RU80901U1 - WIND POWER PLANT - Google Patents
WIND POWER PLANT Download PDFInfo
- Publication number
- RU80901U1 RU80901U1 RU2008125212/22U RU2008125212U RU80901U1 RU 80901 U1 RU80901 U1 RU 80901U1 RU 2008125212/22 U RU2008125212/22 U RU 2008125212/22U RU 2008125212 U RU2008125212 U RU 2008125212U RU 80901 U1 RU80901 U1 RU 80901U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- wind
- installation according
- diffuser
- flow
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Abstract
Полезная модель относится к области электростанций - ветроэнергетических установок, снабжающих предприятия и населенные пункты электроэнергией.The utility model relates to the field of power plants - wind power plants, supplying enterprises and settlements with electricity.
Техническим результатом полезной модели является создание малогабаритных ВЭУ с высоким коэффициентом использования энергии ветра и пригодных для эксплуатации в условиях отсутствия других источников энергииThe technical result of the utility model is the creation of small-sized wind turbines with a high coefficient of utilization of wind energy and suitable for operation in the absence of other energy sources
Сущность полезной модели: ветроэнергетическая установка включает установленный на валу ротор с лопастями, и как минимум еще один ротор, которые устанавливают попарно на горизонтальном валу, снабженном двухручевым шкивом для передачи крутящего момента при вращении вала одновременно двум генераторам, производящим переменный и постоянный токи соответственно.The essence of the utility model: a wind power installation includes a rotor with blades mounted on a shaft, and at least one more rotor, which are mounted in pairs on a horizontal shaft equipped with a two-armed pulley for transmitting torque when the shaft rotates simultaneously to two generators producing alternating and direct currents, respectively.
Description
Полезная модель относится к области электростанций - ветроэнергетических установок, снабжающих предприятия и населенные пункты электроэнергией. Ветродвигатели известны с глубокой древности.The utility model relates to the field of power plants - wind power plants, supplying enterprises and settlements with electricity. Wind turbines have been known since antiquity.
В последнее время вновь наметился большой интерес к ветроэнергетическим установкам (ВЭУ) различной мощности, число которых растет из года в год. Причем особое внимание обращено на ВЭУ большой мощности. Так, существует проект создания ВЭУ на 2500 кВт. Диаметр рабочего колеса составляет около 100 м при высоте башни 60 м.Recently, there has again been a great interest in wind power plants (wind turbines) of various capacities, the number of which is growing from year to year. Moreover, special attention is paid to wind turbines of high power. So, there is a project to create wind turbines for 2500 kW. The impeller diameter is about 100 m with a tower height of 60 m.
Однако при этом возникают проблемы механической прочности всей станции, а также проблема уже экологического характера - при вращении лопастей генерируется инфразвук, негативно влияющий на живые организмы, в том числе и на человека. Поэтому преобладает мнение, что в настоящее время наиболее целесообразно использовать ВЭУ мощностью от 5 до 100 кВт. Практически все задачи прочности таких установок решены удовлетворительно, за исключением ликвидации инфразвука [1, 2].However, this raises problems of the mechanical strength of the entire station, as well as a problem of an ecological nature - when the blades rotate, infrasound is generated that negatively affects living organisms, including humans. Therefore, the prevailing opinion is that at present it is most advisable to use wind turbines with a capacity of 5 to 100 kW. Almost all strength problems of such plants are satisfactorily solved, with the exception of the elimination of infrasound [1, 2].
В настоящее время рассматриваются два типа ВЭУ: пропеллерного и роторного типа.Currently, two types of wind turbines are considered: propeller and rotor types.
ВЭУ пропеллерного типа являются более быстроходными. У них коэффициент использования энергии ветра достигает 52-58%. Но они более сложны в изготовлении по сравнению с установкой роторного типа, имеют значительно большие габаритные размеры, идут вразнос при резком увеличении скорости ветра. Для получения одинаковой мощности диаметр ВЭУ пропеллерного типа имеет примерно в 2,5 раза больший диаметр, чем роторный.Propeller-type wind turbines are faster. Their wind energy utilization coefficient reaches 52-58%. But they are more difficult to manufacture in comparison with the installation of the rotary type, they have significantly larger overall dimensions, they are peddling with a sharp increase in wind speed. To obtain the same power, the diameter of the propeller-type wind turbines is approximately 2.5 times larger than the rotor diameter.
