Аэроупругий электрогенератор

(71) Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им. Н.П. Мельникова(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 23260, кл. Г 03 П 5/06, 1931.2. Патент США И 4024409, кл. 290/55, опублик. 1977 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ЯО 1160094 . А(54) (57) АЭРОУПРУГИЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРА-.ТОР, содержащий две опоры, расположенный на них колебательный элемент,выполненный в виде однопролетнойбалки из электропроводного материалаи взаимодействующие с ним магниты,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения мощности, балка расположена на опорах с образованиемконсольных участков, а магниты установленыепо всей длине последних.1160094 ас у ) к элемента равна 1Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использованокак источник электроэнергии для изолированных потребителей в отдаленныхрайонах, а также в качестве датчика скорости ветра.Известен аэроупругий электрогенератор, содержащий опорно-поворотноеустройство, на котором закрепленколебательный элемент в виде аэроупруОгого неустойчивого стержня, а такжесистему магнитов и Флюгер,Преобразование энергии колебанийв электрическую энергию производитсяс помощью якоря, механически связанного с колебательным элементом и совершающего возвратно-поступательныедвижения в поле магнитов генератора,.циклически изменяя магнитный поток всистеме 1 ., 20Однако в этом электрогенераторе,предлагается промежуточное преобразование энергии автоколебаний в энергию возвратно-поступательного движе. ния якоря, что приводит к потере 25энергии.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является аэроупругийэлектрогенератор, содержащий,две опо-З 0ры, расположенный на них колебательный элемент, выполненный в.виде однопролетной балки из электропроводногоматериала, и взаимодействующие с ниммагниты 21.35 Недостатком известного аэроупругого электрогенератора является то, что магниты размещены в пролете колебательного элемента, экранируют егоот ветра, а значительная часть ампли-.туды колебаний приходится на удаление от магнита зоны, где напряженность магнитного поля уменьшается, Это приводит к снижению мощности генератора.Цель изобретения - повышение мощности аэроупругого электрогенератора.Поставленная цель достигается тем, что в аэроупругом электрогенераторе, 50 содержащем две опоры, расположенный на них колебательный элемент, выполненный в виде однопролетной балки из электропроводного материала, и взаимодействующие с ним магниты, балка расположена на опорах с образованием консольных участков, а магниты уста" новлены по всей длине последних. На фиг, 1 представлен аэроупругийэлектрогенератор; вид сбоку, нафиг. 2 - разрез А-А на Фиг, 1; нафиг, 3 - разрез Б-Б на Фиг. 1,Аэраупругий электрогенератор содержит две опоры 1, расположенныйна них колебательный элемент 2, выполненный в виде однопролетной балкииз электропроводного материала, и взаимодействующие с ним магниты 3. Балка2 расположена на опорах 1 с образованием консольных участков 4, а магниты3 установлены по всей длине последних.В опорах 1 установлены торсионы 5,на которых закреплен колебательныйэлемент 2. Магниты 3 укреплены на опорах 1, а последняя установлена наопорно-поворотном устройстве 6, ккоторому прикреплен флюгер 7. Опорноповоротное устройство. 6 закрепленона стойке 8.Аэроупругий электрогенератор работает следующим образом,При воздействии ветра опорно-поворотное устройство 6 под действиемфлюгера. 7 поворачивается таким обра.зом, что колебательный элемент 2устанавливается нормально к ветру.Если скорость ветра близка к кри"тической, то возникают автоколебанияэлемента 2 в вертикальной плоскости.Если элемент 2 имеет цилиндрическуюформу сечения, а расстояние междуторсионами 5 равно 1, то при скорости ветра, близкой к М, он совершаетинтенсивные колебания вследствие вихревого возбуждения. Длину стержняопределяют по Формуле(=(1,5. - 2,0) с(где с 1 " диаметр стержня;с - скорость звука в материалестержня,Ч - рабочая скорость ветра.Если элемент 2 имеет форму попе. речного сечения в виде прямоугольника, двутавра, звезды и т. пр трдля него выполняется критерий Ден-.Гартога где С - коэффициент лобового сопроЯтивления;С - коэффициент подт,емной силы,- угол атаки,Частота собственн 1,)х колебанийА-А аказ 3718/31. Тираж 446 Подписное В атент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 иа плотность воздуха;размер сечения элемента 2 ввертикальной плоскости;критическая скорость ветра;логарифмический декрементзатухания колебаний;погонная ма .са элемента 2. При скорости ветра, близкой кЧкр элемент 2 с некруглой формой поперечного сечения начинает испытывать колебания типа гальпирования. В ф,160094 4случае. колебаний элемента 2 его консольные участки 4 пересекают магнитные силовые линии, Благодаря этомув элементе 2 возникает электродвижущая сила, Которая может быть снятаприсоединением концов проводниковот сети к торсионам 5.Эффективность аэроупругого генера"тора заключается в том, что увеличи О ваются его мощность и выработка электроэнергии, а его стоимость снижается. за счет устранения промежуточных преобразований энергии и исключениянеобходимых для этого узлов и агрегатов.