Система для перетворення енергії хвиль в електричну енергію

Реферат: Система для перетворення енергії хвиль в електричну енергію має корпус поплавкової камери, розташований на вертикальній опорі з можливістю переміщення відносно неї в вертикальній площині, нижній кінець вертикальної опори замуровано у кам'яну колоду, хвилесприймаючий елемент та зв'язаний з ним постійний магніт, розміщений з можливістю переміщення в статорі з обмоткою, пружину. Система містить декілька однотипних пристроїв, постійний магніт кожного з них одним кінцем з'єднаний за допомогою верхнього шарнірного вузла з верхньою частиною хвилесприймаючого елемента, а другим кінцем з поршнем, який спирається на пружину, нижня частина хвилесприймаючого елемента з'єднана з нижнім шарнірним вузлом, встановленим на поплавковій камері, виходи усіх статорних обмоток з'єднані зі входами блока контролю та діагностики, вихід якого з'єднаний з першими входами контакторів, а другі входи з'єднані з виходами статорних обмоток, виходи контакторів з'єднані з мережею. UA 79321 U (54) СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ ХВИЛЬ В ЕЛЕКТРИЧНУ ЕНЕРГІЮ UA 79321 U UA 79321 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до енергетики, зокрема до електричних генераторів коливального руху з використанням енергії хвиль водної поверхні. Відома припливна-відливна ударна гідроелектростанція (А.с № 1681040 А1, кл. F03B 13/12, СРСР, опубл. 30.09.91. Бюл. № 36), яка містить у своєму складі механізм перетворення енергії хвиль, хвилесприймаючий елемент, виконаний як поворотний щит і зв'язаний механічною передачею з валом електрогенератора, що має можливість переміщення відносно берегової опори за допомогою гнучких елементів. Окрім цього електростанція має: два жолоба відливний, закріплений на корпусі з боку берега і приливний - з боку моря. Поворотний щит, розміщений у верхній частині корпуса, виконано з вигнутими хвилесприймаючими поверхнями. До недоліків такої гідроелектростанції належить складність конструкції та низька надійність із-за постійного знаходження елементів механічної передачі у забрудненій воді, що має місце у прибережній полосі. Відомий пристрій для перетворення енергії хвиль в електричну енергію (Патент України, № 55392, кл. Н02К 7/18, Н02К 35/00, F03B 13/12, опубл. 10.12.2010), який вибраний як прототип, у своєму складі містить корпус поплавкової камери, розташований на вертикальній опорі з можливістю переміщення відносно неї в вертикальній площині, нижній кінець вертикальної опори замуровано у кам'яну колоду, хвилесприймаючий елемент та зв'язаний з ним постійний магніт, розміщений з можливістю переміщення в статорі з обмоткою, пружину. До недоліків такого пристрою належить низька надійність та низька потужність. Низька надійність обумовлена наявністю пружного гофрованого кожуха. Такий стан в кінці кінців призводить до зношування кожуха через постійні процеси стиснення та розтягу під дією хвиль. Низька потужність обумовлена за рахунок відсутності конструктивних особливостей пристрою використання сили ударів хвиль, що набігають. Задачею корисної моделі є підвищення надійності пристрою за рахунок виключення пружного водозахисного гофрованого кожуха та підвищення потужності за рахунок одночасно діючих електрогенераторів, паралельно з'єднаних з хвилесприймаючим елементом. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що система для перетворення енергії хвиль в електричну енергію, що має корпус поплавкової камери, розташований на вертикальній опорі з можливістю переміщення відносно неї в вертикальній площині, нижній кінець вертикальної опори замуровано у кам'яну колоду, хвилесприймаючий елемент та зв'язаний з ним постійний магніт, розміщений з можливістю переміщення в статорі з обмоткою, пружину, відповідно до корисної моделі, містить декілька однотипних пристроїв, постійний магніт кожного з них одним кінцем з'єднаний за допомогою верхнього шарнірного вузла з верхньою частиною хвилесприймаючого елемента, а другим кінцем з поршнем, який спирається на пружину, нижня частина хвилесприймаючого елемента з'єднана з нижнім шарнірним вузлом, встановленим на поплавковій камері, виходи усіх статорних обмоток з'єднані зі входами блока контролю та діагностики, вихід якого з'єднаний з першими входами контакторів, а другі входи з'єднані з виходами статорних обмоток, виходи контакторів з'єднані з мережею. На Фіг. 1 зображена