UA154125U - Система для вироблення електроенергії - Google Patents

Abstract

Система для вироблення електроенергії містить щонайменше один енергетичний блок, який складається з електродвигуна, вал обертання якого кінематично з'єднаний з валом обертання щонайменше одного генератора змінного струму. Енергетичний блок додатково містить триступінчастий редуктор, вхідний вал якого з'єднаний з валом обертання електродвигуна, а вихідний вал якого з'єднаний з валами обертання першого генератора та другого генератора, які підключені до автоматичного вимикача. Вхідний вал триступінчатого редуктора з'єднано з вихідним валом через проміжний вал за допомогою зубчастої передачі. Електродвигун підключений до нижніх контактів магнітного пускача, який під'єднаний через автоматичний вимикач до вторинної обмотки першого трансформатора, первинна обмотка якого підключена до високовольтної мережі в 10 кВ. Вхідний вал триступінчастого редуктора на кінцях має шківи вагою 30-35 кг, діаметром 350 мм, вихідний вал триступінчатого редуктора на кінцях має шківи вагою 250-300 кг, діаметром 1200-1300 мм.

Description

Корисна модель належить до систем, які виробляють електроенергію, і способів подачі енергії в електричну мережу, і може бути застосована у будь-якій галузі промисловості або господарства як джерело енергії.

З потребою використання зростаючих обсягів електричної енергії здійснюється пошук джерел отримання дешевої електричної енергії. Широко відомим для отримання електричної енергії з забезпеченням мобільності цього процесу є використання пересувних джерел енергії, наприклад дизельгенераторів, бензогенераторів, для забезпечення роботи яких використовують відповідні паливні матеріали, що є вичерпним ресурсом. Відомі системи, що використовують вичерпні джерела енергії, забруднюють навколишнє середовище та призводять до виснаження природних джерел, отримання високовартісної електричної енергії.

З урахуванням обмеженості горючих корисних копалин, а також необхідності виключення екологічної небезпеки від процесів технологічної діяльності людини на сьогоднішній день актуальною є тенденція використання джерел відновлюваної енергії, наприклад енергії сонця, вітру або хвиль, для отримання електричної енергії. Однак робота пристроїв, що використовують вказані джерела енергії, залежить від природних умов, через що такі пристрої не є достатньо мобільними. Враховуючи все вищенаведене, актуальною задачею є розробка пристрою для отримання електричної енергії, який забезпечить надійну та стабільну роботу незалежно від природних умов та високого рівня екологічної безпеки.

Відома турбогенераторна система, що містить турбогенератор, рухомий стисненим повітрям і магнітним двигуном (заявка УМО 2012/173757 АЗ, МПК АОЗО 9/02, АО10 15/10, АО2С 1/02, НО2К 17/02, НО2К 7/09, НО2К 21/14, НО2К 7/18, опуб. 20.12.2012), в якій вузол турбіни, який може бути частиною вузла турбогенератора, включає вузол маховика турбіни і магнітний двигун всередині корпусу турбіни. Вузол маховика турбіни містить маховик турбіни, з'єднаний з можливістю обертання з валом, вузли лопатей турбіни, встановлені на ньому, і вузол ротора магнітного двигуна, з'єднаний з валом. Вузол ротора магнітного двигуна містить постійні магніти ротора, розташовані у вигляді кільця навколо вала. Один і той же полюс кожного включає в себе постійний магніт ротора, звернений назовні від вала. Вузол статора магнітного двигуна містить вузли магніту статора, кожен з яких містить електромагніт статора і постійний магніт статора, розташовані в кільці навколо вузла ротора магнітного двигуна для створення сили

Зо відштовхування на найближчий ротор постійного магніту. Вибірково керовані форсунки впорскують стиснене повітря на лопаті турбіни. Електромагнітний контролер індивідуально і вибірково активує, деактивує і перемикає полярність електромагнітів статора.

Турбогенераторна система включає джерело живлення, з'єднане з компресором. Джерелом енергії може бути сонячна панель, вітряна турбіна, двигун Стерлінга, теплообмінник або будь- яка інша система або пристрій для перетворення відновлюваної енергії в механічну енергію для приводу компресора. Відповідно, відновлюваною енергією може бути сонячна енергія, вітер, природні перепади температур, енергія, вироблена з біомаси або біопалива і т. п. стиснене повітря, що виходить з компресора.