Роторный ВЭУ имеет большой крутящий момент, он не боится перегрузок при резком повышении скорости ветра, то есть стабильность его работы заметно выше. Мощность, снимаемая ВЭУ роторного типа, можно увеличить за счет установки еще одного яруса лопастей.A rotary wind turbine has a large torque, it is not afraid of overloads with a sharp increase in wind speed, that is, the stability of its operation is much higher. The power removed by a rotor-type wind turbine can be increased by installing another tier of blades.
В качестве прототипа использованы роторные ВЭУ.As a prototype used rotary wind turbines.
Указанная ВЭУ имеет ряд недостатков.The specified wind turbine has several disadvantages.
1. Очень низкий коэффициент использования энергии ветра. Это объясняется тем, что ротор работает за счет аэродинамической несимметричности. Ветер, обдувая ротор, одинаково воздействует на все лопасти, попадающие в его фронт. Это означает, что одна половина использует энергию ветра полностью, а вторая, наоборот, тормозится. Набегающий поток ветра срывается с выпуклой стороны лопасти и может ударять 1. Very low wind energy utilization. This is because the rotor works due to aerodynamic asymmetry. The wind, blowing around the rotor, equally affects all the blades falling into its front. This means that one half uses the wind power completely, and the other, on the contrary, is braked. The incoming wind flow breaks down from the convex side of the blade and can hit
во внутреннюю часть другой лопасти. Причем величина потери энергии ветра непостоянно и пульсирует в зависимости от положения наружной выпуклости одной лопасти и кармана соседней, создавая тем самым возможность резонанса. При возникновении резонанса возникает возможность генерации инфразвука. Четвертая лопасть при этом остается без воздействия потока ветра.into the inside of the other blade. Moreover, the magnitude of the loss of wind energy is inconsistent and pulsates depending on the position of the external convexity of one blade and the adjacent pocket, thereby creating the possibility of resonance. When resonance occurs, the possibility of generating infrasound arises. The fourth blade remains without the influence of the wind flow.
2. Зависимость числа оборотов ротора от площади лопастей. При увеличении площади подает число оборотов. Это означает, что число оборотов ротора составляет 200-500 об./мин.2. The dependence of the rotor speed on the area of the blades. With an increase in area it feeds the number of revolutions. This means that the rotor speed is 200-500 rpm.
3. Расположение ротора на вертикальном валу затрудняет размещение рабочего колеса на втором ярусе.3. The location of the rotor on a vertical shaft makes it difficult to place the impeller on the second tier.
4. Снимаемая мощность ВЭУ ограничивается 1-2 ярусами. Большее число ярусов установить уже затруднительно из-за трудностей, связанных с механической прочностью вала и устойчивостью стойки.4. The removed power of a wind turbine is limited to 1-2 tiers. It is already difficult to establish a larger number of tiers due to difficulties associated with the mechanical strength of the shaft and the stability of the rack.
Задачей полезной модели является создание малогабаритных ВЭУ, мощность которых составляла бы 1,5-20,0 кВт с высоким коэффициентом использования энергии ветра и пригодных для эксплуатации в условиях отсутствия других источников энергии.The objective of the utility model is the creation of small-sized wind turbines, the power of which would be 1.5-20.0 kW with a high coefficient of utilization of wind energy and suitable for operation in the absence of other energy sources.
Техническим результатом полезной модели является создание малогабаритных ВЭУ с высоким коэффициентом использования энергии ветра.The technical result of the utility model is the creation of small-sized wind turbines with a high coefficient of utilization of wind energy.
Сущность полезной модели: ветроэнергетическая установка включает установленный на валу ротор с лопастями, и как минимум еще один ротор, которые устанавливают попарно на горизонтальном валу, снабженном двухручевым шкивом для передачи крутящего момента при вращении вала одновременно двум генераторам, производящим переменный и постоянный токи соответственно.The essence of the utility model: a wind power installation includes a rotor with blades mounted on a shaft, and at least one more rotor, which are mounted in pairs on a horizontal shaft equipped with a two-armed pulley for transmitting torque when the shaft rotates simultaneously to two generators producing alternating and direct currents, respectively.
Установка установлена на вращающейся площадке с возможностью занимать положение, соответствующее оптимальному направлению потока и давления воздуха.The installation is installed on a rotating platform with the ability to occupy a position corresponding to the optimal direction of flow and air pressure.
Каждый ротор снабжен диффузором, повторяющим форму ротора по диаметру, с раструбом, направленным под углом не менее 20° в сторону набегающего потока ветра.Each rotor is equipped with a diffuser, repeating the shape of the rotor in diameter, with a bell directed at an angle of at least 20 ° in the direction of the incoming wind flow.
