Ветроэлектрический агрегат

(я)5 Г 03 О 1/00, 9/00 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ГОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ игатю."тве К ПАТЕНТУ О(71) Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете(73) Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете(54) ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ (57) Использование: вектроэлектрические агрегаты, в вектроэнергетике, Сущность изобретения: вектроэлектрический агрегат содержит расположенное на горизонтальной оси вектроколесо 5, ротор 11 с постоянными магнитами 12, основание 2 с Ю 2 2000466 С установленным на нем круговым статором 13 с обмотками 14, вертикальную опору 1, установленную соосно со статором, поворотную втулку 3, расположенную по центру на верхней части опоры, тормоз 16 с фиксатором. при этом к поворотной втулке противоположных сторон прикреплены ось однолопастного ветроколеса с противовесом 6 и через шарнирное сочленение с приводом направляющее на ветер устройство 18. Ротор, связанный с вектроколесом через пару конических шестерен, окружает статор. На основании закреплены тормоз, охватывающий по внешней поверхности нижнюю часть ротора, и фиксатор, расположенный под нижним краем лопасти ветроколеса, 2 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для питания электрических систем.Известен вектроэлектрический агрегат (патент США В 4291235, кл. Р 03 О 9/00), содержащий круговой статор с обмотками, окруженный ротором, имеющим постоянные магниты, непосредственно соединенный с ветроколесом на горизонтальной оси, прикрепленной к поворотной втулке, расположенной в верхней части вертикальной опоры, при этом с противоположной стороны втулка снабжена направляющим на ветер устройством.Недостатком этого вектроэлектрического агрегата является низкая надежность при ураганных ветрах,Целью изобретения является повышение надежности агрегата при ураганных ветрах.Цель достигается тем, что в ветроэлектрическом агрегате, содержащем ветроколесо на горизонтальной оси, связанное с ротором с постоянными магнитами, который окружает круговой статор с обмотками, поворотную втулку, к которой с противоположных сторон прикреплены ось ветроколеса и направляющее на ветер устройство, расйоложенную на верхней части опоры, статор размещен на опоре вертикальной и соосно с ней, а над ним расположена угловая передача от ротора к ветроколесу.Кроме того, в вектроэлектрический агрегат введены тормозные колодки и фиксатор, расположенные на основании опоры, причем тормозные колодки охватывают по внешней поверхности нижнюю часть ротора, а фиксатор установлен под нижним краем лопасти вектроколеса.Кроме того, в вектрозлектрическом агрегате направляющее на ветер устройство у втулки выполнено с возможностью подвижной связи,На фиг.1 пс казан ветроэлектрический агрегат, в разрезе; на фиг.2 - фиксированное положение лопасти, во время действия ураганного ветра; на фиг.З - фиксированное положение направляющего на ветер устройства.во время действия ураганного ветра; на фиг.4 - электрическая схема агрегата.Вертикальная опора 1 установлена на основании 2, Поворотная втулка 3 расположена соосно на верхней части опоры. С одной стороны втулки жестко закреплена ось 4 однолопастного ветроколеса 5 с противовесом 6, установленные друг против друга на ступице 7, вращающейся на оси. Ступица через угловую передачу в виде конических шестерен 8, 9 и цилиндр 10 связана с вра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щающимся ротором 11, снабженным на всей высоте равномерно по периметру постоянными магнитами 12, Ротор охватывает круговой статор 13, установленный на основании соосно с опорой, и имеет по всей высоте равномерно по периметру обмотку 14, На основании с возможностью перемещения по кругу на постоянном расстоянии от оси опоры расположен фиксатор 15. Тормоз 16 выполнен в виде тормозных колодок, охватывающих внешнюю поверхность нижней части ротора, С противоположной стороны втулка 3 соединена с направляющим на ветер устройством 18 через шарнирное сочленение 17, снабженное червячной передачей 19 с двигателем 20, закрепленным на вертикальной стойке 21 неподвижной части шарнирного сочленения. Электромагнитная защелка 22 установлена в верхней части сочленения, а электромагнитная защелка 23 расположена в нижней части стойки. Верхний торец опоры закрыт крышкой 24, снабженной в центральной части двумя контактными кольцами 25, а к неподвижной части шарнирного сочленения прикреплены через штангу две электрические щетки 26, установленные на контактных кольцах. В электрической схеме (фиг,4) обмотка 14 статора 13 через дроссель 27 подключена к выпрямителю, выполненному по схеме удвоения напряжения на доидах 28, соединенных соответственно с накопительными элементами 29. Выходное напряжение, снимаемое с последовательно соединенных накопительных элементов через первый вход узла 30 сравнения, соединено с обмоткой 31 подмагничивания дросселя, а к второму входу узла сравнения подключен источник 32 опорного напряжения. К выходу выпрямителя через переключатель 33 подключен аккумулятор 34, к которому подсоединены через электрическую цепь, контактные кольца 25 и электрические щетки 26, обмотки электромагнитных защепок 22, 23 и обмотка якоря двигателя 20, имеющего постоянные магниты в статоре.