RU2806422C1 - Реле скорости ветра для систем автоматики - Google Patents
Реле скорости ветра для систем автоматики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2806422C1 RU2806422C1 RU2023113508A RU2023113508A RU2806422C1 RU 2806422 C1 RU2806422 C1 RU 2806422C1 RU 2023113508 A RU2023113508 A RU 2023113508A RU 2023113508 A RU2023113508 A RU 2023113508A RU 2806422 C1 RU2806422 C1 RU 2806422C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lever
- wind speed
- angle
- inclination
- shaft
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к системам контроля скорости ветра и может быть использовано в ветроэнергетических и других промышленных установках для противоаварийной автоматики и предупредительной сигнализации. Техническим результатом является повышение эксплуатационных свойств реле скорости ветра. Устройство выполнено в виде флюгера с рычагом, закреплённым на устройстве посредством цилиндрического шарнира, ось которого смещена относительно оси вала на определённое расстояние и расположена в горизонтальной плоскости перпендикулярно плоскости флюгера, на конце рычага установлен воспринимающий давление ветра элемент в виде полого шара, причём угол поворота рычага ограничен упорами в верхней полуплоскости в пределах угла наклона к горизонту от α1 до α2 с наклоном в сторону, противоположную хвостовику флюгера, а магнит жёстко связан с рычагом так, что при максимальном угле α2 наклона рычага он приходит в магнитное взаимодействие с установленным на верхнем торце вала герконом. 2 ил.
Description
Изобретение относится к системам контроля скорости ветра и может быть использовано в ветроэнергетических и других промышленных установках для противоаварийной автоматики и предупредительной сигнализации.
Известно реле скорости ветра [1], принятое за прототип, содержащее реагирующий на скорость ветра элемент в виде анемометрической вертушки, на гибком элементе которой закреплён магнит. При достижении установленной скорости ветра под действием центробежной силы магнит отклоняется до места крепления геркона и приводит к его срабатыванию.
Недостатком данного реле является то, что оно для блокировки замкнутого состояния контактов геркона требует наличия источника постоянного тока низкого напряжения, что в реальных условиях эксплуатации не всегда осуществимо. Геркон для самоблокировки окружён катушкой, затрудняющей приближение к нему магнита на достаточное для срабатывания контактов расстояние. Возврат реле в исходное состояние не происходит автоматически при снижении скорости ветра на определённую допустимую для защищаемого объекта величину и требует для осуществления возврата вмешательства оператора, т. е. характеристика вход-выход реле не обладает гистерезисом. Кроме того постоянное вращение воспринимающего ветер центробежного устройства ускоряет износ подшипников. Всё это ухудшает эксплуатационные свойства реле.
Цель предполагаемого изобретения - повышение эксплуатационных свойств реле скорости ветра.
Эта цель достигается тем, что в реле скорости ветра для систем автоматики, содержащем закреплённое на вертикальном валу с возможностью вращения в горизонтальной плоскости устройство, реагирующее на скорость ветра, механически связанное с постоянным магнитом, воздействующим на неподвижно установленный на валу геркон, устройство выполнено в виде флюгера с рычагом, закреплённым на устройстве посредством цилиндрического шарнира, ось которого смещена относительно оси вала на определённое расстояние и расположена в горизонтальной плоскости перпендикулярно плоскости флюгера, на конце рычага установлен воспринимающий давление ветра элемент в виде полого шара, причём угол поворота рычага ограничен упорами в верхней полуплоскости в пределах угла наклона к горизонту от α1 до α2 с наклоном в сторону противоположную хвостовику флюгера, а магнит жёстко связан с рычагом, так, что при максимальном угле α2 наклона рычага он приходит в магнитное взаимодействие с установленным на верхнем торце вала герконом.
Схематично заявляемое реле скорости ветра изображено на фигуре 1.
Оно содержит закреплённое на вертикальном полом валу 1 устройство 2 с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, реагирующее на скорость ветра, механически связанное с постоянным магнитом 3, воздействующим на неподвижно установленный на торце вала геркон 4. Устройство 2 выполнено в виде флюгера с закреплённым на нём рычагом 5 с наклоном в сторону противоположную хвостовику 6 флюгера посредством цилиндрического шарнира 7. Ось 8 шарнира смещена относительно оси вала 1 на определённое расстояние и ориентирована в горизонтальной плоскости перпендикулярно плоскости хвостовика 6 флюгера. На конце рычага 5 установлен полый шар 9, выполняющий роль элемента воспринимающего давление ветра. При конкретном выполнении устройства возможно использование в качестве элемента, воспринимающего давление ветра, полого цилиндра или плоской пластины. Поворот рычага 5 ограничен упорами 10 и 11 в пределах угла наклона к горизонту от α1 до α2. Магнит жёстко закреплён на рычаге, так, что при максимальном угле α2 наклона рычага он приходит в магнитное взаимодействие с установленным на верхнем торце вала 1 герконом 4.