Каждый ротор снабжен диффузором, представляющим собой систему экранов, из которых один экран закрывает самотормозящуюся половину ротора, а другие направляют набегающий поток ветра на лопасти, таким образом, чтобы на них постоянно давила часть потока ветра, захваченного диффузором.Each rotor is equipped with a diffuser, which is a system of screens, from which one screen closes the self-braking half of the rotor, and the others direct the incoming wind flow to the blades, so that part of the wind flow captured by the diffuser constantly presses on them.
Лопасти ротора, выполненные как сегмент, имеют поверхность, воспринимающую давление потока ветра, в виде нерегулярно расположенных по периметру складок, The rotor blades, made as a segment, have a surface that receives the pressure of the wind flow, in the form of folds irregularly located around the perimeter,
которые под давлением потока воздуха изменяют свою форму, нейтрализуя возникновение резонанса.which under the pressure of the air flow change their shape, neutralizing the occurrence of resonance.
Соотношение диаметра ротора к его высоте составляет 1,618.The ratio of the diameter of the rotor to its height is 1.618.
Диффузор каждого ротора снабжен регулирующими объем поступающего потока ветра створками или жалюзи, укрепленными на раструбе диффузора, которые регулируют поступление потока ветра на лопасти ротора причем.The diffuser of each rotor is equipped with valves or louvers regulating the volume of the incoming wind flow, mounted on the diffuser bell, which regulate the flow of wind to the rotor blades.
Створки или жалюзи снабжены стопором, фиксирующим заданное положение створки.Sashes or louvers are equipped with a stopper that fixes the given position of the sash.
Ветровая энергия трансформируется в электрическую энергию при помощи электрогенераторов. Одновременно могут быть получены постоянный и переменный токи.Wind energy is transformed into electrical energy by means of electric generators. At the same time, direct and alternating currents can be obtained.
Для предотвращения генерации инфразвука лопасти выполнены из гибкого материала, собранного в складки, расположенные нерегулярно.To prevent the generation of infrasound, the blades are made of flexible material collected in folds located irregularly.
На фиг.1 показано расположение лопастей 1, их крепление на крестовине 2 и к валу 3 с помощью болтов 4 и система экранов 7, 9, 10, 11, из которых экран 7 в виде шторы препятствует потоку воздуха, задерживающего вращение ротора, экраны 9, 10, 11 определяют направление движения воздуха. Флюгер 5, 6 разворачивает установку перпендикулярно потоку воздуха. Диффузор 8 крепят на раме 12, со створками 13, 14 и стопором 15.Figure 1 shows the location of the blades 1, their fastening on the crosspiece 2 and to the shaft 3 with bolts 4 and a system of screens 7, 9, 10, 11, of which the screen 7 in the form of a curtain prevents the flow of air, delaying the rotation of the rotor, screens 9 , 10, 11 determine the direction of air movement. The weather vane 5, 6 deploys the installation perpendicular to the air flow. The diffuser 8 is mounted on the frame 12, with wings 13, 14 and stopper 15.
Сравнение движения потоков воздуха в прототипе и в предлагаемой ВЭУ позволяет сделать следующие выводы. В первом случае коэффициент полезного действия составляет 15-18%. Объясняется это тем, что для полезной работы используется менее 50% от мощности подающего потока. Вторая половина потока совершает торможение работающего колеса. Во втором случае торможение набегающим потокам устраняется экраном 7. Наличие диффузора 8 позволяет увеличить площадь набегающего потока в 10-20 раз, энергия которого практически полностью переходит в механическую энергию вращения вала. Поэтому КПД приближается к 80-90%. Он может быть и больше. Это зависит, в частности, от размеров диффузора.Comparison of the movement of air flows in the prototype and in the proposed wind turbine allows us to draw the following conclusions. In the first case, the efficiency is 15-18%. This is explained by the fact that less than 50% of the power of the feed stream is used for useful work. The second half of the flow brakes the working wheel. In the second case, braking on the incoming flows is eliminated by the screen 7. The presence of the diffuser 8 allows you to increase the area of the incoming flow by 10-20 times, the energy of which is almost completely converted into mechanical energy of rotation of the shaft. Therefore, the efficiency approaches 80-90%. It can be more. This depends, in particular, on the dimensions of the diffuser.
Для регулировки работы ВЭУ и ее остановки диффузор снабжен створками 13, 14. Во время работы створки устанавливают вдоль потока воздуха. Поворотом створок регулируют подачу ветра на ротор. Каждая створка снабжена стопором 15, фиксирующим заданное положение стопора.To adjust the operation of the wind turbine and its stop, the diffuser is equipped with wings 13, 14. During operation, the wings are installed along the air stream. By turning the valves, the wind supply to the rotor is regulated. Each leaf is equipped with a stopper 15, fixing the predetermined position of the stopper.
