WO2018026343A1 - Wind generator - Google Patents
Wind generator Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018026343A1 WO2018026343A1 PCT/UA2017/000063 UA2017000063W WO2018026343A1 WO 2018026343 A1 WO2018026343 A1 WO 2018026343A1 UA 2017000063 W UA2017000063 W UA 2017000063W WO 2018026343 A1 WO2018026343 A1 WO 2018026343A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- wind
- rotor
- rotation
- wind wheel
- battery
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
-
- 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
Definitions
- the wind generator belongs to the renewable energy industry.
- the claimed technical solution relates to means for converting kinetic wind energy into energy of other types, in particular for the production of mechanical and electrical energy. More specifically, the wind generator relates to power generators, in particular to vertical-axis wind turbines.
- the claimed technical solution can be used to provide electric energy to household and industrial electric networks that consume electricity of small and medium power.
- the disadvantage of this turbine is its high dynamic loads on the vertical axis and noticeable noise.
- the Canadian Patent CA2812401 A1 is known in the art, in which the disclosed construction of a vertical axis wind turbine that comprises a plurality of wings, a rotor, a control module and a battery and a magnetic system. This solution is simple to manufacture and allows the conversion of kinetic wind energy at average values of its speed.
- the disadvantages of this invention is the wind resistance formed by the traverses, which requires a higher wind speed to start the wind turbine.
- GEP20043207 B describes a wind power plant, which includes an electric generator, a wind wheel with vertical wings that are mounted on the frame.
- the wind wheel is made to rotate around its axis, which coincides with the vertical axis of the base.
- the installation contains a permanent magnet generator.
- the generator is connected to the engine.
- the disadvantages of this solution is the narrow range of wind speed at which kinematic energy is converted. At high wind speeds there is an excessive load on the generator, which affects the reduction of the battery charge / discharge cycles.
- US Patent Application US20150322918 A1 is known in the art, in which a piezoelectric wind turbine is disclosed in which the wing has a symmetrical cross-sectional shape with respect to the longitudinal axis, where one edge of the cross-section The wing has an ellipse-like shape that converges evenly to a point on the other edge of the transverse cut.
- the force of the wind makes the wings rotate around a vertical axis.
- the disadvantage of this solution is the high starting wind speed necessary to start the wind turbine, which is caused by the resistance of the yokes, as well as the design of the wind wheel.
- the Korean Patent KR 101293053 B1 is known in the art and describes a vertical axis wind turbine that employs a permanent magnet generator.
- the disadvantage of this solution is the high effect of the compression effect caused by the direct location of the permanent magnets of the rotor and stator.
- the design of the wind generator from the Ukrainian patent for the invention UA86126 C2 was selected, which describes a wind generator that contains a rotor mounted on one shaft with a wind wheel, and a stator, the electromagnetic system of which consists of windings mounted on an annular magnetic circuit.
- Opposite magnets have the same polarity, on the middle plate between the corresponding pairs of magnets are fixed modules, which consist of lined cores with inductors and form a circular chain with pole division matching the pole division of the magnet system.
- Stator Magnetic Fluxes they are closed through a system of magnetic circuits, which serve as elements of the supporting structure of the generator.
- FIG. 1 shows a schematic diagram of a wind generator.
- FIG. 2 shows a schematic illustration of a part of a wind generator that includes a rotor and a stator.
- the problem to which the claimed technical solution is directed is to create a wind generator design in which the kinetic energy of the wind is converted into electrical energy with an increase in the operating range of wind speed, which ensures the operation of the wind generator at low wind speeds and adjusts the rotational speed of the wind wheel at high wind speeds, as well as reducing the effect of the compression effect.
- the wind generator with a vertical axis of rotation includes a rotor, wind wheel, stator. Moreover, the axis of rotation of the rotor and wind wheel coincides with the vertical axis of rotation. According to the technical solution, the wind generator contains a support, a controller, a battery, an inverter.
- the rotor is located in the center of symmetry of the wind wheel.
- the wind wheel contains at least three traverses, each of which is fixedly attached at one end to the rotor. Traverses have the same length and the same angle through which the traverses are attached to the rotor.
- the traverses are placed in one plane, which coincides or is parallel with the axis of rotation of the wind wheel, and one wing is fixed on each of the second ends of the traverse.
- the wing has a symmetrical cross-section in relation to the longitudinal axis, where one edge the wing cross section has an ellipse-like shape that converges uniformly to a point on the other edge of the cross section, and the wing is made of aluminum, fiberglass, fiberglass, textolite, fiberglass, epoxy or a combination of at least two of these materials.
- the support there is a rotor, which is made to rotate on the support, and a stator, which is fixedly mounted on the support.
- the rotor contains at least one pair of permanent magnets facing each other with sides of different polarity, where a pair of permanent magnets is made to rotate together with the rotor.
- the stator is made in the form of an inductor, which has a thickness in the range from 2 to 4 mm. Moreover, there is a gap between the inductor and the rotor magnets, the value of which allows the magnetic flux to be closed.
- the controller has a housing that contains inputs and outputs, including information inputs and outputs, and a processor on which a program code is recorded that is capable of processing input signals and providing source commands. Moreover, the controller is configured to provide commands for
- - determining the level of charge and the level of energy consumption of the battery by determining the voltage value at the output of the battery - comparing the value of the generated current level with predefined stored current levels to reduce or increase the magnitude of the supplied current to the battery to charge it depending on the wind speed.
- the battery is connected to the controller and inverter. Moreover, the battery is configured to be charged from a wind wheel and a current rotor generated by rotation.
- the inverter output is connected to an external power supply network that contains consumption devices.
- the vertical axis in the future should be understood such an arrangement of the rotor, in which the axis of its rotation is perpendicular to the wind flow.
- the axis of rotation can be placed either perpendicular to the base or surface of the earth, or at a different angle.
- the axis of rotation of the rotor is parallel to the earth's surface.
- the claimed technical solution can be applied in electric wind turbines defined in DSTU 4037-2001. Wind power. Electric wind turbines. General technical requirements (DSTU 4037-2001. Wind energy. Wind power plants. General technical requirements), DSTU 4051 -2001. Wind power. Electric wind stations. General technical requirements. With the change of Na 1 (DSTU 4051-2001. Wind energy. Electric wind stations. General technical requirements. With the change of N ° 1). The gradation of wind parameters for Ukraine can be taken from DSTU-NBV.1.1 - 27: 2010 Construction climatology. Best option exercise
- a vertical-axis wind generator comprises a rotor 3, a wind wheel, a stator 3, a support 5, a controller 6, a battery 7, an inverter 8.
- the rotor is located in the center of symmetry of the wind wheel. That is, the axis of rotation of the rotor is adjacent to the axis of symmetry of the wind wheel and, mainly, coincides with the vertical axis of the base. The location of these axes on parallel lines will lead to an uneven distribution of centrifugal force, which will lead to additional load on the base and its further failure.
- the wind wheel contains at least three traverses 2, each of which is fixedly attached at one end to the rotor 3. A larger number of traverses increases wind resistance and slows down the rotation of the wind wheel, which in turn reduces the value of the generated current.
- Traverses 2 have the same length and the same angle through which the traverses are attached to the rotor 3. This allows you to evenly distribute the load on the rotor formed during rotation of the wind wheel and is directed in the direction perpendicular to the axis of rotation of the rotor and wind wheel.
- the wind wheel mainly includes a rotor, traverses and wings.
- the traverse 2 is placed in the same plane, which coincides or is parallel with the axis of rotation of the wind wheel, and at each of the other ends of the traverse is fixed one wing 1.