Ветроэлектрический агрегат работает следующим образом,За счет воздушного потока направляющее на ветер устройство 18 устанавливает ветроколесо 5 против ветра и оно начинает вращаться, приводя через конические шестерни 8, 9 и цилиндр 10 во вращение ротор 11 с постоянными магнитами 12, вызывая появление переменного напряжения в обмотке 14 статора 13, поступающего через дроссель 27 на диоды 28 и затем на накопительные элементы 29. Напряжение на выходе выпрямителя поддерживается на заданном уровне с помощью электрическойсистемы стабилизации, включающей в себя узел 30 сравнения, источник 32 опорного напряжения и обмотку 31 подмагничивания дросселя 27. Так, при уменьшении выходного напряжения агрегата для постоянного опорного напряжения в обмотке подмагничивания эа счет работы узла сравнения ток увеличивается, что приводит к уменьшению сопротивления переменному току дросселя и соответствующему увеличению напряжения, поступающего на диоды и накопительные элементы до получения выходного напряжения заданного уровня. При увеличении выходного напряжения против заданного уровня ток в обмотке подмагничивания дросселя уменьшается, что вызывает увеличение сопротивления переменному току дросселя и обеспечивает уменьшение выходного напряжения до заданного уровня. При появлении извещения об ураганных ветрах переключатель 33 переводится иэ положения А в положение Б, ротор 11 с помощью тормоза 16 останавливается в положении, когда нижняя часть лопасти ветроколеса 5 располагается над установленным за счет перемещения по кольцевому пути фиксатором 15 и с помощью соединения его половин (фиг,2) обеспечивается жесткое закрепление лопасти. Далее переключатель переводится в положение В, что обеспечивает выход из зацепления электромагнитной защелки 22 и включение двигателя 20, осуществляющего с помощью червячной передачи 19 поворот направляющего устройства 18.с опусканием его конца до входа в электромагнитную защелку 23 (фиг.3), и переключатель переводится в положение Б, при этом питание двигателя отключается. Электромагнитная защелка 23 обеспечивает фиксированное положение направляющего на ветер устройства в вертикальной стойке 21. После прекращения действия ураганного ветра переключатель переводится в положение Г, что вызывает выход из зацепления электромагнитной защелки 23 и вращение двигателя в обратную сторону, 5 обеспечивая тем самым поворот направляющего на ветер устройства с подъемом его конца до положения электромагнитной защелки 22. Затем переключатель переводится в положение Б, обеспечивая зацепление 10 защелки 22. Фиксатор 15 переводится в исходное положение, освобождая конец лопасти. тормоз 16 также переводится в исходное положение, вектроколесо начинает вращаться, обеспечивая номинальное 15 выходное напряжение, и переключатель переводится в положение А. Ф о р мул а изобретен ия 1. Вектроэлектрический агрегат, содер жащий ветроколесо, установленное на горизонтальной оси, связанное с постоянными магнитами ротора, который окружает круговой статор с обмотками, поворотную втулку, к которой с противоположных сторон за креплены ось ветроколеса и направляющеена ветер устройство, расположенную на верхней части опоры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что статор с ротором размещены на опоре вертикально и соосно с ней, а над 30 ними расположена угловая передача от ротора к ветроколесу.2. Агрегат по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем. что он содержит тормозные колодки и фиксатор, расположенные на основании 35 опоры, причем тормозные колодки охватывают по внешней поверхности нижнюю часть ротора, а фиксатор установолен под нижним краем лопасти ветроколеса.3. Агрегат по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я 40 тем, что направляющее на ветер устройствовыполнено с возможностью поворота втулки в подвижной связи.2000466 Фиг 4 ставитель В,Двинскийхред М.Моргентал Коррек Орчикова атрушева едакт аз 30 Тираж ПодписнО "Поиск" Роспатента13035,Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-иЗдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101