Недоліком системи є те, що для живлення складових системи використовують сонячну панель або вітряну турбіну, або двигун Стерлінга, або теплообмінник, або будь-яку іншу систему або пристрій для перетворення відновлюваної енергії в механічну енергію, що робить відому систему залежною від джерел енергії природи та обмежує сферу застосування, умови та місця встановлення та використання.

Відомий пристрій для отримання електричної енергії (Патент України на корисну модель Мо 142728, МПК ГОЗО 1/00, РОЗО 1/08, опубл. 25.06.2020), що містить електрогенератор та засіб забезпечення обертання ротора електрогенератора, в якому засіб забезпечення обертання ротора електрогенератора містить вал, що містить першу, другу та третю ділянки, попарно з'єднані обгінними муфтами односторонньої дії, при цьому вільний кінець третьої ділянки вала з'єднаний з ротором електрогенератора, привідний елемент встановлений на вільному кінці першої ділянки вала та виконаний з можливістю забезпечення одночасного обертового руху першої та другої ділянок вала у першому напрямку, стрічкову пружину, встановлену на другій ділянці вала з можливістю закручування при обертовому русі першої та другої ділянок вала та з можливістю забезпечення одночасного обертового руху другої та третьої ділянок вала у напрямку, зворотному першому, при її розкручуванні. Недоліком пристрою є складність конструкції та експлуатації.

Відома генераторна установка для отримання електричного струму (Патент України на корисну модель Мо 23048, МПК НО2К 57/00, опубл.31.10.2006), що має електричний двигун, електричний генератор, махове колесо, побічний елемент живлення, пульт керування, та споживача електроенергії.

Відомий пристрій для вироблення електроенергії (Патент України на корисну модель Мо 257938, МПК НО2К 47/00, опубл. 15.07.2003), що складається з електрогенератора, роторного лопатевого приводу, висотної конструкції, на якій він розташований, наприклад щогли, і лінії електропередачі вихідної від нього, який відрізняється тим, що конструктивно представляє окремо взятий пристрій, який містить перетворювач напруги (і так само частоти струму), а також електричний прилад, що пропускає електрострум тільки в одному напрямку, наприклад діоди, тріоди, і т. д., і який за рахунок зв'язку між собою провідниками у сукупності конструктивних особливостей має можливість вироблюваний електрогенератором струм перетворювати в номінальний і, в результаті чого, сам ланцюг стає обмежено замкнутим.

Недоліками відомих аналогів є низька технологічність.

Найближчим аналогом є генераторний агрегат (Патент КО Мо 2253932, МПК НОг 9/06, опубл. 10.06.2005), що містить генератор змінного струму з валом обертання генератора змінного струму, перемикач режимів роботи, три стабілізатори, три випрямних блоки, три електронних регулятори напруги, два конденсатори (іонистори), вимикач і приводний електродвигун постійного струму, вал обертання якого через механічний привід з'єднаний з валом обертання генератора змінного струму. До генераторного агрегату через вимикачі та реостати підключаються навантаження (споживачі) та, через вимикач, зовнішнє джерело електричної енергії (акумулятор або електромережа). Недоліком найближчого аналога є те, що приводний електродвигун і генератор змінного струму представлені як роздільні складові елементи системи, що приводить до зниження надійності й значних втрат електроенергії при її перетворенні в механічну з наступним перетворенням в електричну, а, отже, до зниження ККД і надійності системи в цілому.

В основу корисної моделі поставлена задача створити систему для вироблення електроенергії в якій шляхом конструктивних особливостей досягається можливість підвищення ефективності та надійності вироблення електроенергії.

Поставлена задача вирішується тим, що у системі для вироблення електроенергії, що містить щонайменше один енергетичний блок, який складається з електродвигуна, вал обертання якого кінематично з'єднаний з валом обертання щонайменше одного генератора змінного струму, згідно з корисною моделлю, енергетичний блок додатково містить

Зо триступінчатий редуктор, вхідний вал якого з'єднаний з валом обертання електродвигуна, а вихідний вал якого з'єднаний з валами обертання першого генератора та другого генератора, які підключені до автоматичного вимикача, крім того вхідний вал триступінчатого редуктора з'єднано з вихідним валом через проміжний вал за допомогою зубчастої передачі, причому електродвигун підключений до нижніх контактів магнітного пускача, який під'єднаний через автоматичний вимикач до вторинної обмотки першого трансформатора, первинна обмотка якого підключена до високовольтної мережі в 10 кВ, причому вхідний вал триступінчатого редуктора на кінцях має шківи вагою 30-35 кг, діаметром 350 мм, вихідний вал триступінчатого редуктора на кінцях має шківи вагою 250-300 кг, діаметром 1200-1300 мм.

