Ряд вертикальноосьових вітрогенераторних установок для освітлення дороги

1. Ряд вертикальноосьових вітроелектрогенераторних установок для освітлення автодороги, що містить роторний вітродвигун з ви хідним валом і електромеханічний генератор у вигляді циліндричних, коаксіально розташованих з радіальним зазором рухомого та нерухомого магнітопроводів, з повздовжніми пазами в прилеглих поверхнях, паралельними спільній осі магнітопроводів, нерухомий магнітопровід статора набраний із листів електротехнічної сталі, розміщених в металевому корпусі, в пазах нерухомого магнітопроводу розташована якірна обмотка, всередині нерухомого магнітопроводу розташований, зв'язаний з валом вітродвигуна, рухомий магнітопровід з можливістю обертання в U 2 (19) 1 3 31091 шаховим розташуванням зубців, установлені додаткові обмотки, з'єднані паралельно і через випрямляч підключені на індукційну обмотку збудження. При обертанні валу вітродвигуна в додаткових обмотках за рахунок остаточного магнетизму індукується ЕРС, випрямлений струм від яких подається в основну обмотку збудження [Пат. 64568А Україна, МПК F03D7/06. - Опубл. 16.02. 04. - Бюл. №2. - 2004]. Недоліком названого вітрового теплогенератора є те, що, суцільні стальні магнітопроводи нагріваються вихровими струмами. Крім того, між дисковими магнітопроводами існує сила тяжіння, обумовлена наявністю постійної складової магнітної індукції, яка негативно впливає на їхній знос. Названі недоліки суттєво знижують електричний ККД установки і не дають можливості використовувати додаткові обмотки для виробництва товарної електричної енергії. Найбільш близьким за технічною сутністю до описаної корисної моделі вибрано безредукторний вітроагрегат, що містить вітродвигун з ви хідним валом і електромеханічний перетворювач у вигляді циліндричних, коаксіально розташованих з радіальним зазором рухомого та нерухомого магнітопроводів, з повздовжніми пазами в прилеглих поверхнях, паралельними спільній осі магнітопроводів, і кільцевої обмотки збудження, розташованої на нерухомому магнітопроводі в площині, перпендикулярній спільній осі магнітопроводів, що ділить нерухомий магнітопровід навпіл, всередині якого розташований зв'язаний з валом вітродвигуна рухомий магнітопровід, з можливістю обертання в підшипниках, які закріплені в підшипникових щитах по торцям електромеханічного перетворювача, нерухомий магнітопровід набраний із листів електротехнічної сталі у вигляді двох однакових пакетів, розміщених в стальному циліндричному ярмі, між якими розташована кільцева обмотка збудження, в пазах нерухомого магнітопровода розташовані якірні обмотки, з'єднані за схемою синхронного генератора [Патент 26300 Україна МПК (2006) F03D7/06. - Опубл. 10.09.07 - Бюл. №14. - 2007]. Недоліком пристрою-аналога є потреба в додатковому джерелі збудження і неможливість використання його для освітлення автомобільних доріг при відсутності вітр у. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення ряду вертикальноосьових вітроелектрогенераторних установок для освітлення автодороги за рахунок того, що ряд вертикальноосьових вітроелектрогенераторних установок установлений на обочині автомобільної дороги, в пазах рухомого магнітопроводу установлені полюса магнітів протилежної полярності, а до вихідних клем якірної обмотки електрогенератора паралельно приєднані акумулятор і енергозберігаючі освітлювальні лампи. Поставлена задача вирішується тим, що ряд вертикальноосьових вітроелектрогенераторних установок для освітлення автодороги, що містить 4 роторний вітродвигун з ви хідним валом і електромеханічний генератор у вигляді циліндричних, коаксіально розташованих з радіальним зазором рухомого та нерухомого магнітопроводів, з повздовжніми пазами в прилеглих поверхнях, паралельними спільній осі магнітопроводів, нерухомий магнітопровід статора набраний із листів електротехнічної сталі, розміщених в металевому корпусі, в пазах нерухомого магнітопровода розташована якірна обмотка, всередині якого розташований, зв'язаний з валом вітродвигуна, рухомий магнітопровід, з можливістю обертання в підшипниках, які закріплені в підшипникових щита х по торцям електромеханічного генератора, згідно з корисною моделлю, кожна установка додатково містить випрямляч і акумулятор, причому ряд вертикальноосьових вітроелектрогенераторних установок (ВЕУ) установлений на обочині автомобільної дороги, в пазах рухомого магнітопроводу установлені полюса магнітів протилежної полярності, а до вихідних клем якірної обмотки електрогенератора паралельно приєднані акумулятор і енергозберігаючі освітлювальні лампи. Також поставлена задача досягається за рахунок того, що у випадку дороги з паралельними смугами протилежного напрямку руху ряд. Також поставлена задача досягається за рахунок того, що ряд ВЕУ установлений між