- Wing 1 is fixed motionless on traverse 2 and, in the presence of wind, returns in a direction that coincides with the direction of the wind.
- the wing initiates the movement of the wind wheel in the presence of the required wing area, which interacts with the wind, and wind power. While one wing moves in the wind (front wing), the other two move against or across the wind until their rotational movement coincides with the direction of the wind, but they also take part in the torque due to the shape, moreover, they help the front wing.
- the wing has a symmetrical cross section in relation to the longitudinal axis, where one edge of the wing cross section has an ellipse-like shape that converges uniformly to a point on the other edge of the cross section.
- This wing aerodynamics allows you to move against the direction of the wind with less resistance.
- the wing is made of aluminum, fiberglass, fiberglass, textolite, fiberglass, epoxy or a combination of at least two of these materials. Each of these materials has a lower density than the commonly used sheets of alloys of non-aluminum metals and sheet metal, 2-3 times. Moreover, in the claimed materials there is a great strength of 2-3 times.
- a rotor which is rotatable on the support and a stator which is fixedly mounted on the support.
- the other end of the support is mounted on a bearing surface, which may, depending on the location, roof, ground, concrete or other foundation or pedestal, and more.
- the rotor comprises at least one pair of permanent magnets facing each other with sides of different polarity, which is rotatable with the rotor.
- the rotor is made: having an upper part, which contains a support of the crosshead 10, located between the connecting element 9 and the magnetic disk of the upper part of the rotor 11.
- At least one permanent magnet 12 is attached to the other side of the magnetic disk of the upper part of the rotor 12.
- the lower part of the rotor contains a magnetic the disk of the lower part of the rotor, at least one permanent magnet is placed on the surface facing the upper part of the rotor, the polarity of which is opposite to that of the magnet of the upper part of the rotor.
- the number of magnets is proportionally dependent on the value of the current (and accordingly - power) that is generated. This allows you to adapt the wind generator to according to user needs.
- the lower and upper parts of the rotor are mounted on the hub 17, which is made rotational on the basis of 5. There is a gap between the magnets of the upper and lower parts.
- the upper and lower parts of the rotor are fastened together with the help of rods 16, fixed with fasteners, for example, nuts 15. Such fixing allows you to adjust and maintain a constant amount of clearance between the upper and lower parts of the rotor. This prevents the rotor from locking during rotation.
- the stator 4 is made in the form of an inductor, which has a thickness in the range from 2 to 4 mm.
- the stator is installed in the gap between the upper and lower parts of the rotor, more precisely in the gap between the magnets of the upper and lower parts of the rotor.
- On the basis of the bracket 18 is fixed, which with the help of rods and the fixtures available on it allows the stator to be mounted motionlessly while maintaining the necessary gaps between the rotor magnets. Mounts allow you to adjust this gap and fix the stator in a certain position.
- the controller 6 has a housing that contains inputs and outputs, including information inputs and outputs, and a processor on which a program code is recorded, configured to process input signals and provide source commands.
- the controller is a wind generator control unit, which is configured to provide commands for, in particular, determining the rotational speed of the wind wheel and rotor by determining the value of the generated current. Data is entered into the controller that corresponds to a predetermined value of the generated current depending on the wind speed. When the generated current reaches a certain value, the controller performs an automatic correction, which will be described below.
- the controller is configured to determine a charge level and a power consumption level of a battery by determining a voltage value at a battery output. The higher the battery discharge rate, the greater the need for electricity in the network. Depending on the remaining battery charge, the controller programmatically initiates the process of charging the battery 7. This allows you to ensure autonomy of the wind generator.
- the controller is also configured to compare the value of the generated current level (generated voltage) with the predetermined stored current levels to reduce or increase the magnitude of the supplied current to the battery to charge it depending on the wind speed. This opportunity refers to the protection of a wind generator from a hurricane.
- the controller programmatically puts the wind generator in maximum load mode, that is, the wind wheel will rotate very slowly.
- the controller will remove the minimum voltage value, but at the same time the current will be removed and supplied to the battery. This prevents an emergency condition for the wind generator, in particular, prevents excessive load on the battery, which significantly increases its life.
- the battery 7 is connected to the controller and inverter 8. Moreover, the battery is configured to be charged from a wind wheel and a current rotor generated by rotation. In addition, the battery prevents current pulses from entering the power grid caused by uneven wind speeds. In addition, the values of the instantaneous current values supplied from the battery to the mains (through the inverter) are aligned. The formed current flows to the controller, where it is converted from alternating current to direct current. The degree and conditions of charging are controlled by the controller programmatically. Inverter serves to turn direct current into alternating current. The inverter output is connected to an external power supply network that contains consumption devices.
- the wind wheel In the presence of wind, the speed of which exceeds 2 m / s, the wind wheel begins to rotate. Together with the wind wheel, the rotor also rotates, while the magnets excite a magnetic field in the inductor, and voltage appears at the output of the coil, and the current is supplied to the controller.
- the controller determines the value of the input current from the inductor, and determines the degree of charge of the battery. If the power consumption is low, the battery is discharged, and the wind speed is strong, then the controller programmatically sets the battery charging mode. If the wind is very strong, the battery is charged, and there is no consumption, the controller programmatically puts the wind generator in ballast mode, when the wind wheel will rotate very slowly, there will be a minimum voltage value, but the current will be removed.
- the ballast may be a resistor, a battery, and the like.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
A wind generator relates to the field of renewable energy. More particularly, the claimed invention concerns means for converting the kinetic energy of the wind into energy of different sorts, particularly for producing mechanical and electrical energy. The present vertical axis wind generator comprises a rotor (3), a wind wheel, a stator (4), a support (5), a controller (6), a storage battery (7), and an inverter (8). The rotor comprises at least one pair of permanent magnets (12) with opposite poles facing each other, where the pair of permanent magnets (12) is designed for conjoint rotation with the rotor (3), and the stator (4) is in the form of an inductance coil. With the aid of the claimed invention, the kinetic energy of the wind can be converted into electrical energy across a wider working range of wind speeds, in which the pinch effect is reduced, the wind generator is able to operate at low wind speeds and the rotation rate of the wind wheel is adjusted at high wind speeds, thus preventing dangerous overloading of the storage battery and enabling the wind generator to function autonomously.
Description
ВЕТРОГЕНЕРАТОР WIND GENERATOR
Область техники Technical field
Ветрогенератор принадлежит к отрасли восстанавливаемой энергетики. Более детально, заявленное техническое решение касается средств превращения кинетической энергии ветра в энергию других типов, в частности для получения механической и электрической энергии. Еще более конкретнее, ветрогенератор имеет отношение к энергогенераторам, в частности, к ветровым электрическим установкам с вертикальной осью. Заявленное техническое решение может быть использовано для обеспечения электрической энергией электросетей бытового и промышленного назначения, которые потребляют электроэнергию малой и средней мощности. The wind generator belongs to the renewable energy industry. In more detail, the claimed technical solution relates to means for converting kinetic wind energy into energy of other types, in particular for the production of mechanical and electrical energy. More specifically, the wind generator relates to power generators, in particular to vertical-axis wind turbines. The claimed technical solution can be used to provide electric energy to household and industrial electric networks that consume electricity of small and medium power.
