Вітроелектричний агрегат

Винахід відноситься до вітроенергетики, зокрема може бути використаний у виробленні електроенергії у важкодоступних районах, на фермах, дачних ділянках і т.п. Відомі два основних класи вітроелектричних агрегатів (ВА), показані у книзі Фатєєва Є.М. “Ветродвигатели и ветроустановки. - М.: Сельхозгиз, 1948. -544с.”. Перший - це ВА пропелерного типу з горизонтальною віссю обертання, а другий - ВА з вертикальною віссю обертання, наприклад, ВА з лопатями типу Дар'є. Кожному з цих ВА властиві свої переваги і недоліки. Так, ВА першого типу мають вищий ККД, але вимагають спеціальних пристосувань для встановлення за вітром. ВА другого типу не мають потреби у встановленні їх за вітром, але мають нижчий ККД і вимагають застосування спеціальних пристроїв для їхнього запуску в роботу. Невід'ємним елементом двох цих типів ВА є підви щувальний редуктор (мультиплікатор), що встановлюється перед електрогенератором. Тому бажано мати ВА, що поєднує переваги названих двох типів і зменшує їхні недоліки. ВА пропелерного типу з горизонтальною віссю обертання й електричним генератором (Фатеев Е.М. "Ветродвигатели и ветроустановки", М.: Сельхозгиз, 1948. -С.215) прийнятий як прототип для запропонованого технічного рішення. Він містить електричний генератор, стояк, робоче колесо пропелерного типу, стабілізатор, що має пружину і діє через важіль, який проходить через центр лопаті, та тягу. В даній конструкції поворот лопаті здійснюється завдяки дії сили вітру на відкрилок, який виконує роль стабілізатора. Недоліками вітроагрегату прийнятого за прототип, є ненадійність в роботі, низькі експлуатаційні характеристики та низький ККД. В основу винаходу поставлена задача поліпшити експлуатаційні характеристики вітроагрегату, збільшити ККД, підвищити його надійність. Поставлена задача розв'язується таким чином, що у ві троелектричному агрегаті (ВА), який містить робоче колесо пропелерного типу з лопатями, а також електричний генератор та стояк, відповідно до винаходу, ротор і статор електричного генератора виконані з можливістю синхронного обертання назустріч один одному через кінематичний зв'язок, причому робоче колесо виконане дволопатевим, жорстко закріпленим на валу ротора (статора) електричного генератора, а вал статора (ротора) зв'язаний у протилежній частині ВА з дволопатевим робочим колесом типу Дар'є, кожна лопать якого виконана з можливістю обертання навколо своєї подовжньої осі і зв'язана з регулятором числа обертів. Запропонований винахід дозволяє спростити конструкцію вітроелектричного агрегату за рахунок зменшення кількості лопатей робочого вітроколеса до двох, використання електричного генератора з ротором і статором зустрічного обертання дозволяє відмовитися від підвищувального редуктора, а наявність робочого колеса з регульованими лопатями типу Дар'є і кінематичного зв'язку між ротором і статором дозволяє підтримувати оберти ВА в заданих межах і здійснювати стійку орієнтацію на вітер. Усе це разом узяте дозволяє підвищити ККД вітроагрегату, робить його надійнішим і зменшує витрати на його експлуатацію. На фіг. представлений поздовжній розріз голівки вітроелектричного агрегату. Вітроелектричний агрегат містить електричний генератор з ротором 1 і статором 2 виконаними з можливістю обертання назустріч один одному. Ротор і статор з'єднані один з одним за допомогою кінематичного зв'язку 3, виконаного, наприклад, у вигляді фрикційної передачі з передатним відношенням, рівним одиниці. На корпусі ротора 1 у носовій частині ВА жорстко закріплене робоче колесо пропелерного типу 4 з нерухомими лопатями, а на валу статора 2 у кормовій частині ВА жорстко закріплене дволопатеве робоче колесо 5 з лопатями типу Дар'є. Лопаті робочого колеса 5 виконані з можливістю обертання навколо своєї подовжньої осі і зв'язаними з регулятором обертів 6, наприклад, відцентровим - з вантажами, штангами і пружиною розтягання, а також синхронізовані один з одним за допомогою передачі 7, наприклад, фрикційної. На фіг. усі лопаті показані умовно розгорнутими хордою профілю в площину креслення в напрямку, протилежному обертанню кожної ступіні. Ротор 1 розташований на опорах усередині корпуса 8 голівки ВА, при цьому корпус голівки виконаний з можливістю обертання на стояку 9 вітроагрегату. Працює вітроелектричний агрегат таким чином. Повітряний потік, діючи на лопаті типу Дар'є робочого колеса 5, розташованої в кормовій частині голівки ВА, орієнтує його за вітром. Внаслідок цієї орієнтації і лобової взаємодії повітряного потоку і лопатей робочого колеса 5, а також розташований у носовій частині ВА дволопатевого робочого колеса пропелерного типу 4, ці робочі колеса, а також жорстко зв'язані з ним статор 2 і ротор 1 генератора приводяться в обертання назустріч один одному, збуджуючи ЕРС і електричний струм в обмотках статора 2, а лопаті робочого колеса 5, зв'язані кожна з регулятором 6 числа обертів, наприклад, відцентровим і одна з одною за допомогою, наприклад, фрикційної передачі 7, обертаються щодо своїх подовжніх осей і постійно змінюючи кут своєї установки, допомагають підтримувати в заданих межах оберти робочого колеса 5, жорстко зв'язаного з ним статора 2 і зв'язаного зі статором за допомогою, наприклад, фрикційної передачі 3, ротора 1 і, як наслідок, жорстко закріпленого на корпусі ротора дволопатевого робочого колеса пропелерного типу 4.