Створки можно заменить на жалюзи.Sashes can be replaced with blinds.
На фиг.2 показаны диффузор 1 без экранов и рабочее колесо 2 на валу 3. Заштрихованная область рабочего колеса 4 не производят полезную работу.Figure 2 shows the diffuser 1 without screens and the impeller 2 on the shaft 3. The shaded area of the impeller 4 does not produce useful work.
На фиг.3 и 4 показаны ВЭУ в сборе в двух модификациях: ВЭУ-2-А и ВЭУ-4-А с двумя и четырьмя роторами (рабочими колесами) 1 соответственно, диффузорами 2, укрепленными Figure 3 and 4 shows the wind turbine assembly in two versions: wind turbine-2-a and wind turbine-4-a with two and four rotors (impellers) 1, respectively, diffusers 2, reinforced
на стойках 3 и раме. Каждая ВЭУ снабжена двумя генераторами постоянного и переменного токов 4, 5 с системами передач 14. Рабочие колеса 1, диффузоры 2, стойки 3, генераторы 4, 5 установлены на подвижной площадке 6, которая может вращаться относительно неподвижной площадки 8, установленной на башне (на крыше строения или столбе) 9. Поворот ВЭУ осуществляется при помощи узла поворота 10 и флюгера 11 на стойке 13. Число и размеры флюгеров зависят от массы ВЭУ. К тому же сами рабочие колеса стабилизируют свое положение.on racks 3 and the frame. Each wind turbine is equipped with two alternating current and alternating current generators 4, 5 with transmission systems 14. Impellers 1, diffusers 2, racks 3, generators 4, 5 are mounted on a moving platform 6, which can rotate relative to a fixed platform 8 mounted on a tower (on the roof of the building or pillar) 9. The wind turbine is rotated using the turning unit 10 and the weather vane 11 on the stand 13. The number and size of the wind vane depends on the mass of the wind turbine. In addition, the impellers themselves stabilize their position.
Наличие двух-трех флюгеров улучшает устойчивость удержания системы ВЭУ перпендикулярно потоку воздуха.The presence of two or three weathercocks improves the stability of the wind turbine system retention perpendicular to the air flow.
Количество роторов 1 на общем валу 12 может быть увеличено. При выборе размеров, рабочего колеса принято соотношение диаметра к высоте d/H=1,618 (золотое сечение).The number of rotors 1 on the common shaft 12 can be increased. When choosing the dimensions of the impeller, the ratio of diameter to height is d / H = 1.618 (golden ratio).
Где: d - диаметр рабочего колеса;Where: d - impeller diameter;
Н - высота рабочего колеса.H is the height of the impeller.
Работа ВЭУWind turbine operation
Установка указанного типа начинает работать эффективно, при ветре со скоростью от 4-5 м/сек.The installation of this type begins to work efficiently, with wind at a speed of 4-5 m / s.
При любом положении ВЭУ относительно направления ветра освобождается стопор (на фиг.7, 8 не показан) и благодаря флюгерам 11 весь блок разворачивается навстречу (перпендикулярно) потоку. Ветер, отдавая свою энергию лопастям ротора, раскручивает его и вместе с ним вал 12 и шкивы 14, которые передают вращение на генераторы тока 4, 5. Полученная энергия или используется непосредственно, или запасается в аккумуляторах (на схеме не показаны).At any position of the wind turbine relative to the direction of the wind, the stopper is released (not shown in Figs. 7 and 8) and thanks to the weathercocks 11, the entire block is turned towards (perpendicularly) to the flow. The wind, giving its energy to the rotor blades, spins it, and with it the shaft 12 and pulleys 14, which transmit rotation to the current generators 4, 5. The received energy is either used directly or stored in batteries (not shown in the diagram).
Пример.Example.
Для проведения испытаний была изготовлена ВЭУ с двумя рабочими колесами. Причем соотношение диаметра ротора и его высоты составляло 1,618.For testing, a wind turbine with two impellers was manufactured. Moreover, the ratio of the diameter of the rotor and its height was 1.618.
Общие параметры соответствовали параметрам ВЭУ-2-А: диаметр рабочего колеса (ротора) составил 1,6 м, высота - 1,0 м. В качестве генератора использовали автомобильный генератор примерно на 2 кВт.The general parameters corresponded to the parameters of the VEU-2-A: the impeller (rotor) diameter was 1.6 m, the height was 1.0 m. An automobile generator of about 2 kW was used as a generator.