Предшествующий уровень техники State of the art
Из уровня техники известная турбина Дарье с вертикальной осью вращения ротора (раскрыта и описана в патенте США US1835018 от 08.12.1931 ), которая имеет ротор, который состоит из минимум двух аэродинамических крыльев, которые выполнены в виде лезвий преимущественно полукруглой формы. Концы каждого лезвия неподвижно закреплены на роторе. In the prior art, the well-known Darier turbine with a vertical axis of rotation of the rotor (disclosed and described in US patent US1835018 dated 12/08/1931), which has a rotor that consists of at least two aerodynamic wings, which are made in the form of blades of predominantly semicircular shape. The ends of each blade are fixedly mounted on the rotor.
Данное техническое решение является хрестоматийным и в дальнейшем подлежало совершенствованию. Недостатком данной турбины являются высокие динамические нагрузки на вертикальную ось и заметный шум.
Из уровня техники известен патент Канады СА2812401 А1 , в котором раскрытая конструкция ветротурбины с вертикальной осью, что содержит множество крыльев, ротор, модуль контроля и аккумуляторную батарею и магнитную систему. Данное решение является простым в изготовлении и позволяет выполнять превращение кинетической энергии ветра при средних значениях его скорости. Недостатками данного изобретения является образовываемое траверсами сопротивление ветра, что требует более высокой скорости ветра для запуска ветротурбины. This technical solution is a textbook and in the future was subject to improvement. The disadvantage of this turbine is its high dynamic loads on the vertical axis and noticeable noise. The Canadian Patent CA2812401 A1 is known in the art, in which the disclosed construction of a vertical axis wind turbine that comprises a plurality of wings, a rotor, a control module and a battery and a magnetic system. This solution is simple to manufacture and allows the conversion of kinetic wind energy at average values of its speed. The disadvantages of this invention is the wind resistance formed by the traverses, which requires a higher wind speed to start the wind turbine.
Еще одним примером из уровня техники является патент Грузии GEP20043207 В, в котором описана ветровая силовая установка, которая включает электрический генератор, ветровое колесо с вертикальными крыльями, которые закреплены на раме. Ветровое колесо выполнено с возможностью вращения вокруг своей оси, которая совпадает с вертикальной осью основы. Установка содержит генератор на постоянных магнитах. Генератор соединен с двигателем. Недостатками данного решения является узкий диапазон скорости ветра, при которой происходит превращение кинематической энергии. При высоких скоростях ветра наблюдается чрезмерная нагрузка на генератор, который влияет на уменьшение циклов зарядка/разрядка аккумулятора. Another example of the prior art is the Georgian patent GEP20043207 B, which describes a wind power plant, which includes an electric generator, a wind wheel with vertical wings that are mounted on the frame. The wind wheel is made to rotate around its axis, which coincides with the vertical axis of the base. The installation contains a permanent magnet generator. The generator is connected to the engine. The disadvantages of this solution is the narrow range of wind speed at which kinematic energy is converted. At high wind speeds there is an excessive load on the generator, which affects the reduction of the battery charge / discharge cycles.
Из уровня техники известна заявка США US20150322918 А1 , в которой раскрыта пьезоэлектрическая ветровая турбина, в которой крыло имеет в поперечном сечении симметричную форму относительно продольной оси, где один край поперечного сечения
крыла имеет эллипсоподобную форму, которая равномерно сходится к точке на другом краю поперечного перереза. Сила ветра заставляет крылья вращаться вокруг вертикальной оси. Недостатком данного решения является высокая стартовая скорость ветра, необходимая для запуска ветровой турбины, которая вызвана сопротивлением траверсов, а также конструкцией ветроколеса. US Patent Application US20150322918 A1 is known in the art, in which a piezoelectric wind turbine is disclosed in which the wing has a symmetrical cross-sectional shape with respect to the longitudinal axis, where one edge of the cross-section The wing has an ellipse-like shape that converges evenly to a point on the other edge of the transverse cut. The force of the wind makes the wings rotate around a vertical axis. The disadvantage of this solution is the high starting wind speed necessary to start the wind turbine, which is caused by the resistance of the yokes, as well as the design of the wind wheel.
Из уровня техники известен патент Кореи KR 101293053 В1 , в котором описана ветровая турбина с вертикальной осью, в которой применен генератор на постоянных магнитах. Недостатком данного решения является высокое влияние эффекта обжатия, вызванное непосредственным расположением постоянных магнитов ротора и статора. The Korean Patent KR 101293053 B1 is known in the art and describes a vertical axis wind turbine that employs a permanent magnet generator. The disadvantage of this solution is the high effect of the compression effect caused by the direct location of the permanent magnets of the rotor and stator.
Следовательно, существует потребность в создании такого ветрогенератора, в котором реализована возможность увеличения диапазона рабочих допустимых значений скорости ветра. Therefore, there is a need to create such a wind generator, which implements the possibility of increasing the range of working permissible values of wind speed.
В качестве ближайшего аналога выбрана конструкция ветрогенератора из патента Украины на изобретение UA86126 С2, в котором описан ветрогенератор, который содержит ротор, установленный на одном валу с ветроколесом, и статор, электромагнитная система которого состоит из обмоток, установленных на кольцевом магнитопроводе. Противоположные магниты имеют одинаковую полярность, на средней пластине между соответствующими парами магнитов закрепленны модули, которые состоят из шихтованных сердцевин с катушками индуктивности и образуют круговую цепочку с полюсным делением, совпадающим с полюсным делением системы магнитов. Магнитные потоки статора
замыкаются через систему магнитопроводов, которые служат элементами опорной конструкции генератора. As the closest analogue, the design of the wind generator from the Ukrainian patent for the invention UA86126 C2 was selected, which describes a wind generator that contains a rotor mounted on one shaft with a wind wheel, and a stator, the electromagnetic system of which consists of windings mounted on an annular magnetic circuit. Opposite magnets have the same polarity, on the middle plate between the corresponding pairs of magnets are fixed modules, which consist of lined cores with inductors and form a circular chain with pole division matching the pole division of the magnet system. Stator Magnetic Fluxes they are closed through a system of magnetic circuits, which serve as elements of the supporting structure of the generator.
К недостаткам этого решения относятся применение ветрогенератора в ограниченном диапазоне значений скорости ветра без адаптации к изменению этой скорости ветра. The disadvantages of this solution include the use of a wind generator in a limited range of wind speeds without adaptation to changes in this wind speed.
Данное решение выбрано как ближайший аналог заявленного ветрогенератора. Общими признаками известного решения с заявленным является ротор, ветроколесо, статор, причем ось вращения ротора и ветроколеса совпадает с вертикальной осью вращения. This decision was chosen as the closest analogue of the declared wind generator. Common signs of a known solution with the claimed is a rotor, wind wheel, stator, and the axis of rotation of the rotor and wind wheel coincides with the vertical axis of rotation.
Учитывая вышеприведенное, существует явная потребность в обеспечении расширенного рабочего диапазона скорости ветра, при котором обеспечивается работа ветрогенератора на низких скоростях ветра и корректируется скорость вращения ветроколеса на высоких скоростях ветра, а также уменьшения влияния эффекта обжатия. Considering the above, there is a clear need to provide an expanded operating range of wind speed, which ensures the operation of the wind generator at low wind speeds and adjusts the speed of rotation of the wind wheel at high wind speeds, as well as reducing the effect of the compression effect.
Краткое описание фигур Brief Description of the Figures
На Фиг. 1 изображено схематическое выполнение ветрогенератора. На Фиг. 2 изображено схематическое выполнение части ветрогенератора, которое включает ротор и статор. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a wind generator. In FIG. 2 shows a schematic illustration of a part of a wind generator that includes a rotor and a stator.