Крім цього перший та другий генератор підключені до автоматичного вимикача через компенсатор та контактор.

Також триступінчатий редуктор встановлений на висоті на 700 мм від рівня землі.

Крім цього, енергетичний блок додатково містить другий трансформатор, первинна обмотка якого приєднана до високовольтної мережі в 10 кВ, а вторинна - до мережі споживача.

Суть корисної моделі пояснює креслення, де зображений варіант схематичного зображення запропонованої системи для вироблення електричної енергії.

Запропонована система для вироблення електроенергії містить щонайменше один енергетичний блок, який складається з електродвигуна (наприклад потужністю 45-55 кВт, 1000 об. хв) 1, вал обертання якого кінематично з'єднаний з валом обертання першого генератора 2 та другого генератора З змінного струму (наприклад використано генератори потужністю 2-2,7 тис. Квт).

Енергетичний блок додатково містить триступінчатий редуктор 4, вхідний вал 5 якого з'єднаний з валом обертання електродвигуна 1, а вихідний вал б якого з'єднаний з валами обертання першого генератора 2 та другого генератора 3, які підключені до автоматичного вимикача (на бООА) 8, крім того вхідний вал 5 триступінчатого редуктора 4 з'єднано з вихідним валом 6 через проміжний вал 7 за допомогою зубчастої передачі.

В запропонованій корисній моделі електродвигун 1 підключений до нижніх контактів магнітного пускача 9, який під'єднаний через автоматичний вимикач (на 200А) 10 до вторинної обмотки першого трансформатора 11, первинна обмотка якого підключена до високовольтної мережі в 10 кВ.

Вхідний вал 5 триступінчатого редуктора 4 на кінцях має шківи 12 вагою 30-35 кг (ї- 50 грам), діаметром 350 мм, вихідний вал 6 триступінчастого редуктора 4 на кінцях має шківи 13 вагою 250-300 кг (ї- 50 грам), діаметром 1200-1300 мм.

В запропонованому енергетичному блоці перший 2 та другий генератори З підключені до автоматичного вимикача 8 через компенсатор 14 та контактор 15. Крім цього, енергетичний блок додатково містить другий трансформатор 16, первинна обмотка якого приєднана до високовольтної мережі в 10 кВ, а вторинна 0,4 кВ - до мережі споживачів.

Система складається: з електродвигуна 1 потужністю 45 кВт, 1000 об/хв, який підключений до магнітного пускача 9. Електродвигун з'єднаний з триступінчатим редуктором 4; - генераторів 2 та З потужністю 2-2,7 тис. кВт, які призначені для вироблення електричної енергії. Фази генераторів та фази трансформатора співпадають. - триступінчатого редуктора 4, який призначений для збільшення крутного моменту разом із зниженням кутової швидкості вхідного вала 5, за допомогою підшипників та зубчастої передачі. В верхній частині редуктора розташована заливна горловина та щуп, який показує рівень масла в редукторі. В нижній частині редуктора виконано зливний отвір з краном. Для зменшення шуму про роботі всі зуби зубчатої передачі виконані під кутом 45".

По обох сторонах вхідного вала 5 редуктора на стороні двигуна є шківи 12 вагою 30-35 кг (ж- 50 грам), діаметром 350 мм. Вага та розміри даних шківів підібрані експериментально для створення рівномірного навантаження на опори підшипника. Крім цього, при роботі редуктора, коли вал набере оберти, таке виконання дозволяє зменшити навантаження на електродвигун.

Для поступового зменшення обертів в редукторі 4 є проміжний вал 7, який обертає вихідний вал 6 (робочий вал), по обох сторонах якого є шківи 13 вагою 250-300 кг (ї- 50 грам), діаметром 1200-1300 мм. Проміжний вал 7 за допомогою зубчастої передачі крутить вихідний вал 6.

На вихідному валу б кількість обертів становить 400-450 обертів за хвилину, а на генераторах 2 та З на 50-100 обертів більше, ніж вказано на номенклатурі генераторів.