Скорость ветра колебалась от 5 до 8 м/сек. Было установлено, что число оборотов рабочего колеса сразу достигла 1000 об./мин и более против ожидаемых 600-650 об./мин. Wind speed ranged from 5 to 8 m / s. It was found that the speed of the impeller immediately reached 1000 rpm or more against the expected 600-650 rpm.
Установленные шкивы должны были обеспечивать получение примерно 2000-2500 об./мин, которые требовались для работы по стандарту. Увеличение числа оборотов привело к изменению режима работы генератора. Поэтому почти сразу реле отключало генератор. Потребовалось изменить передаточное число между диаметрами шкива на валу рабочих колес ВЭУ и генератора.The installed pulleys were supposed to provide approximately 2000-2500 rpm./min, which were required to work according to the standard. An increase in the number of revolutions led to a change in the operating mode of the generator. Therefore, almost immediately, the relay turned off the generator. It was necessary to change the gear ratio between the pulley diameters on the shaft of the impellers of the wind turbine and the generator.
На основании проведенных испытаний разработаны, спроектированы, изготовлены ВЭУ, схемы которые представлены на фиг.3 и 4, технико-экономические показатели - в нижеследующей таблице.Based on the tests developed, wind turbines were developed, designed, manufactured, the schemes are presented in figures 3 and 4, technical and economic indicators are in the table below.
Используемая литература:Used Books:
1. Проценко А.Н. Энергетика сегодня и завтра. - М.: «Молодая гвардия», 1987.1. Protsenko A.N. Energy today and tomorrow. - M .: "Young Guard", 1987.
2. «Более, чем достаточно?» Сб. статей под ред. Р.Кларка. - М.: Энергоатомиздат, 1984.2. “More than enough?” Sat. articles edited by R. Clark. - M .: Energoatomizdat, 1984.
3. Самойлов П. Ветер - помощник. С-Петербург: САМ, №3, 1995, с.9-11.3. Samoilov P. Wind - assistant. St. Petersburg: CAM, No. 3, 1995, pp. 9-11.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008125212/22U RU80901U1 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | WIND POWER PLANT |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008125212/22U RU80901U1 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | WIND POWER PLANT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU80901U1 true RU80901U1 (en) | 2009-02-27 |
Family
ID=40530224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008125212/22U RU80901U1 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | WIND POWER PLANT |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU80901U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593572C1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-08-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Wind-driven power plant |
RU218294U1 (en) * | 2023-02-22 | 2023-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | wind generator |
-
2008
- 2008-06-23 RU RU2008125212/22U patent/RU80901U1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593572C1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-08-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Wind-driven power plant |
RU218294U1 (en) * | 2023-02-22 | 2023-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | wind generator |
RU222587U1 (en) * | 2023-09-05 | 2024-01-11 | Александр Фёдорович Дохов | Wind power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20030122380A1 (en) | Wind-driven twin turbine | |
US20140356163A1 (en) | Turbomachine | |
WO2009106921A2 (en) | Wind turbine structure having a plurality of propeller-type rotors | |
KR20180116418A (en) | Wind power generator combined with building | |
WO2006123951A1 (en) | A wind turbine | |
WO2012028893A2 (en) | Wind turbine | |
KR20110010241A (en) | Wind power generator has eccentric an axis multi cycloid system | |
WO2020083940A1 (en) | Wind turbine | |
US8604635B2 (en) | Vertical axis wind turbine for energy storage | |
CN204226104U (en) | Small-sized hybrid vertical axis wind energy collecting device | |
RU132141U1 (en) | WIND POWER PLANT | |
KR101336280B1 (en) | Wind power generator of a wind focus type | |
RU80901U1 (en) | WIND POWER PLANT | |
CN104912740A (en) | Barrel type wind power generator with multiple impeller units | |
CN104074684A (en) | Inclined-axis double-helix type wind and rain power generation device | |
CN104061126A (en) | Universally windward axial-flow type wind driven generator | |
CN103147922A (en) | Power device for vertical type wind power generation power set and provided with wind gathering shields | |
TWI616590B (en) | Wind blade device | |
CN203463230U (en) | Power device of vertical gathering fan housing wind power generation power package | |
JP3172493U (en) | Spiral wind turbine generator | |
CN201433853Y (en) | Vertical shaft wind generator | |
CN204783462U (en) | Cartridge type aerogenerator of multistage impeller assembly | |
CN114370371A (en) | Wind-gathering efficient vertical axis wind power generation device | |
US20100092296A1 (en) | Fluid Energy Conversion Device | |
TW201142142A (en) | Deflection-type wind direction-independent upright wind power device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB1K | Licence on use of utility model |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130328 |