Под приведенными позициями на чертежах следует понимать следующее: 1 - крыло, 2 - траверса, 3 - ротор, 4 -статор, 5 - опора, 6 - контролер, 7 - аккумуляторная батарея, 8 - инвертор, 9 - соединительный элемент, 10 - опора траверса, 11 - диск верхней
части ротора, 12 - магнит, 13 - втулка, 14 - диск нижней части ротора, 15 - крепление, 16 - стержень, 17 - хаб, 18 - кронштейн. The following positions in the drawings should be understood as follows: 1 - wing, 2 - traverse, 3 - rotor, 4-stator, 5 - support, 6 - controller, 7 - battery, 8 - inverter, 9 - connecting element, 10 - support traverse, 11 - drive top parts of the rotor, 12 - magnet, 13 - sleeve, 14 - disk of the lower part of the rotor, 15 - mount, 16 - rod, 17 - hub, 18 - bracket.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании такой конструкции ветрогенератора, в которой осуществляется превращение кинетической энергии ветра в электрическую энергию с увеличением рабочего диапазона скорости ветра, при котором обеспечивается работа ветрогенератора на низких скоростях ветра и корректируется скорость вращения ветроколеса на высоких скоростях ветра, а также уменьшение влияния эффекта обжатия. The problem to which the claimed technical solution is directed is to create a wind generator design in which the kinetic energy of the wind is converted into electrical energy with an increase in the operating range of wind speed, which ensures the operation of the wind generator at low wind speeds and adjusts the rotational speed of the wind wheel at high wind speeds, as well as reducing the effect of the compression effect.
Поставленная задача достигается за счет того, что ветрогенератор с вертикальной осью вращения включает ротор, ветроколесо, статор. Причем ось вращения ротора и ветроколеса совпадает с вертикальной осью вращения. Согласно техническому решению ветрогенератор содержит опору, контролер, аккумуляторную батарею, инвертор. The problem is achieved due to the fact that the wind generator with a vertical axis of rotation includes a rotor, wind wheel, stator. Moreover, the axis of rotation of the rotor and wind wheel coincides with the vertical axis of rotation. According to the technical solution, the wind generator contains a support, a controller, a battery, an inverter.
Причем ротор размещен в центре симметрии ветроколеса. Ветроколесо содержит по меньшей мере три траверсы, каждая из которых неподвижно прикреплена одним концом к ротору. Траверсы имеют одинаковую длину и одинаковый угол, через который траверсы прикреплены к ротору. Причем траверсы размещены в одной плоскости, которая совпадает или является параллельной с осью вращения ветроколеса, а на каждом из вторых концов траверса закреплено одно крыло. Причем крыло имеет в поперечном сечении симметричную форму относительно продольной оси, где один край
поперечного сечения крыла имеет эллипсоподобную форму, которая равномерно сходится к точке на другом крае поперечного сечения, а крыло выполнено из алюминия, стекловолокна, стеклотекстолита, текстолита, стеклопластика, эпоксидной смолы или комбинации по меньшей мере двух приведенных материалов. Moreover, the rotor is located in the center of symmetry of the wind wheel. The wind wheel contains at least three traverses, each of which is fixedly attached at one end to the rotor. Traverses have the same length and the same angle through which the traverses are attached to the rotor. Moreover, the traverses are placed in one plane, which coincides or is parallel with the axis of rotation of the wind wheel, and one wing is fixed on each of the second ends of the traverse. Moreover, the wing has a symmetrical cross-section in relation to the longitudinal axis, where one edge the wing cross section has an ellipse-like shape that converges uniformly to a point on the other edge of the cross section, and the wing is made of aluminum, fiberglass, fiberglass, textolite, fiberglass, epoxy or a combination of at least two of these materials.
Причем на одном конце опоры размещен ротор, который выполнен с возможностью вращения на опоре, и статор, который неподвижно закреплен на опоре. Причем ротор содержит по меньшей мере одну пару постоянных магнитов, обращенных друг к другу сторонами с разной полярностью, где пара постоянных магнитов выполнена с возможностью вращения вместе с ротором. Причем статор выполнен в виде катушки индуктивности, которая имеет толщину в диапазоне от 2 до 4 мм Причем между катушкой индуктивности и магнитами ротора имеется зазор, величина которого обеспечивает возможность замыкания магнитного потока. Moreover, at one end of the support there is a rotor, which is made to rotate on the support, and a stator, which is fixedly mounted on the support. Moreover, the rotor contains at least one pair of permanent magnets facing each other with sides of different polarity, where a pair of permanent magnets is made to rotate together with the rotor. Moreover, the stator is made in the form of an inductor, which has a thickness in the range from 2 to 4 mm. Moreover, there is a gap between the inductor and the rotor magnets, the value of which allows the magnetic flux to be closed.
Кроме того контролер имеет корпус, который содержит входы и выходы, в том числе информационные входы и выходы, и процессор, на котором записан программный код, выполненный с возможностью обработки входных сигналов и предоставления исходных команд. Причем контролер выполнен с возможностью предоставлять команды для In addition, the controller has a housing that contains inputs and outputs, including information inputs and outputs, and a processor on which a program code is recorded that is capable of processing input signals and providing source commands. Moreover, the controller is configured to provide commands for
- определения скорости вращения ветроколеса и ротора путем определения значения генерируемого тока - determining the rotational speed of the wind wheel and rotor by determining the value of the generated current
- определения уровня заряда и уровня потребления электроэнергии аккумуляторной батареи путем определения значения напряжения на выходе аккумулятора
- сравнения значения уровня генерируемого тока с предварительно заданными сохраненными уровнями тока для уменьшения или увеличения величины подаваемого тока на аккумуляторную батарею для ее заряжания в зависимости от скорости ветра. - determining the level of charge and the level of energy consumption of the battery by determining the voltage value at the output of the battery - comparing the value of the generated current level with predefined stored current levels to reduce or increase the magnitude of the supplied current to the battery to charge it depending on the wind speed.
Кроме того, аккумуляторная батарея соединена с контроллером и инвертором. Причем аккумуляторная батарея выполнена с возможностью заряжания от генерируемого вращением ветроколеса и ротора тока. Выход инвертора подключен к внешней электросети, которая содержит устройства потребления. In addition, the battery is connected to the controller and inverter. Moreover, the battery is configured to be charged from a wind wheel and a current rotor generated by rotation. The inverter output is connected to an external power supply network that contains consumption devices.
Далее будет приведена причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявленного решения конструкции ветрогенератора и техническим результатом. Учитывая то, что заявленное техническое решение может быть модифицировано и иметь альтернативные варианты выполнения, приведенное дальше описание приведено в качестве примера для характеристики его сути и возможности осуществления. Должно быть очевидным, что предоставленное детальное описание не предназначено для ограничения заявленного решения приведенными отдельными вариантами воплощения, а наоборот, включает все модификации, эквиваленты и альтернативы, которые подпадают под суть и объем патентной охраны, определенной формулой заявленного решения конструкции ветрогенератора.
Суть заявленного технического решения объясняется схематическими чертежами, которые никоим образом не ограничивают возможность реализации заявленного решения конструкции ветрогенератора и вероятны другие варианты его воплощения в пределах раскрытого в формуле технического решения. Приведенные чертежи объясняют суть реализации решения с помощью условного материального объекта, которому свойственны включенные к формуле признаки. Next, a causal relationship between the totality of the features of the claimed decision of the design of the wind generator and the technical result will be given. Given the fact that the claimed technical solution can be modified and have alternative embodiments, the following description is given as an example to characterize its essence and feasibility. It should be obvious that the detailed description provided is not intended to limit the claimed solution to the individual embodiments, but rather includes all modifications, equivalents, and alternatives that fall within the essence and scope of patent protection defined by the formula for the declared wind turbine design decision. The essence of the claimed technical solution is explained by schematic drawings, which in no way limit the possibility of implementing the claimed solution to the design of the wind generator and other variants of its implementation are possible within the limits of the technical solution disclosed in the formula. These drawings explain the essence of the implementation of the solution with the help of a conditional material object, which is characterized by the features included in the formula.