загальна конструктивна схема системи перетворення енергії хвиль в електричну енергію. На Фіг. 2 зображено об'єднання вихідної електроенергії у єдину мережу декількох однотипних пристроїв для перетворення енергії хвиль в електричну енергію. Статор 1 з обмоткою 2 розташовані на береговій основі 12. Постійний магніт 3 розташовано усередині статора 1 з обмоткою 2. Один торець постійного магніту 3 за допомогою верхнього шарнірного вузла 10 з'єднано з верхньою зовнішньою поверхнею хвилесприймаючого елемента 6. Другий торець з'єднаний з поршнем 5, за яким знаходиться пружина магніту 4. Хвилесприймаючий елемент 6 за допомогою нижнього шарнірного вузла 11 приєднано до корпусу поплавкової камери 7. Корпус поплавкової камери 7 розташований на вертикальній опорі 8 і має свободу переміщення відносно опори 8 у вертикальній площині. Нижній кінець вертикальної опори 8 замуровано у кам'яну колоду 9, яка розташована на дні водного басейну. Система для перетворення енергії хвиль в електричну енергію працює наступним чином. Під дією хвиль, що набігають, хвилесприймаючий елемент 6 зміщується у своєму поздовжньому русі і змушує рухатися постійний магніт 3. При цьому магнітне поле постійного магніту 3 пересікає витки обмотки 2 статора 1, в якій наводиться електрорушійна сила згідно з законом Максвела: d e dt . Переміщенню магніту протидіє пружина магніту 4. Після завершення дії хвилі, що набігає пружина магніту 4-та поршень 5 повертають постійний магніт 3 і хвилесприймаючий елемент 6 у початкове положення, що також супроводжується наведенням електрорушійної сили є в 1 UA 79321 U 5 10 15 20 обмотці 2. На зміну рівня води автоматично реагує корпус поплавкової камери 7 і підстроює положення центра хвилесприймаючого елемента 6 на поточний рівень. Пристрої об'єднані з метою збільшення потужності та забезпечення відмовостійкості в єдину енергетичну систему, яка забезпечена автоматичними контакторами 14 та блоком контролю та діагностики працездатності окремих пристроїв для перетворення енергії хвиль в електричну енергію 13. При відмові одного з пристроїв блок контролю та діагностики 13 за допомогою автоматичного контактора 14 відключає вихід електрогенератора, що відмовив, від загальної мережі. Як відомо вода, особливо солона, має дуже агресивний вплив на металеві вироби, що попадають в її оточення. Тому для надійності агрегатів і механізмів, що функціонують у воді, необхідно їх або герметизувати, або використовувати спеціальні ізолюючі матеріали. У даній корисній моделі, якщо поверхню поплавка і поверхню хвилесприймаючого елемента, що контактують з водою, покрити водозахисним пластиковим шаром, а основні елементи електрогенератора розмістити на береговій основі, піднятій над поверхнею води, то можна значно підвищити надійність системи. З цією метою кріплення хвилесприймаючого елемента до постійного електромагніта значно підвищено відносно нижньої опори, що утворює додатковий момент при ударі хвилі по хвилесприймаючому елементу. Конструкція верхніх та нижніх шарнірних вузлів, а також свобода поплавка у вертикальній площині автоматично підстроює положення хвилесприймаючого елемента до рівня знаходження епіцентру удару хвилі, що значно підвищує потужність електростанції. Таким чином поставлена задача повністю вирішується. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Система для перетворення енергії хвиль в електричну енергію, що має корпус поплавкової камери, розташований на вертикальній опорі з можливістю переміщення відносно неї в вертикальній площині, нижній кінець вертикальної опори замуровано у кам'яну колоду, хвилесприймаючий елемент та зв'язаний з ним постійний магніт, розміщений з можливістю переміщення в статорі з обмоткою, пружину, яка відрізняється тим, що система містить декілька однотипних пристроїв, постійний магніт кожного з них одним кінцем з'єднаний за допомогою верхнього шарнірного вузла з верхньою частиною хвилесприймаючого елемента, а другим кінцем з поршнем, який спирається на пружину, нижня частина хвилесприймаючого елемента з'єднана з нижнім шарнірним вузлом, встановленим на поплавковій камері, виходи усіх статорних обмоток з'єднані зі входами блока контролю та діагностики, вихід якого з'єднаний з першими входами контакторів, а другі входи з'єднані з виходами статорних обмоток, виходи контакторів з'єднані з мережею. 2 UA 79321 U 3 UA 79321 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 4