Работает реле следующим образом.
При наличии ветра устройство 2 за счёт хвостовика 6 флюгера ориентируется по направлению ветра. На шар 4 действует сила давления ветра в ньютонах, которая определяется по формуле
где С х - коэффициент напора для шара равный 0,47 [2], отн. ед.;
ρ - плотность воздуха, равная 1,29 кг/м3;
S - миделевое сечение, равное для шара πD 2 /4, м2;
D - диаметр шара, м;
V - скорость ветра, м/с.
Эта сила создаёт действующий по часовой стрелке момент в функции скорости ветра и угла наклона рычага α
где L - плечо приложения силы, м.
Этому моменту противодействует момент, создаваемый весом P элемента, реагирующего на скорость ветра, также являющийся функцией угла α,
Для принятых в качестве примера D=0,135 м, L=0,15 м и P=0,25 Н зависимости этих моментов от угла α для скоростей ветра 6 и 10 м/с графически представлены на фиг. 2. Точка пересечения кривых при равенстве моментов является точкой неустойчивого равновесия, так как при случайном отклонении α в большую сторону момент M F станет больше противодействующего момента M P , что в итоге приведёт к скачкообразному увеличению α до α2, ограниченному упором 11. И, наоборот, при случайном отклонении α в меньшую сторону противодействующий момент M P станет больше момента M F и угол α скачком уменьшится до угла α1, также ограниченному упором 10, но уже с другой стороны. При этом угол α (в градусах) в точке неустойчивого равновесия может быть найден по полученной в результате приравнивания моментов формуле
Если скорости ветра ниже скорости V 1 (скорости срабатывания реле), момент M F < M P поэтому рычаг 5 упирается в упор 10 (угол α = α1). При заданной техническим заданием скорости V 1 срабатывания реле угол α1 и соответствующее ему положение упора 10 определяется по вышеприведённой формуле (1). Так для заданной скорости срабатывания реле равной, например, 10 м/с
Как только скорость ветра V несколько превысит заданную скорость срабатывания реле V 1, рычаг 5 скачком повернётся до угла α2, ограниченному упором 11. При этом магнит 3 максимально приблизится к геркону 4, контакт геркона замкнётся, выдав сигнал на устройство защиты технологической или ветроэнергетической установки от опасного повышения скорости ветра.
Угол α2 также может быть определён в зависимости скорости V 2 ветра, при которой реле должно возвращаться в исходное состояние, по вышеприведённой формуле с учётом заданном техническими условиями коэффициенте возврата реле
К В = V 2/V 1 = V ОТП. / V СРАБ.
Откуда при заданном, например, коэффициенте возврата равном 0,6
V 2 = К В⋅V 1 = 0,6⋅10 = 6 м/с,
а
Как видим, пороги срабатывания и отпускания реле зависят от веса Р и диаметра воспринимающего давление ветра шара и соответственно от углов α1 и α2 наклона рычага. Поэтому требуемые значения порогов срабатывания реле могут быть установлены изменением указанных величин.
Таким образом, реле срабатывает при увеличении скорости ветра до опасной величины и остаётся в таком положении без дополнительных приспособлений и источников тока. Возврат в исходное состояние осуществляется автоматически, как только скорость ветра снизится до гарантированно допустимого уровня. При этом подвижность воспринимающего скорость ветра элемента реле по сравнению с реле, принятым за прототип значительно меньше, что повышает его износостойкость и долговечность. Этими особенностями и достигается выполнение поставленной задачи предполагаемого изобретения.
Источник информации
1. Патент RU № 2093835 C1, кл. G 01 P 5/01 Реле скорости ветра / Матвеев В.В (RU), заявитель и патентообладатель Волгоградский государственный технический университет (RU). Заявка 95119094/28, заявлено 09.11.1995, опубл. 20.10.1997.
2. Е.М. Фатеев. Ветродвигатели и ветроустановки. ОГИЗ-СЕЛЬХОЗГИЗ Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, Москва - 1948 Стр 49.