Под вертикальной осью в дальнейшем следует понимать такое расположение ротора, при котором ось его вращения является перпендикулярной к потоку ветра. Ось вращения может быть размещенной как перпендикулярно к основе или поверхности земли, так и под другим углом. Например, в турбине Горлова ось вращения ротора является параллельной земной поверхности. The vertical axis in the future should be understood such an arrangement of the rotor, in which the axis of its rotation is perpendicular to the wind flow. The axis of rotation can be placed either perpendicular to the base or surface of the earth, or at a different angle. For example, in a Gorlov turbine, the axis of rotation of the rotor is parallel to the earth's surface.
Заявленное техническое решение может быть применено в установках электрических ветровых, определенных в ДСТУ 4037- 2001. Ветроэнергетика. Установки электрической ветровые. Общие технические требования (ДСТУ 4037-2001. Ветроэнергетика. Установки электрические ветровые. Общие технические требования), ДСТУ 4051 -2001. Ветроэнергетика. Станции электрические ветровые. Общие технические требования. С изменением Na 1 (ДСТУ 4051- 2001.Ветроэнергетика. Станции электрические ветровые. Общие технические требования. С изменением N° 1 ). Градация параметров ветра для Украины может быть взятой из ДСТУ-НБВ.1.1 - 27:2010 Строительная климатология.
Наилучший вариант осуществления The claimed technical solution can be applied in electric wind turbines defined in DSTU 4037-2001. Wind power. Electric wind turbines. General technical requirements (DSTU 4037-2001. Wind energy. Wind power plants. General technical requirements), DSTU 4051 -2001. Wind power. Electric wind stations. General technical requirements. With the change of Na 1 (DSTU 4051-2001. Wind energy. Electric wind stations. General technical requirements. With the change of N ° 1). The gradation of wind parameters for Ukraine can be taken from DSTU-NBV.1.1 - 27: 2010 Construction climatology. Best option exercise
изобретения inventions
Как показано на Фиг. 1 , ветрогенератор с вертикальной осью вращения содержит ротор 3, ветроколесо, статор 3, опору 5, контролер 6, аккумуляторную батарею 7, инвертор 8. As shown in FIG. 1, a vertical-axis wind generator comprises a rotor 3, a wind wheel, a stator 3, a support 5, a controller 6, a battery 7, an inverter 8.
Причем ротор размещен в центре симметрии ветроколеса. То есть, ось вращения ротора смежна с осью симметрии ветроколеса и, преимущественно, совпадает с вертикальной осью основы. Расположение этих осей на параллельных линиях приведет к неравномерному распределению центробежной силы, которая приведет к дополнительной нагрузке на основу и дальнейшему ее выходу из строя. Ветроколесо содержит по меньшей мере три траверсы 2, каждая из которых неподвижно прикреплена одним концом к ротору 3. Большее количество траверсов увеличивает сопротивление ветра и замедляет вращение ветроколеса, что в свою очередь уменьшает значения генерируемого тока. Moreover, the rotor is located in the center of symmetry of the wind wheel. That is, the axis of rotation of the rotor is adjacent to the axis of symmetry of the wind wheel and, mainly, coincides with the vertical axis of the base. The location of these axes on parallel lines will lead to an uneven distribution of centrifugal force, which will lead to additional load on the base and its further failure. The wind wheel contains at least three traverses 2, each of which is fixedly attached at one end to the rotor 3. A larger number of traverses increases wind resistance and slows down the rotation of the wind wheel, which in turn reduces the value of the generated current.
Траверсы 2 имеют одинаковую длину и одинаковый угол, через который траверсы прикреплены к ротору 3. Это позволяет равномерно распределить нагрузку на ротор, образованную при вращении ветроколеса, и направлено в направлении, перпендикулярном к оси вращения ротора и ветроколеса. Ветроколесо преимущественно включает в себя ротор, траверсы и крылья. Причем траверсы 2 размещены в одной плоскости, которая совпадает или является параллельной с осью вращения ветроколеса, а на каждом из других концов траверса закреплено одно
крыло 1. Крыло 1 закреплено неподвижно на траверсе 2 и при наличии ветра возвращается по направлению, которое совпадает с направлением ветра. То есть, крыло инициирует движение ветроколеса при наличии необходимой площади крыла, что взаимодействует с ветром, и силы ветра. Пока одно крыло двигается по ветру (фронтальное крыло), другие два двигаются против или поперек ветра, пока их вращательное движение не совпадет с направлением движения ветра, но они тоже принимают участие во вращательном моменте за счет формы, более того, они помогают фронтальному крылу. Traverses 2 have the same length and the same angle through which the traverses are attached to the rotor 3. This allows you to evenly distribute the load on the rotor formed during rotation of the wind wheel and is directed in the direction perpendicular to the axis of rotation of the rotor and wind wheel. The wind wheel mainly includes a rotor, traverses and wings. Moreover, the traverse 2 is placed in the same plane, which coincides or is parallel with the axis of rotation of the wind wheel, and at each of the other ends of the traverse is fixed one wing 1. Wing 1 is fixed motionless on traverse 2 and, in the presence of wind, returns in a direction that coincides with the direction of the wind. That is, the wing initiates the movement of the wind wheel in the presence of the required wing area, which interacts with the wind, and wind power. While one wing moves in the wind (front wing), the other two move against or across the wind until their rotational movement coincides with the direction of the wind, but they also take part in the torque due to the shape, moreover, they help the front wing.
Причем крыло имеет в поперечном сечении симметричную форму относительно продольной оси, где один край поперечного сечения крыла имеет эллипсоподобную форму, которая равномерно сходится к точке на другом краю поперечного сечения. Такая аэродинамика крыла позволяет двигаться против направления ветра с меньшим сопротивлением. Крыло выполнено из алюминия, стекловолокна, стеклотекстолита, текстолита, стеклопластик, эпоксидной смолы или комбинации по меньшей мере двух приведенных материалов. Каждый из этих материалов имеет меньшую плотность, чем обычно примененные листы сплавов неаллюминиевых металлов и листовое железо, в 2-3 раза. При этом в заявленных материалах наблюдается большая прочность в 2-3 - раза. Стоит отметить, что такая конструкция крыла позволяет бесшумному вращению ветроколеса, что предупреждает акустическое загрязнение территории, на которой установлен ветрогенератор, в частности предотвращает принудительное отпугивание птиц.
Вращение ветроколеса происходит исключительно за счет давления на крыло ветра. Это свидетельствует об экологичности ветрогенератора. Moreover, the wing has a symmetrical cross section in relation to the longitudinal axis, where one edge of the wing cross section has an ellipse-like shape that converges uniformly to a point on the other edge of the cross section. This wing aerodynamics allows you to move against the direction of the wind with less resistance. The wing is made of aluminum, fiberglass, fiberglass, textolite, fiberglass, epoxy or a combination of at least two of these materials. Each of these materials has a lower density than the commonly used sheets of alloys of non-aluminum metals and sheet metal, 2-3 times. Moreover, in the claimed materials there is a great strength of 2-3 times. It is worth noting that such a wing design allows silent rotation of the wind wheel, which prevents acoustic pollution of the territory on which the wind generator is installed, in particular, prevents the forced repelling of birds. The rotation of the wind wheel occurs solely due to pressure on the wing of the wind. This indicates the environmental friendliness of the wind generator.
