude is 0.3-0.8 of the distance between adjacent blades of one tier along the outer perimeter of the circumference of the hull. 21. Ветроэнергетический комплекс по п.9, характеризующийся тем, что лопатки внутреннего ветросилового блока расположены под углом 30-70° к радиальной прямой, проходящей через внешний край лопатки.21. The wind energy complex according to claim 9, characterized in that the blades of the inner wind power block are located at an angle of 30-70 ° to the radial line passing through the outer edge of the blade. 22. Ветроэнергетический комплекс по п.9, характеризующийся тем, что лопатки в ярусе расположены друг относительно друга на расстоянии, равном или больше половины хорды лопатки.22. The wind energy complex according to claim 9, characterized in that the blades in the tier are located relative to each other at a distance equal to or greater than half the chord of the blade. 23. Ветроэнергетический комплекс по п.13, характеризующийся тем, что для перемещения лопастей Дарье от центральной оси они снабжены телескопическим механизмом.23. The wind energy complex according to claim 13, characterized in that for the movement of the Darier blades from the central axis they are equipped with a telescopic mechanism. 24. Ветроэнергетический комплекс по п.14, характеризующийся тем, что стойки силового каркаса выполнены выступающими за плоскость крепления поперечных соединительных элементов для соединения со стойками силового каркаса соседнего модуля.24. The wind energy complex according to 14, characterized in that the racks of the power frame are made protruding beyond the plane of attachment of the transverse connecting elements for connection with the racks of the power frame of the adjacent module. 25. Ветроэнергетический комплекс по п.16, характеризующийся тем, что для изменения поперечных габаритных размеров силовой каркас снабжен телескопическим механизмом, встроенным в поперечный соединительный элемент каркаса.25. The wind energy complex according to clause 16, characterized in that for changing the transverse overall dimensions of the power frame is equipped with a telescopic mechanism built into the transverse connecting element of the frame. 26. Ветроэнергетический комплекс по п.17, характеризующийся тем, что платформа выполнена на опорах с возможностью изменения высоты и поперечных размеров.26. The wind energy complex according to claim 17, characterized in that the platform is made on supports with the possibility of changing the height and transverse dimensions. 27. Ветроэнергетический комплекс по п.26, характеризующийся тем, что опоры платформы снабжены телескопическим механизмом. 27. The wind energy complex according to claim 26, characterized in that the platform supports are equipped with a telescopic mechanism.
RU2011135900/06A 2011-08-30 2011-08-30 Wind-driven power plant RU2539604C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135900/06A RU2539604C2 (en) 2011-08-30 2011-08-30 Wind-driven power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135900/06A RU2539604C2 (en) 2011-08-30 2011-08-30 Wind-driven power plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011135900A RU2011135900A (en) 2013-03-10
RU2539604C2 true RU2539604C2 (en) 2015-01-20

Family

ID=49123073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011135900/06A RU2539604C2 (en) 2011-08-30 2011-08-30 Wind-driven power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539604C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200417A1 (en) * 2016-05-16 2017-11-23 Владимир Иванович ИСАЕВ Power plant and method for converting the energy of a moving medium
WO2018026343A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-08 Юрий Витальевич КОЛОДКА Wind generator
RU196874U1 (en) * 2019-11-12 2020-03-18 Общество с ограниченной ответственностью "Бизнес Энерджи" MODULAR WIND MAST MAST
WO2021256912A1 (en) * 2020-06-19 2021-12-23 Жандос Ескендiрұлы БАЙЖҰМА Darrieus wind turbine with starting system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2000469C1 (en) * 1992-05-06 1993-09-07 Волосов Д.Р., Русецкий B.C., Рафаилов А.Г., Резниченко В.И., Артемьев А.В. Wind wheel
JP2003314432A (en) * 2002-04-25 2003-11-06 E & E:Kk Darrieus rotor and wind power generator using rotor
RU71386U1 (en) * 2007-05-31 2008-03-10 Александр Петрович Богила WIND POWER PLANT WITH VERTICAL ROTOR
RU2352809C1 (en) * 2007-09-07 2009-04-20 Альберт Васильевич Болотов Bolotov's wind-driven electric plant
KR20100123985A (en) * 2009-05-18 2010-11-26 김범상 A wind power plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2000469C1 (en) * 1992-05-06 1993-09-07 Волосов Д.Р., Русецкий B.C., Рафаилов А.Г., Резниченко В.И., Артемьев А.В. Wind wheel
JP2003314432A (en) * 2002-04-25 2003-11-06 E & E:Kk Darrieus rotor and wind power generator using rotor
RU71386U1 (en) * 2007-05-31 2008-03-10 Александр Петрович Богила WIND POWER PLANT WITH VERTICAL ROTOR
RU2352809C1 (en) * 2007-09-07 2009-04-20 Альберт Васильевич Болотов Bolotov's wind-driven electric plant
KR20100123985A (en) * 2009-05-18 2010-11-26 김범상 A wind power plant

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200417A1 (en) * 2016-05-16 2017-11-23 Владимир Иванович ИСАЕВ Power plant and method for converting the energy of a moving medium
WO2018026343A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-08 Юрий Витальевич КОЛОДКА Wind generator
RU196874U1 (en) * 2019-11-12 2020-03-18 Общество с ограниченной ответственностью "Бизнес Энерджи" MODULAR WIND MAST MAST
WO2021256912A1 (en) * 2020-06-19 2021-12-23 Жандос Ескендiрұлы БАЙЖҰМА Darrieus wind turbine with starting system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011135900A (en) 2013-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7728455B2 (en) Parabolic bi-directional wind turbine assembly and omni-directional power array
US7329965B2 (en) Aerodynamic-hybrid vertical-axis wind turbine
US7008171B1 (en) Modified Savonius rotor
US20100135768A1 (en) Column structure with protected turbine
EP1756421A2 (en) Wind turbine for generating electricity
WO2008104060A1 (en) Collapsible vertical-axis turbine
KR102607262B1 (en) Air compressed vertical wind power generator set
GB2463957A (en) Multiple rotor vertical axis wind turbine
US20110037271A1 (en) Wind turbine system and modular wind turbine unit therefor
US20100171314A1 (en) Vertically Oriented Wind Tower Generator
GB2425153A (en) Wind turbine(s) mounted on a lattice tower
RU2539604C2 (en) Wind-driven power plant
WO2009003537A1 (en) Vertical axis wind turbine
RU114106U1 (en) WIND POWER MODULE
EP2143938A1 (en) Wind-driven power plant
US10648450B2 (en) Wind turbine suitable for mounting without a wind turbine tower
US10938274B2 (en) Devices and methods for fluid mass power generation systems
RU2714584C1 (en) Helio-wind power plant
RU2352809C1 (en) Bolotov's wind-driven electric plant
CN114320753A (en) Tower type vertical axis wind power generation system
US20040184909A1 (en) Multi-rotor blade stackable vertical axis windmill
KR101124172B1 (en) Wind and solar hybrid power system
RU2736680C1 (en) Heliowind power plant of increased power
RU40769U1 (en) AUTONOMOUS WIND POWER INSTALLATION
JP2018507352A (en) Wind power generation system

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140831