RU2768140C1 - Wind generator control method - Google Patents
Wind generator control method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768140C1 RU2768140C1 RU2021113431A RU2021113431A RU2768140C1 RU 2768140 C1 RU2768140 C1 RU 2768140C1 RU 2021113431 A RU2021113431 A RU 2021113431A RU 2021113431 A RU2021113431 A RU 2021113431A RU 2768140 C1 RU2768140 C1 RU 2768140C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- blades
- guides
- generator
- rotor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к ветроэнергетике, в частности, к ветрогенераторам.The present invention relates to wind energy, in particular to wind turbines.
Уровень техникиState of the art
Из существующего уровня техники известна ветросиловая установка (ВСУ) карусельного типа с циклично плавно крутящимися в противофазе ротору симметричными лопастями (Патент: RU 2392490 С1), содержащая лопасти, установленные на осях, расположенных параллельно оси вращения ротора, и снабженные приводами вращения лопасти вокруг своей оси, обеспечивающими их плавный разворот на пол оборота в противоположном направлении относительно направления вращения ротора при его полном обороте вокруг своей оси, приводы могут быть либо механическими, работающими через механическую связь с ориентированной по направлению ветра шестерней или с также ориентированными по направлению ветра и сблокированными по количеству цепей звездочками на центральной оси ротора, либо электроприводами вращения лопастей вокруг своих осей, при этом электронные команды с датчиков ветра флюгера и анемометра, расположенных на ветросиловой установке, подаются либо на исполнительный электропривод подстройки под направление ветра центральной шестерни, находящейся на оси ротора, или сблокированных звездочек механического привода, находящихся на оси ротора, либо на электроприводы вращения лопастей вокруг своих осей. ВСУ может быть снабжена второй такой же установкой с направлением вращения ротора в противоположную ротору первой установки сторону. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента использования энергии ветра путем устранения пульсаций крутящего момента при его использовании для привода вентилятора, насоса, гребного винта корабля.From the existing state of the art, a wind power plant (APU) of a carousel type is known with symmetrical blades cyclically smoothly rotating in antiphase to the rotor (Patent: RU 2392490 C1), containing blades mounted on axes parallel to the axis of rotation of the rotor, and equipped with drives for rotating the blades around its axis , ensuring their smooth turn by half a turn in the opposite direction relative to the direction of rotation of the rotor during its full turn around its axis, the drives can be either mechanical, operating through a mechanical connection with a gear oriented in the direction of the wind or with gears also oriented in the direction of the wind and interlocked in number chains with sprockets on the central axis of the rotor, or electric drives for rotating the blades around their axes, while electronic commands from the wind sensors of the weather vane and anemometer located on the wind power plant are sent either to the executive electric drive for adjusting to the wind direction central gear located on the rotor axis, or interlocked mechanical drive sprockets located on the rotor axis, or electric drives for rotating the blades around their axes. The APU can be equipped with a second similar installation with the direction of rotation of the rotor in the direction opposite to the rotor of the first installation. The invention provides an increase in the wind energy utilization factor by eliminating torque pulsations when it is used to drive a fan, pump, propeller of a ship.
Задача данного изобретения - избавление ВСУ карусельного типа от главного недостатка ветродвигателей данного типа - неоптимальных углов атаки в разных положениях лопасти на окружности вращения, основной причины потерь снимаемой энергии ветрового потока.The objective of this invention is to get rid of the carousel-type APU from the main disadvantage of this type of wind turbines - non-optimal angles of attack in different positions of the blade on the rotation circle, the main reason for the loss of the wind flow energy removed.
Известная ВСУ имеет следующие недостатки:The well-known APU has the following disadvantages:
Лопасть представляет собой прямоугольную раму. Такая форма лопасти менее эффективна чем жесткая лопасть аэродинамической формы. Поворот лопастей при движении по круговой траектории не оптимален, поскольку при движении как по ветру, так и против ветра наклон лопасти по отношению к потоку ветра постоянно меняется. Защиту от бури осуществляют уменьшением рабочих поверхностей лопастей за счет открытия заслонок на лопастях. Однако, сами лопасти остаются под различным наклоном к ветру, кроме того, отсутствует жесткая фиксация заслонок по ветру, что ведет к разрушительному колебанию заслонок. Используемая схема наклона лопастей отличается повышенной сложностью.The blade is a rectangular frame. This blade shape is less efficient than an aerodynamically shaped rigid blade. The rotation of the blades when moving along a circular path is not optimal, since when moving both upwind and against the wind, the inclination of the blade in relation to the wind flow is constantly changing. Storm protection is carried out by reducing the working surfaces of the blades by opening the dampers on the blades. However, the blades themselves remain at a different inclination to the wind, in addition, there is no rigid fixation of the dampers in the wind, which leads to destructive oscillation of the dampers. The used scheme of inclination of the blades is characterized by increased complexity.