Редуктор 4 піднятий на 700 мм від землі. - магнітного пускача 9, який призначений для керування живленням електродвигуна 1: пуску, розгону, забезпечення неперервної роботи, відключення живлення та захисту від перевантажень. Магнітний пускач підключений до вторинної обмотки 0,4 кВ трансформатора 11 через автоматичний вимикач 10 на 200 ампер. З нижніх контактів магнітного пускача 9 напруга іде на електродвигун 1 і також на контактор 15. - компенсатора 14, який призначений для того, щоб не було пульсації струму. - контактора 15. Напруга з генератора надходить на контактор. Контактор 15 знаходиться між автоматичним вимикачем 8 та компенсатором 14. Верхні контакти контактора 15 підключені до автоматичного вимикача 8, а нижні до компенсатора 14. Контактор служить для того, щоб коли відключається електродвигун, то одночасно відключається контактор, тому і подається фаза від вимикача 8, а друга фаза - від генераторів. Фаза від вимикача подається на кнопку "пуск/стоп". Це зроблено для того, щоб неможливо було включити контактор, коли генератори не працюють. Навантаження на генератори повинно бути не більше 75 95. - першого трансформатора 11 потужністю 6000 кВт. Первинна обмотка трансформатора 11 підключена до високовольтної лінії 10 кіловольт. До вторинної обмотки 0,4 кВт трансформатора 11 підключені автоматичний вимикач 8 на 600 ампер та автоматичний вимикач 10 на 200 ампер. - вольтметрів 17, які призначені для контролю роботи генераторів 2 та 3. Вольтметри 17 приєднані від компенсатора 14 до контактора 15. Коли на всіх вольтметрах 17 напруга буде однакова, тоді можна включати контактор 15. А якщо на якійсь з фаз напруга відсутня, тоді другим вольтметром перевіряється напруга, якщо контрольний вольтметр показує відсутність напруги, то установка вручну не включається.

Також в систему введено електромагніт 380 В (не показаний), один кінець якого з'єднаний з фазою генератора, а інший з живленням двигуна. Даний електромагніт використовується для того, що коли двигун включений, то контактор не можливо включити.

На кресленні літерами А, В, С позначено шини.

Таких енергетичних блоків, які зв'язані між собою послідовно, є багато - від двох до двадцяти та більше. Контролює роботу системи диспетчер, який слідкує за частотою, яка повинна бути 50 гц. Якщо частота падає - вводяться в роботу нові потужності, а якщо росте - то частина відключається від мережі.

Claims (4)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Система для вироблення електроенергії, що містить щонайменше один енергетичний блок, який складається з електродвигуна, вал обертання якого кінематично з'єднаний з валом обертання щонайменше одного генератора змінного струму, яка відрізняється тим, що енергетичний блок додатково містить триступінчатий редуктор, вхідний вал якого з'єднаний з валом обертання електродвигуна, а вихідний вал якого з'єднаний з валами обертання першого генератора та другого генератора, які підключені до автоматичного вимикача, крім того вхідний вал триступінчатого редуктора з'єднано з вихідним валом через проміжний вал за допомогою зубчастої передачі, причому електродвигун підключений до нижніх контактів магнітного пускача, який під'єднаний через автоматичний вимикач до вторинної обмотки першого трансформатора, первинна обмотка якого підключена до високовольтної мережі в 10 кВ, причому вхідний вал триступінчатого редуктора на кінцях має шківи вагою 30-35 кг, діаметром 350 мм, вихідний вал триступінчатого редуктора на кінцях має шківи вагою 250-300 кг, діаметром 1200-1300 мм.

2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що перший та другий генератори підключені до автоматичного вимикача через компенсатор та контактор.

3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що триступінчатий редуктор встановлений на висоті на 700 мм від рівня землі.

4. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що енергетичний блок додатково містить другий трансформатор, первинна обмотка якого приєднана до високовольтної мережі в 10 кВ, а вторинна - до мережі споживача. 16 І ГІПТТЕ ДО споживача х ОПЕЕ Й ОВ Микжюи

Й п. т у т Ки пек Мерена Хай СИДИШ ЕТ пня 1 іминКї й Оодеея А МЕ АК КИ А й я КО Се У ТО ТАЗ и ши - -- ШЕ її ша ЗЕ У пи од ЕТ У ох СО дення ! і 4 ще ча ня і. х У Ма я