RU2791793C1 - Ограничитель частоты вращения ветротурбины с вертикальной осью вращения - Google Patents
Ограничитель частоты вращения ветротурбины с вертикальной осью вращения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791793C1 RU2791793C1 RU2022105184A RU2022105184A RU2791793C1 RU 2791793 C1 RU2791793 C1 RU 2791793C1 RU 2022105184 A RU2022105184 A RU 2022105184A RU 2022105184 A RU2022105184 A RU 2022105184A RU 2791793 C1 RU2791793 C1 RU 2791793C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- rotation
- wind turbine
- shaft
- wind
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к системам автоматического регулирования для ограничения частоты вращения ветротурбины с вертикальной осью вращения. Ограничитель частоты вращения ветротурбины с вертикальной осью вращения содержит расположенные в плоскости вращения лопастей, установленных на неподвижно связанных с вертикальным валом траверсах, подпружиненные грузы, имеющие возможность перемещения в радиальном направлении, воздействующие под действием центробежной силы на систему ограничения частоты вращения ветротурбины. Лопасти установлены с возможностью вращения вокруг их продольной оси на траверсах. Грузы неподвижно закреплены на лопастях эксцентрично их осям вращения. На валу центральным отверстием установлено с возможностью поворота коромысло, на концах которого на равных расстояниях от центра имеются первые шарниры, связанные посредством жёстких тяг, длина которых равна расстоянию между осями вращения лопастей и осью вала, с расположенными на лопастях на таком же расстоянии от центра вращения лопастей вторыми шарнирами. Коромысло под действием пружины прижато к упорам и находится при этом в таком положении, при котором угол установки лопастей соответствует оптимальному по коэффициенту использования энергии ветра значению. Техническим результатом является обеспечение ограничения частоты во всём диапазоне скоростей ветра при отсутствии дисбаланса ветротурбины за счет синхронного поворота лопастей. 2 ил.
Description
Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано для ограничения частоты вращения ветротурбины с вертикальной осью вращения.
Известен аэродинамический регулятор [1], содержащий три расположенных на траверсах горизонтальных лопасти, внутри которых установлена пружинно-винтовая пара. Когда частота вращения ветротурбины превышает номинальное значение, под действием центробежной силы лопасти передвигаются по резьбе к периферии, поворачиваются плоскостью к направлению вращения и за счёт увеличивающегося аэродинамического торможения ограничивают частоту вращения. Его основными недостатками являются разбалансировка ротора ветротурбины из-за неравномерности поворота лопастей, а также неспособность удерживать частоту вращения в заданном диапазоне при высоких скоростях ветра. Это отрицательно сказывается на функциональных возможностях регулятора, работающего в данном случае в режиме ограничителя частоты вращения ветротурбины с вертикальной осью.
Цель предполагаемого изобретения – повышение функциональных возможностей ограничителя частоты вращения ветротурбины.
Эта цель достигается тем, что в ограничителе частоты вращения ветротурбины с вертикальной осью вращения, содержащем, расположенные в плоскости вращения лопастей, установленных на неподвижно связанных с вертикальным валом траверсах, подпружиненные грузы, имеющие возможность перемещения в радиальном направлении, воздействующие под действием центробежной силы на систему ограничения частоты вращения ветротурбины, лопасти установлены с возможностью вращения вокруг их продольной оси на траверсах, грузы неподвижно закреплены на лопастях эксцентрично их осям вращения, на валу центральным отверстием установлено с возможностью поворота коромысло, на концах которого на равных расстояниях от центра имеются первые шарниры, связанные посредством жёстких тяг, длина которых равна расстоянию между осями вращения лопастей и осью вала, с расположенными на лопастях на таком же расстоянии от центра вращения лопастей вторыми шарнирами, причём коромысло под действием пружины прижато к упорам и находится при этом в таком положении, при котором угол установки лопастей соответствует оптимальному по коэффициенту использования энергии ветра значению.
Схематично заявляемый ограничитель частоты вращения ветротурбины с вертикальным валом вращения изображён на фигуре 1.
