Безконтактна контрроторна вітроустановка

Реферат: Безконтактна контрроторна вітроустановка містить два вітроколеса з можливістю обертання у різні сторони в підшипникових опорах, що закріплені на несучій конструкції, та генератор з постійними магнітами, індуктор якого сполучений з першим вітроколесом, а якір - з другим вітроколесом, крім того, додатково містить трансформатор, встановлений на несучій конструкції, первинна та вторинна обмотки кожної з фаз якого розташовані в окремих півосердях з можливістю їх обертання одне відносно одного та з забезпеченням незалежності індуктивності взаємоіндукції кожної з фаз трансформатора від кута повороту його рухомої частини, первинна обмотка трансформатора підімкнена до обмотки якоря генератора, а вторинна має відпайки та комутаційні ключі. UA 80216 U (54) БЕЗКОНТАКТНА КОНТРРОТОРНА ВІТРОУСТАНОВКА UA 80216 U UA 80216 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до альтернативної енергетики і може бути використана для заряду акумуляторних батарей і живлення різних електроспоживачів. Найближчою до запропонованої вітроустановки є контрроторна вітроустановка, що містить два вітроколеса з можливістю обертання у різні сторони в підшипникових опорах, що закріплені на несучій конструкції, та генератор з постійними магнітами, індуктор якого сполучений з першим вітроколесом, а якір - з другим вітроколесом (Пустынников СВ. "Торцевой двухроторный ветрогенератор", патент РФ RU 2395715 СІ). Однак в такій конструкції наявність контактних кілець для передачі виробленої електроенергії з якоря генератора знижує надійність контрроторної вітроустановки, а також для ефективного використання виробленої енергії застосовується складна система керування. В основу корисної моделі поставлено задачу створення безконтактної контрроторної вітроустановки, в якій за рахунок нового конструктивного виконання здійснюється безконтактна передача виробленої електроенергії з якоря генератора, що забезпечує підвищення надійності та первинне регулювання. Поставлена задача вирішується тим, що в безконтактній контрроторній вітроустановці, що містить два вітроколеса з можливістю обертання у різні сторони в підшипникових опорах та генератор з постійними магнітами, індуктор якого сполучений з першим вітроколесом, а якір - з другим вітроколесом, згідно з корисною моделлю, додатково містить трансформатор, встановлений на несучій конструкції, первинна та вторинна обмотки кожної з фаз якого розташовані в окремих півосердях з можливістю їх обертання одне відносно одного та з забезпеченням незалежності індуктивності взаємоіндукції кожної з фаз трансформатора від кута повороту його рухомої частини, первинна обмотка трансформатора підімкнена до обмотки якоря, а вторинна має відпайки та комутаційні ключі. Комутаційні ключі можуть виконуватися електронними напівпровідниковими. Використання трансформатора для безконтактної передачі виробленої енергії з якоря генератора дозволяє відмовитися від контактних кілець, що підвищує надійність контрроторної вітроустановки, за рахунок відсутності необхідності в її обслуговуванні. Виконання вторинної обмотки трансформатора з відпайками забезпечує спрощення системи керування - первинного регулювання, що є необхідним для ефективного використання виробленої енергії. Застосування електронних напівпровідникових комутаційних ключів дозволяє підвищити надійність, за рахунок високої комутаційної здатності. На фіг. 1 зображено безконтактна контрроторна вітроустановка; фіг. 2 - функціональна схема безконтактної контрроторної вітроустановки, де 1 - індуктор; 2 - якір; 3 - рухоме осердя трансформатора; 4 - нерухоме осердя трансформатора; 5 - первинна обмотка трансформатора; 6 - вторинна обмотка трансформатора; 7 - перше вітроколесо; 8 - друге вітроколесо; 9 комутаційні ключі; 10 - несуча конструкція; 1 - кутова швидкість першого вітроколеса; 2 кутова швидкість другого вітроколеса. Безконтактна контрроторна вітроустановка містить два вітроколеса 7, 8, що сполучені з індуктором 1 та якорем 2 генератора з постійними магнітами відповідно та трансформатор, що встановлені на несучій конструкції 10. Вітроколеса 7, 8 встановлені таким чином, що можуть обертатися у різні сторони в підшипникових опорах, що закріплені на несучій конструкції 10. Первинна та вторинна обмотки 5, 6 кожної з фаз трансформатора розташовані в окремих півосердях 3, 4 відповідно, з можливістю їх обертання одне відносно одного та з забезпеченням незалежності індуктивності взаємоіндукції кожної з фаз від кута повороту його рухомої частини. Первинна обмотка трансформатора 5 підімкнена до обмотки якоря 2, а вторинна 6 має відпайки та комутаційні ключі 9. Комутаційні ключі 9 можуть виконуватися електронними напівпровідниковими. Пристрій працює наступним чином. Під дією повітряного потоку два вітроколеса 7 та 8 обертають індуктор 1 та якір 2 у різні сторони з сумарною кутовою швидкістю в = 1 + 2, де 1, 2 - кутові швидкості індуктора 1 та якоря 2 відповідно. Збільшення кутової швидкості генератора піднімає частоту електрорушійної сили обмотки якоря 2 та зменшує розміри і вартість генератора. Система керування здійснює контроль вихідної напруги генератора та здійснює перемикання між відпайками вторинної обмотки 6, використовуючи комутаційні ключі 9. Цим самим здійснюється регулювання вихідної напруги трансформатора за законом, необхідним для подальшого найбільш раціонального її використання. Комутаційні ключі 9 виконані електронними напівпровідниковими з метою забезпечення надійності роботи контрроторної вітроустановки. Постійні магніти, що розміщені на індукторі 1, створюють замкнене магнітне поле, що обертається відносно полюсних виступів якоря 2, в обмотці якого генерується робоча напруга. Трансформатор, що обертається, по-перше, здійснює безконтактну передачу електричної 1 UA 80216 U 5 10 енергії від рухомої частини генератора до нерухомої системи накопичення та споживання енергії, а по-друге за допомогою відпайок вторинної обмотки 6 підтримує значення вихідної напруги у необхідних межах при зміні швидкості вітру. Така конструкція безконтактної контрроторної вітроустановки дає змогу залишити основну перевагу генераторів зі збудженням від постійних магнітів - безконтактність, а також дещо знизити сумарну вартість вітроустановки за рахунок відмови від дорогих силових компонентів системи керування. Система керування є відносно простою і надійною оскільки реалізується комутаційними ключами 9, що здійснюють перемикання між відпайками вторинних обмоток 6 для забезпечення сталого значення вихідної напруги, яка використовується для заряду акумуляторних батарей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 1. Безконтактна контрроторна вітроустановка, що містить два вітроколеса з можливістю обертання у різні сторони в підшипникових опорах, що закріплені на несучій конструкції, та генератор з постійними магнітами, індуктор якого сполучений з першим вітроколесом, а якір - з другим вітроколесом, яка відрізняється тим, що додатково містить трансформатор встановлений на несучій конструкції, первинна та вторинна обмотки кожної з фаз якого розташовані в окремих півосердях з можливістю їх обертання одне відносно одного та з забезпеченням незалежності індуктивності взаємоіндукції кожної з фаз трансформатора від кута повороту його рухомої частини, первинна обмотка трансформатора підімкнена до обмотки якоря генератора, а вторинна має відпайки та комутаційні ключі. 2. Безконтактна контрроторна вітроустановка за п. 1, яка відрізняється тим, що комутаційні ключі виконані електронними напівпровідниковими. 2 UA 80216 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3