ними, причому лопаті кожної установки вигнуті робочими поверхнями зустрічно напрямку автомобільного руху прилеглої смуги. Також поставлена задача досягається за рахунок того, що на окремих ділянках автодороги ВЕУ можуть бути об'єднані в єдин у електричну мережу. Особливість корисної моделі в тому, що при обертанні багатополюсного ротора в якірній обмотці, розташованій в пазах нерухомого магнітопроводу електромеханічного генератора, індукується електрорушійна сила (ЕРС). Набір нерухомого магнітопроводу із листів електротехнічної сталі зменшує вихрові струми і його нагрів, і за рахунок цього підвищує електричний ККД установки. Виконання ротора багатополюсним забезпечує генерування ЕРС в якірній обмотці при його незначній частоті обертання, що дозволяє виконання установок безредукторними. Виконання полюсів із постійних магнітів дозволяє обійтися без додаткового джерела збудження. Розташування ряду ВЕУ між паралельними смугами з різним напрямком руху підвищує ефективність використання установок. Виконання лопатей кожного вітродвигуна з робочими поверхнями вигнутими зустрічно напрямку автомобільного руху прилеглої смуги сприяє кращому використанню енергії потоку повітря, захопленого автомобілем. Об'єднання ВЕУ на окремих ділянках автодороги в єдину електричну мережу підвищує надійність електропостачання при пошкодженні окремих установок. Таким чином, запропонована корисна модель 5 31091 за рахунок удосконалення розширює функціональні можливості відомого пристрою, і може бути використана для освітлення автомобільних доріг. Технічна сутність і принцип дії запропонованого ряду вертикальновісьових вітроелектрогенераторних установок для освітлення автодороги пояснюється графічним матеріалом: на Фіг.1 наведено загальний вигляд вертикальновісьової вітроелектрогенераторної установки (ВЕУ); на Фіг.2 - схема розташування ряду ВЕУ між паралельними смугами автодороги з різним напрямком руху; на Фіг.3 - електрична схема ВЕУ, об'єднаних в єдину електричну мережу. Кожна ВЕУ 1 містить роторний вертикальновісьовий вітродвигун 2, наприклад типу Савоніуса, з вигнутими відносно повздовжньої осі лопатями 3 і вихідним валом 4 і електромеханічний генератор 5, у вигляді рухомого 6 та нерухомого 7 магнітопроводів, коаксіально розташованих з радіальним зазором, з повздовжніми пазами 8, 9 в прилеглих поверхнях, паралельними спільній осі магнітопроводів 6, 7. Нерухомий магнітопровід 7 набраний із листів 10 електротехнічної сталі, розташованих в металевому корпусі 11. В пазах 9 нерухомого магнітопроводу 7 розташована якірна обмотка 12. В пазах 8 рухомого магнітопроводу 6 закріплені постійні магніти 13 з полюсами протилежної полярності. Рухомий магнітопровід 6 розташований всередині порожнистого нерухомого магнітопроводу 7 з можливістю обертання в підшипниках 14, 15 які закріплені в підшипникових щи тах 16, 17, і зв'язаний з валом 4 вітродвигуна 2. До виводів якірної обмотки 12 електромеханічного генератора 5 паралельно приєднані через керовані комутаційні апарати 18, 19, 20 акумулятор 21 і енергоекономічні лампи 22, застосовані для освітлення автомобільної дороги з смугами 23, 24 зустрічного руху. При такій схемі розташування ряду ВЕУ 1 на автомобільній дорозі між смугами 23, 24 зустрічного руху, вал 4 кожного вітродвигуна 2 буде обертатися проти годинникової стрілки. На окремих ділянках автодороги ВЕУ 1 можуть бути об'єднані провідниками 25 в єдину електричну мережу. Пристрій працює таким чином. За рахунок потоку повітря, створюваного автомобільним рухом, а при його відсутності за рахунок енергії вітру, вал 4 вітродвигуна 2, а разом з ним і рухомий магнітопровід 6 разом з постійними магнітами 13 електромеханічного генератора 5 обертаються, утворюючи обертове магнітне поле. Магнітні силові лінії обертового магнітного поля перетинаючи витки якірної обмотки 12, розташованої в пазах 9, індук ують в них ЕРС. В елементарних провідниках якоря індукується ЕРС величиною e=Blv де l - активна довжина провідника, що рівна довжині магнітного полюса; v - швидкість переміщення магнітного полюса відносно якоря 6 dx dt , де х - координата переміщення магнітного полюса відносно якоря. Період зміни цієї ЕРС відповідає повороту рухомого магнітопроводу на одне полюсне ділення. Тому частота зміни ЕРС буде рівна f=pn де р - число пар магнітних полюсів на рухомому магнітопроводі; n частота обертання рухомого магнітопроводу, с-1. Із останньої формули слідує, що за рахунок збільшення кількості пар магнітних полюсів на рухомому магнітопроводі можна досягти номінальної частоти струму при меншій частоті обертання вала вітродвигуна, тобто обійтися без підвищувального редуктора. Впровадження корисної моделі призведе до зменшення втомлюваності водіїв, а отже і до зменшення дорожньо-транспортних пригод на автодорогах. v= 7 31091 8