Он содержит расположенные в плоскости вращения лопастей 1, установленных в подшипниках 2 на траверсах 3, жёстко связанных с вертикальным валом 4 ветротурбины, плоские с целью уменьшения аэродинамического сопротивления при вращении грузы 5. Грузы закреплены неподвижно на лопастях 1 со смещением их центров тяжести относительно осей вращения лопастей. На валу установлено с возможностью поворота коромысло 6, на концах которого на равных расстояниях от оси вала имеются шарниры 7, связанные посредством жёстких тяг 8 с шарнирами 9, расположенными на лопастях на таком же расстоянии от оси вращения лопастей. Длина тяг равна расстоянию между осями вращения лопастей 1 и осью вала 4. Коромысло под действием спиральной пружины 10 прижато к упорам 11 и находится при этом в таком положении, при котором угол установки лопастей соответствует значению, оптимальному по коэффициенту использования энергии ветра. Вал ветротурбины вращается в подшипнике 12, установленному в опоре 13 ветроагрегата.
Работает ограничитель частоты вращения следующим образом.
При скоростях ветра не выше заданной и соответственно частоте вращения ветротурбины, не превышающей номинальное значение, центробежная сила грузов не в состоянии преодолеть сопротивление пружины. Коромысло прижато к упорам 11, лопасти находятся в исходном состоянии, соответствующем их номинальному положению, обеспечивающему наибольшую мощность ветротурбины при данной скорости ветра.
При увеличении скорости ветра V пропорционально увеличивается и частота вращения n ветротурбины. И как только она достигнет расчётной величины n p коромысло под действием центробежной силы грузов, преодолевая сопротивление пружины, начнёт поворачиваться по часовой стрелке (если смотреть сверху) и посредством тяг начнёт уводить угол установки ветротурбин от оптимального значения. С этого момента ограничитель переходит в режим статического регулирования частоты вращения (режим работы по отклонению), осуществляющего её стабилизацию с точностью ∆n соответствующей статической характеристике регулятора. Чем больше при увеличивающейся скорости ветра будет отклоняться частота вращения от расчётной, тем больше будет и центробежная сила грузов и тем больше угол поворота коромысла и лопастей, будет отходить от оптимального значения (см. фиг. 2). В результате нарастание частоты вращения практически прекратится вплоть до буревой скорости ветра. При этом лопасти повернутся на угол близкий к 90°.
Таким образом, в отличие от прототипа ограничение будет осуществляться во всём диапазоне скоростей ветра при отсутствии дисбаланса ветротурбины так как поворот лопастей благодаря их связи через тяги и коромысло будет осуществляться синхронно. В этом и заключается полезный эффект предполагаемого изобретения.
Источник информации
1. Сироткин Е.А. Система аварийного торможения ветроэнергетической установки: Дис. к.т.н. – Челябинск, 2019 – С. 48…49. [Электронный ресурс]. URL https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/80639/1/urfu2133_d.pdf: (дата обращения 22.03.2021
Claims (1)
- Ограничитель частоты вращения ветротурбины с вертикальной осью вращения, содержащий расположенные в плоскости вращения лопастей, установленных на неподвижно связанных с вертикальным валом траверсах, подпружиненные грузы, имеющие возможность перемещения в радиальном направлении, воздействующие под действием центробежной силы на систему ограничения частоты вращения ветротурбины, отличающийся тем, что лопасти установлены с возможностью вращения вокруг их продольной оси на траверсах, грузы неподвижно закреплены на лопастях эксцентрично их осям вращения, на валу центральным отверстием установлено с возможностью поворота коромысло, на концах которого на равных расстояниях от центра имеются первые шарниры, связанные посредством жёстких тяг, длина которых равна расстоянию между осями вращения лопастей и осью вала, с расположенными на лопастях на таком же расстоянии от центра вращения лопастей вторыми шарнирами, причём коромысло под действием пружины прижато к упорам и находится при этом в таком положении, при котором угол установки лопастей соответствует оптимальному по коэффициенту использования энергии ветра значению.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2791793C1 true RU2791793C1 (ru) | 2023-03-13 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0021790A1 (en) * | 1979-06-19 | 1981-01-07 | Frederick Charles Evans | Vertical-axis windmills and turbines |
| US4299537A (en) * | 1979-06-19 | 1981-11-10 | Evans Frederick C | Interlinked variable-pitch blades for windmills and turbines |
| RU17581U1 (ru) * | 2000-10-27 | 2001-04-10 | Новосибирский государственный технический университет | Ветроколесо |
| CN103807100A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-21 | 刘湘威 | 一种展翼变桨式垂直轴风力发电机组 |
| RU2536065C2 (ru) * | 2010-01-14 | 2014-12-20 | Шанхаи Фанхонг Энвайронментал Протекшн Текнолоджи Девелопмент Ко., Лтд. | Ветроэнергетическая система с вертикальным валом и устройство автоматического регулирования угла лопасти |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0021790A1 (en) * | 1979-06-19 | 1981-01-07 | Frederick Charles Evans | Vertical-axis windmills and turbines |
| US4299537A (en) * | 1979-06-19 | 1981-11-10 | Evans Frederick C | Interlinked variable-pitch blades for windmills and turbines |
| RU17581U1 (ru) * | 2000-10-27 | 2001-04-10 | Новосибирский государственный технический университет | Ветроколесо |
| RU2536065C2 (ru) * | 2010-01-14 | 2014-12-20 | Шанхаи Фанхонг Энвайронментал Протекшн Текнолоджи Девелопмент Ко., Лтд. | Ветроэнергетическая система с вертикальным валом и устройство автоматического регулирования угла лопасти |
| CN103807100A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-21 | 刘湘威 | 一种展翼变桨式垂直轴风力发电机组 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10428792B2 (en) | Wind turbine control system | |
| US9803616B2 (en) | Wind turbine having a plurality of airfoil rings and counter rotating generators | |
| WO2008125806A2 (en) | Fluid turbine | |
| JP2014513768A (ja) | ヨーイングによって動力出力を制御する２枚羽根付き揺動ヒンジ風力タービンにおいて動力出力を制御するために必要とされるヨートルクを最小にするためのシステム | |
| KR101428412B1 (ko) | 풍력 발전 시스템 | |
| RU2364748C1 (ru) | Способ управления частотой вращения ротора ветродвигателя с вертикальной осью и ветродвигатель для его осуществления | |
| TWI688708B (zh) | 風力發電裝置及其之控制方法 | |
| US20060078416A1 (en) | Vertical axis wind or water turbine | |
| RU2791793C1 (ru) | Ограничитель частоты вращения ветротурбины с вертикальной осью вращения | |
| US20050118026A1 (en) | Wind power station | |
| US20120007366A1 (en) | Variable area vertical axis wind turbine | |
| GB2436599A (en) | Wind turbine blade furling system | |
| JP2020148092A (ja) | 風力発電装置、風力発電装置の制御方法 | |
| WO2019163326A1 (ja) | 風力発電装置とその制御方法 | |
| KR20090084066A (ko) | 바람과 수평으로 회전하는 가변날개가 장착된 풍력발전기 | |
| US3013613A (en) | Air driven turbine | |
| EP2957768A1 (en) | Improved vertical axis wind turbine | |
| CN112534132B (zh) | 具有铰接叶片的风力涡轮机中的噪声降低 | |
| RU2235902C1 (ru) | Ветроколесо ветроэнергетической установки горизонтально-осевого типа | |
| CN104088754A (zh) | 一种垂直轴风力发电机 | |
| WO2020152590A1 (en) | Turbine for a vertical-axis wind turbine generator | |
| KR20090042876A (ko) | 수직 능동형 풍력기 | |
| AU2020424983B2 (en) | A drag cum lift based wind turbine system having adjustable blades | |
| RU226016U1 (ru) | Вертикальный ветрогенератор с интеллектуальным управлением углом атаки лопастей | |
| RU2210001C1 (ru) | Ветроагрегат |