На одном конце опоры размещен ротор, который выполнен с возможностью вращения на опоре и статор, который неподвижно закреплен на опоре. Другой конец опоры закреплен на несущей поверхности, которая может быть, в зависимости от места установления, крышей, землей, бетонным или другим фундаментом или постаментом и другое. At one end of the support there is a rotor which is rotatable on the support and a stator which is fixedly mounted on the support. The other end of the support is mounted on a bearing surface, which may, depending on the location, roof, ground, concrete or other foundation or pedestal, and more.
Как видно на фиг. 2, ротор содержит по меньшей мере одну пару постоянных магнитов, обращенных друг к другу сторонами с разной полярностью, которая выполнена с возможностью вращения вместе с ротором. Для этого ротор выполнен: имеющим верхнюю часть, которая содержит опору траверсы 10, размещенную между связующим элементом 9 и магнитным диском верхней части ротора 11. К другой стороне магнитного диска верхней части ротора прикреплен по меньшей мере один постоянный магнит 12. Нижняя часть ротора содержит магнитный диск нижней части ротора, на обращенной к верхней части ротора поверхности размещен по меньшей мере один постоянный магнит, полярность которого является противоположной полярности магнита верхней части ротора. As seen in FIG. 2, the rotor comprises at least one pair of permanent magnets facing each other with sides of different polarity, which is rotatable with the rotor. For this, the rotor is made: having an upper part, which contains a support of the crosshead 10, located between the connecting element 9 and the magnetic disk of the upper part of the rotor 11. At least one permanent magnet 12 is attached to the other side of the magnetic disk of the upper part of the rotor 12. The lower part of the rotor contains a magnetic the disk of the lower part of the rotor, at least one permanent magnet is placed on the surface facing the upper part of the rotor, the polarity of which is opposite to that of the magnet of the upper part of the rotor.
Количество магнитов является пропорционально зависимым от значения величины тока (а соответственно - мощности), который генерируется. Это позволяет адаптировать ветрогенератор в
соответствии с потребностями пользователя. Нижняя и верхняя части ротора закреплены на хабе 17, который выполнен крутящим на основе 5. Между магнитами верхней и нижней части имеется зазор. Верхняя и нижняя части ротора скреплены между собой с помощью стержней 16, зафиксированных креплениями, например, гайками 15. Такая фиксация позволяет отрегулировать и поддерживать постоянной величину зазора между верхней и нижней частью ротора. Это предотвращает стопорение ротора во время его вращения. The number of magnets is proportionally dependent on the value of the current (and accordingly - power) that is generated. This allows you to adapt the wind generator to according to user needs. The lower and upper parts of the rotor are mounted on the hub 17, which is made rotational on the basis of 5. There is a gap between the magnets of the upper and lower parts. The upper and lower parts of the rotor are fastened together with the help of rods 16, fixed with fasteners, for example, nuts 15. Such fixing allows you to adjust and maintain a constant amount of clearance between the upper and lower parts of the rotor. This prevents the rotor from locking during rotation.
Вместе конструкция ротора и ветроколеса позволяет установить минимальную скорость ветра для инициации срабатывания ветрогенератора на уровне не больше, чем 2 м/с. Этот показатель указывает на широкую географию применения данного технического решения. Together, the design of the rotor and wind wheel allows you to set the minimum wind speed for initiating the operation of the wind generator at a level of no more than 2 m / s. This indicator indicates the wide geography of application of this technical solution.
Статор 4 выполнен в виде катушки индуктивности, которая имеет толщину в диапазоне от 2 до 4 мм Статор устанавливается в зазор между верхней и нижней частями ротора, точнее в зазор между магнитами верхней и нижней частями ротора. На основе закреплен кронштейн 18, который с помощью стержней и имеющихся на нем креплений позволяет установить статор неподвижно с сохранением необходимых зазоров между магнитами ротора. Крепления позволяют регулировать этот зазор и фиксируют статор в определенном положении. The stator 4 is made in the form of an inductor, which has a thickness in the range from 2 to 4 mm. The stator is installed in the gap between the upper and lower parts of the rotor, more precisely in the gap between the magnets of the upper and lower parts of the rotor. On the basis of the bracket 18 is fixed, which with the help of rods and the fixtures available on it allows the stator to be mounted motionlessly while maintaining the necessary gaps between the rotor magnets. Mounts allow you to adjust this gap and fix the stator in a certain position.
При применении магнитной системы в роторе, имеет место эффект обжатия, вызванный силами магнитного поля, который притягивает друг к другу магниты разной полярности. Этот эффект не может быть полностью устранен, поскольку его отсутствие указывает на то, что
обмотка статора не возбуждается магнитным полем, и, соответственно, генерации тока не происходит. Поэтому между катушкой индуктивности и магнитами ротора имеется зазор, величина которого обеспечивает возможность замыкания магнитного потока. Преимущественно такой зазор составляет приблизительно 0,3 мм. Контролер 6 имеет корпус, который содержит входы и выходы, в том числе информационные входы и выходы, и процессор, на котором записан программный код, выполненный с возможностью обработки входных сигналов и предоставления исходных команд. По существу контролер является блоком управления ветрогенератором, который выполнен с возможностью предоставлять команды для, в частности, определения скорости вращения ветроколеса и ротора путем определения значения генерируемого тока. В контроллер вносят данные, которые отвечают предварительно определенным значением величины генерируемого тока в зависимости от скорости ветра. При достижении генерируемого тока определенного значения, контролер выполняет автоматическую корректировку, о которой будет указано ниже. When applying the magnetic system in the rotor, there is a reduction effect caused by the forces of a magnetic field, which attracts magnets of different polarity to each other. This effect cannot be completely eliminated, since its absence indicates that the stator winding is not excited by a magnetic field, and, accordingly, current generation does not occur. Therefore, there is a gap between the inductor and the rotor magnets, the value of which provides the possibility of magnetic flux closure. Advantageously, this clearance is approximately 0.3 mm. The controller 6 has a housing that contains inputs and outputs, including information inputs and outputs, and a processor on which a program code is recorded, configured to process input signals and provide source commands. Essentially, the controller is a wind generator control unit, which is configured to provide commands for, in particular, determining the rotational speed of the wind wheel and rotor by determining the value of the generated current. Data is entered into the controller that corresponds to a predetermined value of the generated current depending on the wind speed. When the generated current reaches a certain value, the controller performs an automatic correction, which will be described below.
Контролер выполнен с возможностью определения уровня заряда и уровня потребления электроэнергии аккумуляторной батареи путем определения значения напряжения на выходе аккумулятора. Чем больше скорость разрядки аккумулятора, тем больше потребность в электроэнергии в сети. В зависимости от остатка заряда аккумулятора, контролер инициирует программным путем процесс зарядки аккумулятора 7. Это позволяет обеспечить автономность работы ветрогенератора.