Claims (1)
- Реле скорости ветра для систем автоматики, содержащее закреплённое на вертикальном валу с возможностью вращения в горизонтальной плоскости устройство, реагирующее на скорость ветра, механически связанное с постоянным магнитом, воздействующим на неподвижно установленный на валу геркон, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде флюгера с рычагом, закреплённым на устройстве посредством цилиндрического шарнира, ось которого смещена относительно оси вала на определённое расстояние и расположена в горизонтальной плоскости перпендикулярно плоскости флюгера, на конце рычага установлен воспринимающий давление ветра элемент в виде полого шара, причём угол поворота рычага ограничен упорами в верхней полуплоскости в пределах угла наклона к горизонту от α1 до α2 с наклоном в сторону, противоположную хвостовику флюгера, а магнит жёстко связан с рычагом так, что при максимальном угле α2 наклона рычага он приходит в магнитное взаимодействие с установленным на верхнем торце вала герконом.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2806422C1 true RU2806422C1 (ru) | 2023-10-31 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3678485A (en) * | 1969-10-06 | 1972-07-18 | Technology Uk | Shaft angle transducers |
SU932407A1 (ru) * | 1980-06-27 | 1982-05-30 | Ижевский механический институт | Ветромерна приставка к лыжной палке биатлониста |
US5361633A (en) * | 1991-05-17 | 1994-11-08 | Peet Bros. Company, Inc. | Method and apparatus for wind speed and direction measurement |
RU2093835C1 (ru) * | 1995-11-09 | 1997-10-20 | Волгоградский государственный технический университет | Реле скорости ветра |
CN207544178U (zh) * | 2017-05-17 | 2018-06-29 | 国网山东省电力公司莒县供电公司 | 一种有源智能驱鸟器 |
JP2021042980A (ja) * | 2019-09-06 | 2021-03-18 | 住友電気工業株式会社 | 風速計および風速測定方法 |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3678485A (en) * | 1969-10-06 | 1972-07-18 | Technology Uk | Shaft angle transducers |
SU932407A1 (ru) * | 1980-06-27 | 1982-05-30 | Ижевский механический институт | Ветромерна приставка к лыжной палке биатлониста |
US5361633A (en) * | 1991-05-17 | 1994-11-08 | Peet Bros. Company, Inc. | Method and apparatus for wind speed and direction measurement |
RU2093835C1 (ru) * | 1995-11-09 | 1997-10-20 | Волгоградский государственный технический университет | Реле скорости ветра |
CN207544178U (zh) * | 2017-05-17 | 2018-06-29 | 国网山东省电力公司莒县供电公司 | 一种有源智能驱鸟器 |
JP2021042980A (ja) * | 2019-09-06 | 2021-03-18 | 住友電気工業株式会社 | 風速計および風速測定方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2812567B1 (en) | Apparatus for adjusting the yaw of a wind turbine | |
CN102282514B (zh) | 具有输出扭矩补偿功能的供暖通风和空调作动器 | |
US4653982A (en) | Windmill with controller for controlling rotor RPM | |
RU2806422C1 (ru) | Реле скорости ветра для систем автоматики | |
US10308325B2 (en) | Mooring unit for mooring a ship | |
WO1990000678A1 (en) | Monitoring device for the position regulator in an electronic accelerator pedal | |
Solomin et al. | Adaptive control over the permanent characteristics of a wind turbine | |
EP2626549A1 (en) | Apparatus for adjusting the yaw of a wind turbine | |
US3547216A (en) | Top speed limiting device | |
US20020166756A1 (en) | Tilt sensor | |
US2986615A (en) | Acceleration responsive device | |
RU2786158C1 (ru) | Реле скорости ветра | |
US4352633A (en) | Windmill blade stalling and speed control device | |
CN1908607A (zh) | 运动碰撞接触感知装置 | |
US9024712B2 (en) | Mechanical vibration switch | |
US10550952B1 (en) | Method and apparatus for parking a return spring HVAC actuator at a closed position | |
US9897462B2 (en) | Flap angle measurement system and method | |
US3222046A (en) | Spiral spring construction for speed governors | |
SE9801080D0 (sv) | Speed control unit for a pneumatic rotation motor | |
US1014669A (en) | Engine stop mechanism. | |
US5445040A (en) | Caging system | |
US843377A (en) | Speed-regulator. | |
US350595A (en) | Governor | |
US1000922A (en) | Shaft-governor. | |
US10994816B2 (en) | Floating device having active stabilization and method for active stabilization |