RU2775100C1 - Ветрогенератор - Google Patents
Ветрогенератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775100C1 RU2775100C1 RU2021128886A RU2021128886A RU2775100C1 RU 2775100 C1 RU2775100 C1 RU 2775100C1 RU 2021128886 A RU2021128886 A RU 2021128886A RU 2021128886 A RU2021128886 A RU 2021128886A RU 2775100 C1 RU2775100 C1 RU 2775100C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dome
- wind
- generator
- wind generator
- generator according
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N Hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 1
- 241000005139 Lycium andersonii Species 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001617 migratory Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000000771 oncological Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в устройствах и технологиях для возобновляемых источников энергии. Более конкретно изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в другие виды энергии. Ветрогенератор включает мачту на которой установлен полый купол в виде шарообразной конструкции, состоящей из набора ребер в виде направляющих лопастей, по окружности купола выполнена шестерня для вращения роторов генераторов, образуя редуктор, причем купол подвижно установлен оси, на мачте по окружности купола сконструирована платформа, на которой размещен по меньшей мере один генератор, состоящий из ротора и обмотки статора, причем вал ротора имеет шестерню, которая входит в зацепление с шестерней купола, генератор соединен с контроллером, предназначенным для преобразование переменного напряжения, вырабатываемого генератором, в постоянное. Технический результат заключается в создании ветрогенератора, рассчитанного на выработку электрической энергии, независимо от направления ветрового потока в широком диапазоне скорости движения воздушных масс и обеспечении максимальной эффективности ветрогенерации. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в устройствах и технологиях для возобновляемых источников энергии. Более конкретно изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в другие виды энергии.
Из уровня техники известна «Вентиляционная электростанция» по патенту РФ №2723538 от 14.05.2019 на изобретение (МПК F03D 9/35, F03D 9/41, F24F 13/00). Вентиляционная электростанция, включающая в себя вертикальную напорную трубу в жилом здании, смонтированную на твердом основании на стержневых опорах, снабженную электрогенератором, отличающаяся тем, что электрогенератор, располагающийся под напорной трубой на основании, оснащен крыльчаткой, соединенной с электрогенератором полым штоком, крыльчатка продвинута в нижней части напорной трубы на высоту 1 метр, а на верхней части напорной трубы установлен дефлектор. Недостатком данного изобретения является то, что генератор расположен внутри вентиляционного канала, что может препятствовать потоку воздуха. Также будет передаваться шум от работы генератора по вентиляционному каналу и создавать неприятный шум для жильцов.
Также из уровня техники известен «Ветрогенератор» по патенту JP №3217165 от 04.07.2018 на изобретение (МПК F03D 3/04; F03D 9/41). Ветрогенератор включает: горизонтальную железную раму в форме креста выполненную на вершине квадратной железной башни, высота которой составляет менее 50 м над уровнем земли, и в общей сложности четыре куполообразных ветрогенератора установлены в каждой верхней части четырех концов железной рамы, одну вертикальную трубу, установленную вертикально до уровня земли в центре башни, путем установки открытой части купола лицом к ветру с датчиком направления ветра и улавливания энергии ветра давлением ветра, однослойный четырехголовочный ветроколлектор, встроенный в квадратную железную башню, который фокусирует энергию ветра, посылаемую из купола по трубе и непосредственно передает ее на ветротурбину, установленную на уровне земли. Недостатками данного изобретения является малая отдача электроэнергии ввиду отсутствия редуктора увеличения оборотов генератора.
Задача, которую поставил перед собой разработчик нового ветрогенератора, состояла в создании нового устройства, лишенного недостатков известных решений. Технический результат заключается в создании ветрогенератора рассчитанного на выработку электрической энергии, независимо от направления ветрового потока в широком диапазоне скорости движения воздушных масс и обеспечении максимальной эффективности ветрогенерации.
Изобретение пояснено графически, где
на фиг. 1 - показана схема расположения элементов ветрогенератора.
Сущность изобретения состоит в том, что ветрогенератор включает мачту на которой установлен полый купол в виде шарообразной конструкции, состоящей из набора ребер в виде направляющих лопастей, по окружности купола выполнена шестерня для вращения роторов генераторов, образуя редуктор, причем купол подвижно установлен оси, на мачте по окружности купола сконструирована платформа на которой размещен по меньшей мере один генератор, состоящий из ротора и обмотки статора, причем вал ротора имеет шестерню, которая входит в зацепление с шестерней купола, генератор соединен с контроллером, предназначенным для преобразования переменного напряжения, вырабатываемого генератором в постоянное. Причем мачта представляет собой металлоконструкцию или железобетонную конструкцию. Кроме того, мачта выполнена с фундаментом и лестницей. Вместе с тем, ось купола жестко закреплена на фундаменте. Причем купол установлен на оси при помощи подшипников. Также под куполом на опоре сконструирована система охлаждения генератора, состоящая из радиатора и подводящего и отводящего патрубков и соединенная с генераторами. А на оси купола установлена тормозная система, состоящая из тормозного диска, тормозных колодок и суппорта, соединенная с контроллером. В то же время в верхней части купола установлен датчик скорости ветра соединенный с контроллером. А внутри купола сконструирована система пожаротушения, состоящая из извещателей, модулей пожаротушения и датчиков. Кроме того, контроллер через блок переключателей и предохранителей соединен с инвертором, состоящим из силового шкафа с силовыми контактами и цепями управления. Также внутри купола ветрогенератора установлена телекоммуникационная система, содержащая приемопередающую станцию спутниковой связи с антенной, приемную станцию спутникового ТВ, АТС с антеннами, станцию эфирного вещания, комплект оборудования передачи данных, комплект оборудования для обеспечения беспроводной связи. Кроме того, верхней части купола установлена система молниезащиты, содержащая молниеприемник, соединенный с контуром заземления.
Ветрогенератор, включающий установленный на мачте 1 полый купол 2 по окружности которого выполнена шестерня для вращения генераторов 3, внутри купола 2 расположен по меньшей мере один генератор 3. Мачта 1 представляет собой металлоконструкцию или железобетонную конструкцию на вершине которой установлен купол 2 с компонентами ветрогенератора. Мачта 1 может быть выполнена с фундаментом и лестницей, ведущей в купол 2. На вершине мачты 1 установлен купол 2. Купол 2 представляет собой шарообразную конструкцию которая состоит из набора ребер, выполненных в виде направляющих лопастей, в виде полого шарового пояса. Купол 2 предназначен для передачи крутящего момента генераторам 3.
Купол 2 посредствам высокочувствительных подшипников 6 подвижно закреплен на оси 5. В верхней части купола 2 выполнена крышка. Ось 5 купола 2 жестко закреплена на фундаменте мачты 1. Под воздействием ветра купол 2 через шестерню передает крутящий момент генераторам 3, которые вырабатывают электроэнергию. Купол 2 с шестерней и шестернями генераторов образуют редуктор. Шестерня купола входит в зацепление с роторами генераторов 3. Редуктор предназначен для увеличения скорости вращения генератора 3. Ввиду наличия редуктора даже при минимальном ветре генераторы 3, которые установлены внутри купола по его окружности на равном расстоянии, вырабатывают энергию. Это дает положительный эффект для вертикальной ветроэнергетической установки, которая может вырабатывать в несколько раз больше электроэнергии. На мачте 1 по окружности купола 2 установлена платформа 6 для размещения генераторов 3. Генератор 3 состоит из двух основных частей, ротора и обмотки статора. Ротор образует электрическое поле, обмотка статора неподвижна. На валу ротора установлена шестерня, которая входит в зацепление с шестерней купола 2. Генераторы 3 закреплены на платформе 6 мачты 1. В корпусе генератора 3 предусмотрена полость, предназначенная для пропускания охлаждающей жидкости (водяная рубашка) для охлаждения генератора 4. Система охлаждения 10 генератора 3 состоит из радиатора и подводящего и отводящего патрубков. В качестве охлаждающей жидкости применяют, например, тосол. Система охлаждения генератора закреплена на мачте 1 и соединена с генераторами 3. Тормозная система 7 состоит из: тормозного диска, тормозных колодок, суппорта. Тормозная система 7 установлена на оси 5 купола 2 и соединена с контроллером. Предназначена для остановки ветрогенератора, если скорость ветра превышает допустимую, или для технического обслуживания ветрогенератора. В верхней части купола 2 на его крышке установлена система для слежения скорости ветра 8, которая представляет собой датчик скорости ветра, соединенный с контроллером (на фиг. не показан). Система для слежения скорости ветра 8 предназначена для слежения за скоростью ветра и передачи данных в контроллер, чтобы при превышении ветра выше допустимой нормы ветрогенератор был остановлен. В основе метода лежит выход на оптимальное соотношение частоты вращения ветрогенератора и скорости ветра при помощи датчика скорости ветра и контроллера. Внутри купола 2 сконструирована система пожаротушения, которая предназначена для предотвращения возгорания ветрогенератора. Система пожаротушения включает извещатели, модули пожаротушения и датчики, которые в постоянном режиме отслеживают отклонения параметров среды в защищаемом помещении (температура, инфракрасное излучение, задымленность и пр.). Внутри купола 2 ветрогенератора установлены датчики слежения за температурой, если превышает заданные пределы, то срабатывают модули пожаротушения. При вращении купола 2 в генераторе 3 вырабатывается электрическая энергия, которая поступает через контроллер на аккумуляторные батареи, и происходит подзарядка и приходит через инвертор 9, который в свою очередь преобразует в нужное для потребителя напряжение. При этом инвертор 9 соединен с контроллером через блок переключателей и предохранителей в целях безопасности. Контроллер представляет собой электронное устройство, отвечающие за преобразование переменного напряжения, вырабатываемого генератором 3 в постоянное контроль заряда аккумуляторных батарей. Наличие контроллера в схеме работы ветрогенератора позволяет осуществлять работу ветрового генератора в автоматическом режиме вне зависимости от внешних факторов. Энергию, полученную от генератора 3 передают по электрическим кабелям в контроллер (на фиг. не показан). Контроллер для обеспечения надежности и бесперебойной работы к централизованной электросети через счетчик. При этом возможно электроснабжение как от центральной электросети, так и от резервного источника энергии (аккумуляторной батареи). Тем самым можно снизить затраты на покупку электроэнергии от сети и обеспечить бесперебойное электроснабжение. Для синхронизации подлежащего подаче тока с частотой напряжения в сети переменного или трехфазного тока, полученного от генератора 3, установлен инвертор 9. Инвертор 9 представляет собой силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления. Дополнительно внутри купола 2 ветрогенератора установлена телекоммуникационная система для передачи данных о работе ветрогенератора. Телекоммуникационная система может содержать приемопередающую станцию спутниковой связи с антенной, приемную станцию спутникового ТВ, АТС с антеннами, станцию эфирного вещания, комплект оборудования передачи данных, комплект оборудования для обеспечения беспроводной связи. В верхней части купола 2 на его крышке установлена система молниезащиты содержащая молниеприемник, соединенный с контуром заземления.
Работает ветрогенератор следующим образом. При наличии ветра со скоростью от 3 м/с и выше, воздействуя на направляющие лопасти, приводится во вращение купол 2. Его вращение через шестерню передают на вал ротора генератора 3, инициируя процесс выработки электрической энергии. Ввиду наличия редуктора даже при минимальном ветре генераторы 3, которые установлены внутри купола по его окружности на равном расстоянии, вырабатывают энергию. Это дает положительный эффект для вертикальной ветроэнергетической установки, которая может вырабатывать в несколько раз больше электроэнергии. При вращении генератора вырабатывается электрическая энергия, которая поступает на аккумуляторные батареи, и происходит подзарядка и проходит через инвертор 9, который в свою очередь преобразует в нужное для потребителя напряжение. Электрическая схема генератора 3 может быть, как асинхронного исполнения (предпочтительнее при конструировании генераторов большой мощности), так и на постоянных магнитах (предпочтительнее для генераторов малых мощностей). Вертикальная компоновка ветрогенератора более оптимальна, так как данная конструкция обеспечивает равномерный приток воздуха к направляющим лопастям купола 2 и через шестерню на роторы генераторов 3, при любом направлении ветра. Таким образом отсутствует необходимость создавать механизм ориентации установки относительно направления воздушного потока.
Ветрогенератор способен превращать энергию ветра в электроэнергию. Запасы ветровой энергии огромны. Устройство ветроэнергетической установки достаточно простое: купол вращается под действием ветра, передает вращение генератору, который вырабатывает электроэнергию, по окружности купола закреплена шестерня, которая входит в зацепление с генераторами и вращает ротор генератора. Универсальность и преимущество этого ветрогенератора в том, что по окружности купола можно установить несколько генераторов и получить с одной ветровой установки гораздо больше электроэнергии, направление ветра может быть любое, перелетным птицам угрозы нет. На промышленном производстве есть вентиляционные каналы на крышах, которых можно поставить миниустановки для получения своей энергии или продать в электросети, постановление Правительство России №229 обязывающие энергосбытовые компании заключать с гражданами договора на покупку электроэнергии от их частных мини систем возобновляемой генерации. Стоимость производства электроэнергии на ветровых электростанциях ниже, чем на любых других. Кроме того, ветроэнергетика экономит богатства недр нашей природы. Это новые более мощные ветропарки, зарядные станции для электромобилей, которых становится все больше и другое. Финансовая часть этого проекта: устанавливаем такие ветровые установки по всему миру, финансовые потоки стекаются в единый банк и распределяются по странам, чтобы не было вражды между государствами. Экологическая часть: после взрыва Чернобыльской АЭС в Беларусии возросло количество заболевших онкологическими заболеваниями в сорок раз, гидроэлектростанции и АЭС наносят значительный ущерб рыбной отрасли. Газ относится к особо опасным видам топлива: взрывоопасен, при сгорании природного газа получается угарный газ, если пропустить тучевое облако через угарный газ, то получится синильная кислота, что мы сейчас наблюдаем кислотные дожди.
Claims (12)
1. Ветрогенератор, включающий мачту, на которой установлен полый купол в виде шарообразной конструкции, состоящей из набора ребер в виде направляющих лопастей, по окружности купола выполнена шестерня для вращения роторов генераторов, образуя редуктор, причем купол подвижно установлен оси, на мачте по окружности купола сконструирована платформа, на которой размещен по меньшей мере один генератор, состоящий из ротора и обмотки статора, причем вал ротора имеет шестерню, которая входит в зацепление с шестерней купола, генератор соединен с контроллером, предназначенным для преобразования переменного напряжения, вырабатываемого генератором, в постоянное.
2. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что мачта представляет собой металлоконструкцию или железобетонную конструкцию.
3. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что мачта выполнена с фундаментом и лестницей.
4. Ветрогенератор по п. 3, отличающийся тем, что ось купола жестко закреплена на фундаменте.
5. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что купол установлен на оси при помощи подшипников.
6. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что под куполом на опоре сконструирована система охлаждения генератора, состоящая из радиатора и подводящего и отводящего патрубков и соединенная с генераторами.
7. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что на оси купола установлена тормозная система, состоящая из тормозного диска, тормозных колодок и суппорта, соединенная с контроллером.
8. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что в верхней части купола установлен датчик скорости ветра, соединенный с контроллером.
9. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что внутри купола сконструирована система пожаротушения, состоящая из извещателей, модулей пожаротушения и датчиков.
10. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что контроллер через блок переключателей и предохранителей соединен с инвертором, состоящим из силового шкафа с силовыми контактами и цепями управления.
11. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что внутри купола ветрогенератора установлена телекоммуникационная система, содержащая приемопередающую станцию спутниковой связи с антенной, приемную станцию спутникового ТВ, АТС с антеннами, станцию эфирного вещания, комплект оборудования передачи данных, комплект оборудования для обеспечения беспроводной связи.
12. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что в верхней части купола установлена система молниезащиты, содержащая молниеприемник, соединенный с контуром заземления.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2775100C1 true RU2775100C1 (ru) | 2022-06-28 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA22029A (ru) * | 1994-09-15 | 1998-04-30 | Анатолій Георгієвич Сенченко | Ветровая электростанция «крылати витрыла» |
CN101363414A (zh) * | 2008-09-22 | 2009-02-11 | 龚炳新 | 聚风增速型风力发电机 |
RU2661567C2 (ru) * | 2016-04-18 | 2018-07-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ИТВ Транс" | Ветроэнергетическая установка и способ получения электроэнергии |
RU2723538C1 (ru) * | 2019-05-14 | 2020-06-15 | Михаил Евгеньевич Перфилов | Вентиляционная электростанция |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA22029A (ru) * | 1994-09-15 | 1998-04-30 | Анатолій Георгієвич Сенченко | Ветровая электростанция «крылати витрыла» |
CN101363414A (zh) * | 2008-09-22 | 2009-02-11 | 龚炳新 | 聚风增速型风力发电机 |
RU2661567C2 (ru) * | 2016-04-18 | 2018-07-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ИТВ Транс" | Ветроэнергетическая установка и способ получения электроэнергии |
RU2723538C1 (ru) * | 2019-05-14 | 2020-06-15 | Михаил Евгеньевич Перфилов | Вентиляционная электростанция |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10184454B2 (en) | Wind turbine for generating electricity with naval technology | |
CN106121921B (zh) | 无线路灯充电桩 | |
Mohammad et al. | A review of the state of the art of generators and power electronics for wind energy conversion systems | |
Mamur | Design, application, and power performance analyses of a micro wind turbine | |
CA2755849A1 (en) | Economical urban wind turbine station (euwts) | |
RU2775100C1 (ru) | Ветрогенератор | |
Stavrakakis et al. | 2.10-Electrical Parts of Wind Turbines | |
Sørensen | Wind energy | |
US20150300196A1 (en) | Solar Panel Based Electrical Power Generating System Utilizing Man-Made Wind from High Performance Compressor Fans to Compress Air within a Nacelle that Spins a Vertical or Horizontal Axis Wind Turbine Connected to a Gearing System to Rotate an Electrical Generator for Grid Scale Applications with a Self-Sustaining Capability | |
WO2011058396A1 (en) | Power recycler using a stationary by-product wind source | |
Kulkarni et al. | Mathematical Modeling, Installation of Wind turbine and its analysis in MATLAB | |
US20200141387A1 (en) | An apparatus for generating power to operate telecommunication networks using vertical axis wind turbines | |
KR101088381B1 (ko) | 수도관의 수압차를 이용한 마이크로 발전장치 | |
Samantaray et al. | A study of wind energy potential in India | |
RU2738294C1 (ru) | Ветростанция на основе высотного здания | |
CN219605466U (zh) | 一种气象要素观测与风光发电一体装置 | |
RU2766497C1 (ru) | Ветроэлектростанция | |
Tkáč et al. | Modelling of wind power plants operation | |
GB2619013A (en) | A portable wind turbine | |
Gözde et al. | Integration of renewable energy sources into turkey electric energy network general problems and solution proposals | |
Kiyoki et al. | Development of 5-MW downwind turbine and floating substation facility for offshore wind power | |
WO2024016057A1 (en) | Wind powered generation system | |
Patnaik et al. | A Study of Wind Energy Potential in India | |
Malori et al. | Impact of photovoltaic system integration on power system frequency | |
HALA | Simulation of a 660kW direct drive wind turbine |