Контролер также выполнен с возможностью сравнения значения уровня генерируемого тока (генерируемого напряжения) с предварительно заданными сохраненными уровнями тока для уменьшения или увеличения величины подаваемого тока на аккумуляторную батарею для ее заряжания в зависимости от скорости ветра. Под данной возможностью понимается защита ветрогенератора от ураганного ветра. При достижении высокой скорости ветра, например больше 24-26 м/с, контролер программным путем переводит работу ветрогенератора в режим максимальной загрузки, то есть ветроколесо будет вращаться очень медленно. Таким образом, хоть контролер будет снимать минимальное значение напряжения, но при этом ток будет сниматься и подаваться на аккумулятор. Это предотвращает аварийное состояние для ветрогенератора, в частности, предотвращает чрезмерную нагрузку на аккумулятор, что значительно увеличивает срок его работи. The controller is configured to determine a charge level and a power consumption level of a battery by determining a voltage value at a battery output. The higher the battery discharge rate, the greater the need for electricity in the network. Depending on the remaining battery charge, the controller programmatically initiates the process of charging the battery 7. This allows you to ensure autonomy of the wind generator. The controller is also configured to compare the value of the generated current level (generated voltage) with the predetermined stored current levels to reduce or increase the magnitude of the supplied current to the battery to charge it depending on the wind speed. This opportunity refers to the protection of a wind generator from a hurricane. When a high wind speed is reached, for example, more than 24-26 m / s, the controller programmatically puts the wind generator in maximum load mode, that is, the wind wheel will rotate very slowly. Thus, although the controller will remove the minimum voltage value, but at the same time the current will be removed and supplied to the battery. This prevents an emergency condition for the wind generator, in particular, prevents excessive load on the battery, which significantly increases its life.
Аккумуляторная батарея 7 соединена с контролером и инвертором 8. Причем аккумуляторная батарея выполнена с возможностью заряжания от генерируемого вращением ветроколеса и ротора тока. Кроме того, аккумуляторная батарея предотвращает попадание в электросеть импульсов тока, вызванных неравномерностью скорости ветра. Кроме того, выравниваются значения подаваемых с аккумулятора к электросети (через инвертор) мгновенных значений тока. Образованный ток попадает к контролеру, где превращается из переменного тока в постоянный ток. Степень и условия заряжения управляютсяются контролером программным путем. Инвертор служит
для превращения постоянного тока в переменный. Выход инвертора подключен к внешней электросети, которая содержит устройства потребления. The battery 7 is connected to the controller and inverter 8. Moreover, the battery is configured to be charged from a wind wheel and a current rotor generated by rotation. In addition, the battery prevents current pulses from entering the power grid caused by uneven wind speeds. In addition, the values of the instantaneous current values supplied from the battery to the mains (through the inverter) are aligned. The formed current flows to the controller, where it is converted from alternating current to direct current. The degree and conditions of charging are controlled by the controller programmatically. Inverter serves to turn direct current into alternating current. The inverter output is connected to an external power supply network that contains consumption devices.
Промышленная применимость Принцип работы электрогенератора объясняется следующим примером. Данный пример не является таким, который ограничивает суть технического решения, и служит для понимания специалистом сути заявленного ветрогенератора. Industrial applicability The principle of operation of the generator is explained by the following example. This example is not one that limits the essence of the technical solution, and serves to understand the essence of the claimed wind generator by a specialist.
При наличии ветра, скорость которого превышает 2 м/с, начинается вращаться ветровое колесо. Вместе с ветроколесом вращается и ротор, при этом магниты возбуждают в катушке индуктивности магнитное поле, а на выходе катушки появляется напряжение, а ток подается к контролеру. Контролер определяет значение входного тока из катушки индуктивности, и определяет степень заряда аккумуляторной батареи. Если потребление электроэнергии является низким, аккумуляторная батарея разряженная, а скорость ветра является сильной, то контролер программно устанавливает режим зарядки аккумуляторной батареи. Если ветер является очень сильным, аккумуляторная батарея заряженной, а потребление отсутствует, контролер программно переводит работу ветрогенератора в балластный режим, когда ветроколесо будет вращаться очень медленно, будет минимальное значение напряжения, но ток будет сниматься. В качестве балласта может быть резистор, аккумуляторная батарея и тому подобное.
Для специалистов в данной отрасли техники очевидны возможные дальнейшие модификации заявленного объекта, что охватывается сутью заявленного объекта, как это раскрыто в формуле.
In the presence of wind, the speed of which exceeds 2 m / s, the wind wheel begins to rotate. Together with the wind wheel, the rotor also rotates, while the magnets excite a magnetic field in the inductor, and voltage appears at the output of the coil, and the current is supplied to the controller. The controller determines the value of the input current from the inductor, and determines the degree of charge of the battery. If the power consumption is low, the battery is discharged, and the wind speed is strong, then the controller programmatically sets the battery charging mode. If the wind is very strong, the battery is charged, and there is no consumption, the controller programmatically puts the wind generator in ballast mode, when the wind wheel will rotate very slowly, there will be a minimum voltage value, but the current will be removed. The ballast may be a resistor, a battery, and the like. For specialists in this field of technology, obvious further modifications of the claimed object are obvious, which is covered by the essence of the declared object, as disclosed in the formula.
Claims
1. Ветрогенератор с вертикальной осью вращения, который 5 включает ротор, ветроколесо, статор, причем ось вращения ротора и ветроколеса совпадает с вертикальной осью вращения, который отличается тем, что 1. The wind generator with a vertical axis of rotation, which 5 includes a rotor, a wind wheel, a stator, and the axis of rotation of the rotor and wind wheel coincides with a vertical axis of rotation, which is characterized in that
ветрогенератор содержит опору, контролер, аккумуляторную батарею, инвертор, причем ротор размещен в центре симметрии ю ветроколеса, причем ветроколесо содержит по меньшей мере три траверсы, каждая из которых неподвижно прикреплена одним концом к ротору, причем траверсы имеют одинаковую длину и одинаковый угол, через который траверсы прикреплены к ротору, причем траверсы размещены в одной плоскости, которая the wind generator comprises a support, a controller, a storage battery, an inverter, the rotor being placed at the center of symmetry of the wind wheel, the wind wheel containing at least three yokes, each of which is fixedly attached at one end to the rotor, the yokes have the same length and the same angle through which the traverses are attached to the rotor, and the traverses are placed in one plane, which
15 совпадает или является параллельной с осью вращения ветроколеса, а на каждом из вторых концов траверсы закреплено одно крыло, причем крыло имеет в поперечном сечении симметричную форму относительно продольной оси, где один край поперечного сечения крыла имеет эллипсоподобную форму,15 coincides with or is parallel with the axis of rotation of the wind wheel, and one wing is fixed at each of the second ends of the beam, the wing having a symmetrical cross section in relation to the longitudinal axis, where one edge of the wing cross section has an ellipse-like shape,
20 которая равномерно сходится к точке на другом крае поперечного сечения, а крыло выполнено из алюминия, стекловолокна, стеклотекстолита, текстолита, стеклопластика, эпоксидной смолы или комбинации по меньшей мере двух приведенных материалов, 5 причем на одном конце опоры размещен ротор, который выполнен с возможностью вращения на опоре, статор, который неподвижно
закреплен на опоре, причем ротор содержит по меньшей мере одну пару постоянных магнитов, обращенных друг к другу сторонами с разной полярностью, где пара постоянных магнитов выполнена с возможностью вращения вместе с ротором, причем 5 статор выполнен в виде катушки индуктивности, которая имеет толщину в диапазоне от 2 до 4 мм, причем между катушкой индуктивности и магнитами ротора имеется зазор, величина которого обеспечивает замыкание магнитного потока, 20 which uniformly converges to a point on the other edge of the cross section, and the wing is made of aluminum, fiberglass, fiberglass, textolite, fiberglass, epoxy or a combination of at least two of these materials, 5 with a rotor placed on one end of the support, which is made with the possibility rotation on a support, a stator that is motionless mounted on a support, and the rotor contains at least one pair of permanent magnets facing each other with sides of different polarity, where a pair of permanent magnets is made to rotate with the rotor, and 5 the stator is made in the form of an inductor, which has a thickness in the range from 2 to 4 mm, and between the inductor and the rotor magnets there is a gap, the value of which ensures the closure of the magnetic flux,
Ю кроме того контролер имеет корпус, который содержит входы и выходы, в том числе информационные входы и выходы, и процессор, на котором записан программный код, выполненный с возможностью обработки входных сигналов и предоставления исходных команд, причем контролер выполнен с возможностьюIn addition, the controller has a housing that contains inputs and outputs, including information inputs and outputs, and a processor on which a program code is recorded that is capable of processing input signals and providing source commands, and the controller is configured to
15 предоставлять команды для 15 provide teams for
- определения скорости обращения ветроколеса и ротора путем определения значения генерируемого тока, - determining the speed of rotation of the wind wheel and rotor by determining the value of the generated current,
определения уровня заряда и уровня потребления электроэнергии аккумуляторной батареи путем определения determine the level of charge and the level of energy consumption of the battery by determining
20 значения напряжения на выходе аккумулятора, 20 voltage values at the output of the battery,
сравнения значения уровня генерируемого тока с предварительно заданными сохраненными уровнями тока для уменьшения или увеличения величины подаваемого тока на аккумуляторную батарею для ее заряжения в зависимости от comparing the value of the generated current level with predefined stored current levels to reduce or increase the amount of current supplied to the battery to charge it, depending on
25 скорости ветра,
кроме того, аккумуляторная батарея соединена с контролером и инвертором, причем аккумуляторная батарея выполнена с возможностью заряжания от генерируемого вращением ветроколеса и ротора тока, выход инвертора подключен к 5 внешней электросети, которая содержит устройства потребления. 25 wind speeds in addition, the battery is connected to the controller and the inverter, and the battery is configured to be charged from the current generated by the rotation of the wind wheel and rotor, the inverter output is connected to 5 external power supply, which contains the consumption device.