Известна ветроэнергетическая установка (Патент: RU 2104409 С1), содержащая опору с установленным на ней вертикальным валом, поворотные лопасти, оси поворота которых размещены на консолях, закрепленных на вертикальном валу, устройство управления, взаимодействующее с поворотными лопастями, и генератор, кинематически связанный с валом, причем устройство управления выполнено в виде ограничителей поворота лопастей, установленных шарнирно на кронштейнах, жестко закрепленных на консолях, одни из ограничителей поворота установлены с возможностью центробежного отклонения, другие подпружинены, а ось поворота лопастей смещена в сторону их передней кромки.A wind power plant is known (Patent: RU 2104409 C1), containing a support with a vertical shaft mounted on it, rotary blades, the rotation axes of which are placed on consoles mounted on a vertical shaft, a control device that interacts with the rotary blades, and a generator kinematically connected to the shaft , moreover, the control device is made in the form of blade rotation limiters mounted pivotally on brackets rigidly fixed on consoles, one of the rotation limiters is installed with the possibility of centrifugal deflection, the others are spring-loaded, and the axis of rotation of the blades is shifted towards their leading edge.
Задача изобретения - повышение надежности в работе и снижение материалоемкости. Технический результат заключается в обеспечении оптимального рабочего положения поворотных лопастей относительно направления ветра при его рабочих скоростях и регулировании частоты вращения вала при скорости ветра выше оптимальной рабочей величины.The objective of the invention is to increase reliability in operation and reduce material consumption. The technical result consists in ensuring the optimal working position of the rotary blades relative to the direction of the wind at its operating speeds and regulating the shaft speed when the wind speed is higher than the optimal operating value.
Однако, заявленный технический результат достигнут не полностью вследствие следующих причин:However, the claimed technical result is not fully achieved due to the following reasons:
Поворот лопасти ограничен двумя упорами. При порывах ветра лопасти будут колебаться между упорами, подвергаясь ударным нагрузкам. Упоры не обеспечивают оптимальное положение лопастей во время работы и во время бури. В принципе для оптимальной установки лопасти при вращении ротора положение упоров также должно изменяться в зависимости от угла поворота ротора. Кроме того, чтобы управлять положением лопасти упор, который вращается за счет центробежной силы, должен иметь достаточно большую массу для преодоления силы давления ветра на лопасть, что усложняет конструкцию ротора.The rotation of the blade is limited by two stops. With gusts of wind, the blades will oscillate between stops, being subjected to shock loads. The stops do not ensure the optimal position of the blades during operation and during a storm. In principle, in order to optimally set the blade during rotation of the rotor, the position of the stops should also change depending on the angle of rotation of the rotor. In addition, in order to control the position of the blade, the stop, which rotates due to centrifugal force, must have a sufficiently large mass to overcome the force of wind pressure on the blade, which complicates the design of the rotor.
Известна ветроэнергетическая станция (Патент: РФ 2458247 С2), содержащая ветроколесо с ободом и каретку с электрогенератором. Приводной вал электрогенератора снабжен роликом, контактирующим с поверхностью обода ветроколеса. Каретка связана с неподвижным основанием шарнирно, обеспечивая возможность перемещения ролика относительно обода ветроколеса в направлении контактирующих поверхностей. Ролик выполнен в виде конуса, образующая которого, контактирующая с ободом ветроколеса, перпендикулярна его плоскости. Ступица ветроколеса насажена с возможностью вращения и осевого перемещения на расположенную горизонтально полую ось. В полой оси концентрически установлен на упорных подшипниках имеющий отверстие с резьбовой нарезкой вал, на одном из концов которого жестко закреплена ветротурбина. Отверстие с резьбовой нарезкой образует винтовую пару вместе с валом, жестко связанным со ступицей ветроколеса.Known wind power station (Patent: RF 2458247 C2), containing a wind wheel with a rim and a carriage with an electric generator. The drive shaft of the electric generator is equipped with a roller in contact with the surface of the rim of the wind wheel. The carriage is hingedly connected to the fixed base, making it possible to move the roller relative to the wind wheel rim in the direction of the contact surfaces. The roller is made in the form of a cone, the generatrix of which, in contact with the rim of the wind wheel, is perpendicular to its plane. The hub of the wind wheel is mounted with the possibility of rotation and axial movement on a horizontally located hollow axis. In the hollow axis, a shaft having a threaded hole is concentrically mounted on thrust bearings, at one of the ends of which the wind turbine is rigidly fixed. The threaded hole forms a screw pair together with a shaft rigidly connected to the wind wheel hub.
Задача изобретения - повышение эффективности использования ветроэлектрической станции за счет более полного использования энергии ветра.The objective of the invention is to increase the efficiency of the use of wind power plants through a more complete use of wind energy.
Однако, поставленная задача в известном изобретении реализована не полностью из-за следующих недостатков:However, the task in the known invention is not fully implemented due to the following disadvantages:
Ветроколесо велосипедного типа, в котором ширина лопастей у оси значительно больше, чем у обода, не эффективно использует энергию ветра. По замыслу ветротурбина должна работать на холостом ходу, однако для перемещения массивного ветроколеса вдоль его оси требуется значительное усилие. Поэтому ветротурбина должна быть достаточно мощной, причем ее мощность обеспечивается за счет перехвата части потока ветра, идущего на ветроколесо. Отсутствуют доказательства того, что в рабочем диапазоне скоростей ветра и при различных конструкциях обороты ветротурбины на холостом ходу будут равны оборотам ветроколеса при номинальной нагрузке. С увеличением нагрузки со стороны потребителя на генератор обороты его ротора падают. Необходимо увеличить мощность, передаваемую генератору, а для этого надо увеличить парусность лопастей ветрогенератора. Однако, ротор ветрогенератора смещают в сторону уменьшения диаметра фрикционного ролика, еще более увеличивая на него нагрузку, поэтому обороты ветроколеса перестают соответствовать оборотам при его номинальном режиме работы.A bicycle-type wind wheel, in which the width of the blades at the axle is much larger than at the rim, does not efficiently use wind energy. According to the plan, the wind turbine should operate at idle, however, to move a massive wind wheel along its axis, a significant effort is required. Therefore, the wind turbine must be powerful enough, and its power is provided by intercepting part of the wind flow going to the wind wheel. There is no evidence that, in the operating range of wind speeds and with various designs, the idle speed of the wind turbine will be equal to the speed of the wind wheel at rated load. With an increase in the load from the consumer on the generator, the revolutions of its rotor fall. It is necessary to increase the power transmitted to the generator, and for this it is necessary to increase the sail of the wind generator blades. However, the rotor of the wind generator is displaced in the direction of reducing the diameter of the friction roller, further increasing the load on it, so the speed of the wind wheel no longer corresponds to the speed in its nominal mode of operation.
Отсутствуют механизмы регулировки парусности лопастей и защиты лопастей ветроколеса от бури.There are no mechanisms for adjusting the windage of the blades and protecting the blades of the wind wheel from the storm.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявленному изобретению является преобразователь энергии потока (Патент: RU 2467200 С1), содержащий приемники энергии, надетые на стержни ротора, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен неподвижным корпусом, верхними и нижними неподвижными направляющими и вращающимися роликами, при этом верхние и нижние неподвижные направляющие установлены на корпусе, а вращающиеся ролики установлены на приемниках энергии с возможностью контактирования с неподвижными верхними и нижними направляющими и обеспечения минимального сопротивления приемников энергии при их движении против потока, причем приемников энергии установлено не менее трех.The closest set of features to the claimed invention is a flow energy converter (Patent: RU 2467200 C1), containing energy receivers put on the rotor rods, characterized in that it is additionally equipped with a fixed housing, upper and lower fixed guides and rotating rollers, while the upper and lower fixed guides are mounted on the body, and the rotating rollers are mounted on the energy receivers with the possibility of contacting the fixed upper and lower guides and ensuring the minimum resistance of the energy receivers when they move against the flow, and at least three energy receivers are installed.
Задача изобретения - разработка преобразователя энергии потока ветра, обладающего упрощением конструкции, исключение планетарного редуктора, увеличением числа приемников энергии в виде отдельных пластин с уменьшением сопротивления их при движении «против потока», получением равномерного вращения ротора.The objective of the invention is the development of a wind flow energy converter, which has a simplified design, the exclusion of a planetary gearbox, an increase in the number of energy receivers in the form of separate plates with a decrease in their resistance when moving "against the flow", obtaining a uniform rotation of the rotor.
Однако, поставленные задачи в известном изобретении реализованы не полностью из-за следующих недостатков:However, the tasks set in the known invention are not fully implemented due to the following disadvantages:
Лопасти ротора имеют вид плоских пластин, в результате этого они неэффективно воспринимают энергию ветра. Положение пластин ротора при малой скорости ветра нестабильно, они могут изменять свой наклон, при порывах ветра они могут колебаться, что приведет к неустойчивой работе ветрогенератора. Не предусмотрена возможность регулировки и защиты пластин в зависимости от скорости ветра. При переходе с верхних направляющих на нижние и наоборот пластины могут вибрировать и ударяться о направляющие, что приведет к снижению их долговечности.The rotor blades are in the form of flat plates, as a result of which they perceive wind energy inefficiently. The position of the rotor plates at low wind speeds is unstable, they can change their inclination, they can fluctuate with gusts of wind, which will lead to unstable operation of the wind generator. It is not possible to adjust and protect the plates depending on the wind speed. When changing from upper to lower rails and vice versa, the plates may vibrate and hit the rails, which will reduce their durability.
При исследовании отличительных признаков аналогов изобретения не выявлены решения, позволяющие достаточно просто управлять работой ветрогенератора за счет раскрытия лопастей на заданный угол наклона в зависимости от нагрузки на генератор и от скорости ветра и регулировать поток ветра на ротор вплоть до его полного перекрытия во время бури.When studying the distinguishing features of analogues of the invention, no solutions have been identified that make it possible to simply control the operation of the wind generator by opening the blades to a given angle of inclination, depending on the load on the generator and on the wind speed, and to regulate the wind flow to the rotor up to its complete shutdown during a storm.
СущностьEssence
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа, позволяющего достаточно просто управлять работой ветрогенератора за счет раскрытия лопастей на заданный угол наклона в зависимости от нагрузки на генератор и от скорости ветра и регулировать поток ветра на ротор вплоть до его полного перекрытия во время бури.The task to be solved by the claimed invention is the development of a method that makes it possible to quite simply control the operation of a wind generator by opening the blades at a given angle of inclination depending on the load on the generator and on the wind speed and to regulate the wind flow to the rotor up to its complete overlap during storms.
Поставленная задача решается за счет того, что способ управления ветрогенератором, включающий использование ветрогенератора содержащего ротор с поворотными лопастями, наклон которых при движении по кругу устанавливают с помощью неподвижных направляющих, отличающимся тем, что управление углом наклона лопастей или углом раскрытия створок лопастей в ветрогенераторе осуществляют с помощью неподвижных направляющих и подвижных направляющих, смещение которых зависит от напряжения на генераторе и от скорости ветра; ветрогенератор может быть оснащен поворотными козырьками, регулирующими поток ветра на роторы и управляемые в зависимости от напряжения на генераторе и от скорости ветра; в ветрогенераторе с двухстворчатыми лопастями направляющие устанавливают вдоль кругового движения боковых кромок створок лопастей, причем установка створок на заданный угол может быть осуществлена в зоне раскрытия и в зоне закрытия лопастей, в этих зонах поворот створок деблокируют, с помощью направляющих створки поворачивают на заданный угол, затем блокируют поворот створок и далее створки движутся до следующей зоны корректировки.The problem is solved due to the fact that the method of controlling a wind generator, including the use of a wind generator containing a rotor with rotary blades, the inclination of which, when moving in a circle, is set using fixed guides, characterized in that the control of the angle of inclination of the blades or the opening angle of the flaps of the blades in the wind generator is carried out with using fixed guides and movable guides, the displacement of which depends on the voltage on the generator and on the wind speed; the wind generator can be equipped with swivel visors that regulate the wind flow to the rotors and are controlled depending on the voltage on the generator and on the wind speed; in a wind turbine with double-leaf blades, the guides are installed along the circular motion of the side edges of the blade wings, and the shutters can be set to a given angle in the opening zone and in the closing zone of the blades, in these zones, the rotation of the wings is released, with the help of guides, the wings are rotated to a given angle, then block the rotation of the leaves and then the leaves move to the next correction zone.
Поставленная задача решается за счет того, что способ управления ветрогенератором, включающий использование ветрогенератора содержащего неподвижный корпус (опору) с неподвижными верхними и нижними направляющими, ротор с поворотными лопастями и генератор, отличающийся тем, что ветрогенератор дополнительно содержит: установленную в подшипниках корпуса поворотную раму, в подшипниках которой установлены предпочтительно два однотипных ротора; анемометр; редуктор, входы которого подключены к валам роторов, а выход соединен с входом генератора; гидронасос и распределители гидроцилиндров; подвижные направляющие и неподвижные направляющие, каждая пара которых расположена вокруг ротора с лопастями; прикрепленные к раме сверху и снизу каждого ротора гидроцилиндры, штоки которых соединены с подвижными направляющими; козырьки, повороты которых осуществляют предпочтительно с помощью гидроцилиндров; блок управления приводов на подвижные направляющие и на козырьки, входы которого подключены к выходу генератора и выходу анемометра, а выходы - через распределители и гидроцилиндры подключены к поворотным направляющим и к козырькам.The problem is solved due to the fact that the wind generator control method, including the use of a wind generator containing a fixed housing (support) with fixed upper and lower guides, a rotor with rotary blades and a generator, characterized in that the wind generator additionally contains: a rotary frame installed in the bearings of the housing, in the bearings of which preferably two rotors of the same type are installed; anemometer; a gearbox, the inputs of which are connected to the shafts of the rotors, and the output is connected to the input of the generator; hydraulic pump and distributors of hydraulic cylinders; movable guides and fixed guides, each pair of which is located around the rotor with blades; hydraulic cylinders attached to the frame at the top and bottom of each rotor, the rods of which are connected to movable guides; visors, the turns of which are carried out preferably with the help of hydraulic cylinders; drive control unit for movable guides and visors, the inputs of which are connected to the generator output and the anemometer output, and the outputs are connected to the rotary guides and visors through distributors and hydraulic cylinders.
Способ управления ветрогенератором по п. 2 отличающийся тем, что каждая подвижная направляющая и неподвижная направляющая охватывают половину окружности ротора с лопастями, причем прямолинейные концевые части направляющих сопрягаются по касательной на противоположных сторонах ротора с лопастями в зонах раскрытия и закрытия лопастей.The wind turbine control method according to
Поставленная задача решается за счет того, что способ управления ветрогенератором, включающий использование ветрогенератора содержащего поворотную головку (опору), ветроколесо, горизонтальный вал которого вращается в подшипниках поворотной опоры, генератор, ветротурбину (киль), отличающийся тем, что ветрогенератор дополнительно содержит: двустворчатые лопасти на ветроколесе; подвижные направляющие, расположенные вдоль кругового движения боковых кромок створок лопастей и расположенные в зоне раскрытия лопастей; неподвижные направляющие, расположенные в зоне закрытия лопастей; раскрытие створок осуществляют с помощью привода, входы блока управления которого подключены к выходам генератора и анемометра, а выходы подключены к подвижным направляющим; на спицах ротора установлены гидроцилиндры, штоки которых своими раздвижными концами соединены со створками лопастей на соседней спице, и распределители гидроцилиндров, щупы которых упираются в поверхность кулачка, причем направляющие и кулачки установлены непосредственно в зонах раскрытия и закрытия створок лопастей.The problem is solved due to the fact that the method of controlling a wind generator, including the use of a wind generator containing a swivel head (support), a wind wheel, the horizontal shaft of which rotates in the bearings of the swivel bearing, a generator, a wind turbine (keel), characterized in that the wind generator additionally contains: bivalve blades on a wind turbine; movable guides located along the circular movement of the side edges of the flaps of the blades and located in the opening zone of the blades; fixed guides located in the closing area of the blades; the opening of the flaps is carried out using a drive, the inputs of the control unit of which are connected to the outputs of the generator and the anemometer, and the outputs are connected to the movable guides; hydraulic cylinders are installed on the spokes of the rotor, the rods of which are connected by their sliding ends to the flaps of the blades on the adjacent spoke, and distributors of the hydraulic cylinders, the probes of which rest against the surface of the cam, and the guides and cams are installed directly in the areas of opening and closing of the flaps of the blades.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, которые приведены в качестве примера для пояснения работы заявленного изобретения.The essence of the invention is illustrated in the drawings, which are given as an example to explain the operation of the claimed invention.
На фиг. 1 приведена кинематическая схема ветрогенератора с двумя вертикальными роторами, вид со стороны флюгера.In FIG. 1 shows a kinematic diagram of a wind turbine with two vertical rotors, view from the side of the weather vane.
На фиг. 2 приведена кинематическая схема ветрогенератора с двумя вертикальными роторами, вид сверху.In FIG. 2 shows a kinematic diagram of a wind turbine with two vertical rotors, top view.
На фиг. 3 приведена кинематическая схема ветрогенератора с горизонтальной осью вращения.In FIG. 3 shows a kinematic diagram of a wind turbine with a horizontal axis of rotation.
На фиг. 4 приведена функциональная схема ветрогенератора с горизонтальной осью вращения на участке раскрытия створок.In FIG. 4 shows a functional diagram of a wind generator with a horizontal axis of rotation in the area of the opening of the wings.
На фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 обозначенные подшипники качения и скольжения крепятся на поворотной раме 2 или на стойке 1.In FIG. 1, fig. 2, fig. 3 and FIG. 4, the rolling and sliding bearings indicated are mounted on the
Ветрогенератор, работающий по предлагаемому способу управления, может содержать роторы с вертикальной или горизонтальной осями вращения, а также может содержать сдвоенные роторы. Ветрогенератор с встречно работающими двумя роторами по сравнению с двумя ветрогенераторами, содержащими по одному ротору, эффективней использует энергию ветра, а также имеет более низкий показатель расхода веса конструкции на единицу мощности.The wind generator operating according to the proposed control method may contain rotors with vertical or horizontal axes of rotation, and may also contain twin rotors. A wind generator with counter-operating two rotors, compared to two wind generators containing one rotor each, uses wind energy more efficiently, and also has a lower construction weight consumption per unit of power.
Ветрогенератор с двумя роторами с вертикальными осями, работающий по предлагаемому способу управления содержит: полую неподвижную стойку 1; поворотную раму 2; однотипные роторы 3 со спицами 3-1, которые заканчиваются упорами 3-2 для лопастей и в которых установлены оси 3-3 и лопасти 3-4; анемометр; блоки 4, содержащие редуктор, генератор, гидронасос, распределители гидроцилиндров, блок управления (на схеме не показаны); флюгеры 5; скользящие в пазах рамы 2 подвижные направляющие 6 и прикрепленные к раме неподвижные направляющие 7; гидроцилиндры 8, прикрепленные к раме 2 сверху и снизу каждого ротора 3, поршень которых через шток 8-1 соединен с подвижными направляющими 6; козырек 10, установленный на оси 10-1; блок управления, выходы которого подключены к гидроцилиндрам 8 и 9, а входы подключены к выходу генератора и выходу анемометра.A wind generator with two rotors with vertical axes, operating according to the proposed control method, contains: a hollow fixed rack 1;
Ветрогенератор работает следующим образом:The wind generator works as follows:
Поворот рамы 2 по ветру осуществляют предпочтительно с помощью флюгеров 5. Неподвижные направляющие 7 наклоняют движущиеся против ветра лопасти 3-4 ротора 3 к упорам 3-2 на роторе. В рабочем диапазоне скоростей ветра подвижные направляющие 6 отведены от упоров 3-2, при этом круговой зазор между осями лопастей 3-3 при их движении и внутренними поверхностями подвижных направляющих 6 и неподвижных направляющих 7 плавно изменяется. С увеличением нагрузки на генератор напряжение на его выходе понижается, при этом блок управления через распределители гидроцилиндров и гидроцилиндры 8 управляет смещением подвижных направляющих 6 от упоров 3-2 на роторе 3. Лопасти роторов 3-4 на рабочем участке роторов 3 распрямляются, и скорость вращения роторов увеличивается. При установке нормального напряжения на генераторе блок управления через распределители блокирует работу гидроцилиндров 8. С увеличением напряжения на генераторе по сигналам блока управления распределитель включает гидроцилиндр 8 на смещение подвижных направляющих 6 в сторону упоров 3-2 ротора 3, обороты ротора уменьшаются, и напряжение на генераторе понижается к заданной норме. Во время бури подвижные направляющие 6 сдвигают к упорам 3-2 роторов 3 настолько, что круговой зазор между подвижными и неподвижными направляющими становится одинаковым, при этом вращение роторов 3 практически прекращается.Rotation of the
Козырьки 10 через гидроцилиндр 9 подключены к выходу блока управления. С увеличением скорости ветра по сигналам из блока управления гидроцилиндры с помощью своих штоков открывает козырьки, направляя дополнительный поток ветра на ротор, затем ограничивают поток ветра на ротор, а во время бури перекрывает козырьками поток ветра на роторы 3, блокируя их вращение.
Ветрогенератор, содержащий ветроколесо с горизонтальной осью вращения, работающий по предлагаемому способу, содержит: на ветроколесе лопасти со створками 2-2; гидроцилиндры 3 со штоками 3-1, раздвижные концы которых соединены со створками соседней лопасти; распределители цилиндров 4 со щупами 4-1; кулачок 5; неподвижные направляющие 7 и подвижные направляющие 6, установленные в подшипниках скольжения 6-2; гидроцилиндры 6-1, штоки которых соединены с подвижными направляющими; блок, содержащий редуктор, генератор, гидронасос и блок управления (на схеме не показан).A wind generator containing a wind wheel with a horizontal axis of rotation, operating according to the proposed method, contains: on the wind wheel blades with flaps 2-2;
Ветрогенератор работает следующим образом:The wind generator works as follows:
В ветроколесе угол раскрытия створок лопастей регулируют с помощью неподвижных 7 и подвижных направляющих 6. Привод на подвижные направляющие содержит блок управления, входы которого подключены к выходам генератора и анемометру, а выходы через распределители и гидроцилиндры 6-1 соединены с подвижными направляющими 6. Коррекцию поворота створок 2-2 лопастей производят в зоне раскрытия и в зоне закрытия створок. Между зонами коррекции поворот створок лопастей заблокирован, и они движутся с заданным углом наклона. Управление перетоком жидкости между полостями гидроцилиндра 3 осуществляют в его распределителе 4. При набегании щупа 4-1 распределителя на кулачок 5 открывается канал для перетока жидкости в гидроцилиндре 3. Под действием направляющих устанавливают заданный наклон створок 2-2 лопастей ротора 2. После сбегания щупа 4-1 распределителя 4 с кулачка 5 канал для перетока жидкости перекрывается поршнем распределителя 4 и далее створки лопастей 2-2 с установленным углом наклона движутся к следующей зоне коррекции. В зоне закрытия лопастей проход между неподвижными направляющими 7 уменьшается и створки лопастей складываются. В зоне раскрытия лопастей створки лопастей 2-2 под напором ветра раскрываются, причем угол раскрытия лопастей ограничивают шириной прохода между подвижными направляющими 6. Раскрытие и закрытие лопастей осуществляется плавно из-за низкой скорости движения поршня в гидроцилиндре. При касании концами створок 2-2 подвижных направляющих 6 расхождение створок прекращается.In the wind wheel, the opening angle of the flaps of the blades is adjusted using fixed 7 and
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения по повышению эффективности работы ветрогенератора и защиты его во время бури, следующие:Information confirming the possibility of implementing the invention to improve the efficiency of the wind turbine and protect it during a storm is as follows:
При смещении подвижной направляющей зазор между направляющими и ротором, независимо от ширины зазора, плавно изменяется, при этом также плавно изменяется и наклон лопастей ротора. При увеличении высоты роторов предпочтительна установка дополнительных пар неподвижных и подвижных направляющих. Управление смещением подвижной направляющей может быть осуществлено с помощью гидроцилиндров, расположенных сверху и снизу ротора. Синхронная работа этих гидроцилиндров может быть осуществлена последовательным соединением полостей для перетока жидкости в гидроцилиндрах.When the movable guide is displaced, the gap between the guides and the rotor, regardless of the gap width, smoothly changes, while the slope of the rotor blades also changes smoothly. With an increase in the height of the rotors, it is preferable to install additional pairs of fixed and movable guides. The displacement of the movable guide can be controlled using hydraulic cylinders located above and below the rotor. Synchronous operation of these hydraulic cylinders can be carried out by connecting cavities for fluid flow in the hydraulic cylinders in series.
Лопасти роторов, имеющие правильную аэродинамическую форму, позволят более полно использовать энергию ветра. С целью уменьшения износа лопастей на участках касания с направляющими предпочтительно эластичное крепление к ним свободно вращающихся цилиндрических роликов. Концы козырьков, поворачиваясь во время бури, соприкасаются между собой, поэтому они должны быть оснащены эластичными насадками. Вверху и внизу зоны соприкосновения козырьков установлены упоры, прикрепленные к раме для ограничения дальнейшего поворота козырьков.The blades of the rotors, having the correct aerodynamic shape, will allow more complete use of wind energy. In order to reduce the wear of the blades in the areas of contact with the guides, it is preferable to elastically mount freely rotating cylindrical rollers to them. The ends of the visors, turning during a storm, are in contact with each other, so they must be equipped with elastic nozzles. At the top and bottom of the contact zone of the visors, there are stops attached to the frame to limit further rotation of the visors.
В качестве привода для створок лопастей ротора с горизонтальной осью вращения предпочтительно применение гидравлического привода. Этот привод наиболее универсальный по своим возможностям, и с его помощью достаточно просто может быть осуществлено управление смещением без перекосов подвижных направляющих, а также управление поворотом козырьков.As a drive for the flaps of the rotor blades with a horizontal axis of rotation, it is preferable to use a hydraulic drive. This drive is the most versatile in its capabilities, and with its help it is quite easy to control the displacement without distortion of the movable guides, as well as control the rotation of the visors.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113431A RU2768140C1 (en) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | Wind generator control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113431A RU2768140C1 (en) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | Wind generator control method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2768140C1 true RU2768140C1 (en) | 2022-03-23 |
Family
ID=80819277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021113431A RU2768140C1 (en) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | Wind generator control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2768140C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA79236C2 (en) * | 2003-10-14 | 2007-06-11 | Oleksandr Fedorovych Hrytsenko | Windmill with increased power of grytsenko's design |
| RU2481497C2 (en) * | 2010-02-26 | 2013-05-10 | ЧЕМПИОН Инжиниринг Текнолоджи Компани, Лтд. | Planetary gear of sail plant |
| JP2017210872A (en) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | 正治 内田 | Fluid power generation device |
| KR101945990B1 (en) * | 2017-02-03 | 2019-02-08 | 이영근 | Rotating unit for wind power generation and wind power generation system having the same |
| RU2688095C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-05-17 | Алексей Владимирович Рябов | Adjustable windmill unit with vertical axis of rotation |
-
2021
- 2021-05-11 RU RU2021113431A patent/RU2768140C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA79236C2 (en) * | 2003-10-14 | 2007-06-11 | Oleksandr Fedorovych Hrytsenko | Windmill with increased power of grytsenko's design |
| RU2481497C2 (en) * | 2010-02-26 | 2013-05-10 | ЧЕМПИОН Инжиниринг Текнолоджи Компани, Лтд. | Planetary gear of sail plant |
| JP2017210872A (en) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | 正治 内田 | Fluid power generation device |
| KR101945990B1 (en) * | 2017-02-03 | 2019-02-08 | 이영근 | Rotating unit for wind power generation and wind power generation system having the same |
| RU2688095C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-05-17 | Алексей Владимирович Рябов | Adjustable windmill unit with vertical axis of rotation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4832569A (en) | Governed vane wind turbine | |
| US7665966B2 (en) | Flow-controlled wind rotor | |
| US5553996A (en) | Wind powered turbine | |
| US8974184B2 (en) | Turbomachinery having self-articulating blades, shutter valve, partial-admission shutters, and/or variable pitch inlet nozzles | |
| EP0086076B1 (en) | A horizontal axis wind energy conversion system with aerodynamic blade pitch control | |
| US20110006526A1 (en) | Pitch control arrangement for wind turbine | |
| KR20100080787A (en) | Energy extraction device with at least one bank of blades | |
| US20140322013A1 (en) | Independent variable blade pitch and geometry wind turbine control | |
| US10218246B2 (en) | Variable diameter and angle vertical axis turbine | |
| US20150192107A1 (en) | Constant Power, Helical Transverse-Axis Wind Turbine with Automated Variable Pitch, Variable Radius and Torque Control | |
| RU2392490C1 (en) | Carousel-type wind-electric set (wes) with cyclic symmetric blades smoothly rotating in opposite phase to rotor | |
| WO2010030895A2 (en) | Wind turbine | |
| CN102536643A (en) | Vertical axis wind turbine | |
| WO2014006542A2 (en) | Turbine arrangement | |
| RU2364748C1 (en) | Method for control of wind-powered engine rotor rotation frequency with vertical axis and wind-powered engine for its realisation | |
| CN109826749A (en) | A kind of auxiliary wing variable pitch and can self-starting large-scale darrieus blower | |
| RU2768140C1 (en) | Wind generator control method | |
| WO2011065840A2 (en) | Method for turning a wind power plant relative to the wind direction | |
| WO2010124778A2 (en) | Underwater power plant comprising a water turbine with bidirectional fluid flow and unidirectional rotation | |
| US20110084492A1 (en) | Vertical Propeller Fluid Energy Capture with Coordinated Dynamic-Orientation Blades | |
| RU2349793C2 (en) | Method for formation of wind-powered engine | |
| RU2066396C1 (en) | Windmill | |
| RU2210001C1 (en) | Windmill-electric power unit | |
| RU2166665C1 (en) | Windmill | |
| RU2141059C1 (en) | Wing (vane) incorporating provision for self- adjustment of angle of attack toward incident flow of medium |