Ю YU
15 fifteen
20 twenty
25
25
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201608489A UA113379C2 (en) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | WIND GENERATOR |
UAA201608489 | 2016-08-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2018026343A1 true WO2018026343A1 (en) | 2018-02-08 |
Family
ID=58050064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/UA2017/000063 WO2018026343A1 (en) | 2016-08-02 | 2017-06-09 | Wind generator |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA113379C2 (en) |
WO (1) | WO2018026343A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109763937A (en) * | 2018-12-12 | 2019-05-17 | 广州倬粤动力新能源有限公司 | A kind of breeze power generation system |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040075279A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-04-22 | Breth Newton Roi | Wind powered electric generator |
UA86126C2 (en) * | 2007-07-02 | 2009-03-25 | Институт Транспортных Систем И Технологий Национальной Академии Наук Украины "Трансмаг" | Windmill generator |
US20110291413A1 (en) * | 2006-12-20 | 2011-12-01 | Unimodal Systems, LLC | Modular electric generator for variable speed turbines |
US20130062889A1 (en) * | 2010-03-23 | 2013-03-14 | Adaptive Generators As | Variable electrical generator |
KR101293053B1 (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-05 | 헵시바주식회사 | Structure of small-scaled wind power generator with outer-rotor type permanent magnet generator |
RU2539604C2 (en) * | 2011-08-30 | 2015-01-20 | Зураб Автандилович Отарашвили | Wind-driven power plant |
RU2546892C1 (en) * | 2014-04-24 | 2015-04-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Vertical-axial wind unit |
US20150184640A1 (en) * | 2012-08-03 | 2015-07-02 | Senvion Se | Voltage control for wind turbines |
US20150322918A1 (en) * | 2013-09-24 | 2015-11-12 | Vinod Shekher | Piezoelectric-Based Wind Turbine |
-
2016
- 2016-08-02 UA UAA201608489A patent/UA113379C2/en unknown
-
2017
- 2017-06-09 WO PCT/UA2017/000063 patent/WO2018026343A1/en active Application Filing
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040075279A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-04-22 | Breth Newton Roi | Wind powered electric generator |
US20110291413A1 (en) * | 2006-12-20 | 2011-12-01 | Unimodal Systems, LLC | Modular electric generator for variable speed turbines |
UA86126C2 (en) * | 2007-07-02 | 2009-03-25 | Институт Транспортных Систем И Технологий Национальной Академии Наук Украины "Трансмаг" | Windmill generator |
US20130062889A1 (en) * | 2010-03-23 | 2013-03-14 | Adaptive Generators As | Variable electrical generator |
RU2539604C2 (en) * | 2011-08-30 | 2015-01-20 | Зураб Автандилович Отарашвили | Wind-driven power plant |
KR101293053B1 (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-05 | 헵시바주식회사 | Structure of small-scaled wind power generator with outer-rotor type permanent magnet generator |
US20150184640A1 (en) * | 2012-08-03 | 2015-07-02 | Senvion Se | Voltage control for wind turbines |
US20150322918A1 (en) * | 2013-09-24 | 2015-11-12 | Vinod Shekher | Piezoelectric-Based Wind Turbine |
RU2546892C1 (en) * | 2014-04-24 | 2015-04-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Vertical-axial wind unit |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
EYPJIAKA B.A., C???????? ?????? ????????? 1 METP C ??????????? ?????????? ??????????? HA P3M ????????// M???? ??????????, 25 June 2006 (2006-06-25), Retrieved from the Internet <URL:http://rosinmn.ru/sam/burlaka/burlaka.html> [retrieved on 20170802] * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109763937A (en) * | 2018-12-12 | 2019-05-17 | 广州倬粤动力新能源有限公司 | A kind of breeze power generation system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA113379C2 (en) | 2017-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2797070C (en) | Lift-based vertical axis wind turbine | |
ES2411355T5 (en) | Restriction of power of wind turbines | |
EP3042075B1 (en) | Speed management of a wind turbine when switching electrical configurations | |
JP2001517282A (en) | Direct-drive low-speed wind turbine | |
JP2012527864A5 (en) | ||
EP2847844A1 (en) | Method for coordinating frequency control characteristics between conventional plants and wind power plants | |
WO2016012092A1 (en) | Integrated system for wind and photovoltaic generated energy management placed in a pole-mounted structure. | |
Probst et al. | Small wind turbine technology | |
Shi et al. | Generalized average model of DC wind turbine with consideration of electromechanical transients | |
Pragaspathy et al. | An experimental validation on adaptive controllers in tracking and smoothening of wind power for a variable-speed system | |
WO2018026343A1 (en) | Wind generator | |
RU2649868C2 (en) | Method for controlling wind power plants | |
CN106812664B (en) | A kind of wind power direct-driven generator for the Windward angle straining sail according to wind direction | |
JP2018007458A5 (en) | ||
CN105508130B (en) | Wind collection type wind driven generator | |
CN205445888U (en) | Wind collecting type wind driven generator | |
UA110606U (en) | WIND GENERATOR | |
KR20140056703A (en) | Wind power generation system having variable displacement and method thereof | |
Liu et al. | A study on a wind turbine simulator with a DC motor considering various moments of inertia | |
Wang et al. | Modelling and simulation of autonomous control PMSG wind turbine | |
Fekih | An improved optimal control design for wind energy systems | |
WO2016190836A1 (en) | Wind-driven power plant | |
Hu et al. | Flicker study on variable speed wind turbines with permanent magnet synchronous generator | |
KR20150000643U (en) | Small Wind Turbin System | |
JP6272355B2 (en) | Rotating electrical machine system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17837332 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 26/06/2019) |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17837332 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |