Вітроенергетичний комплекс

Реферат: UA 73914 U UA 73914 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вітроенергетики, наприклад до установок для виробництва електроенергії, і може бути використана у складі комплексу вітряної електростанції у будь-якій місцевості. Відома вітроенергетична башта Сироти (патент України № 42452, МПК F03D 11/00, 2009), яка містить вітроенергетичну башту з періодично розміщеними на ній двоконсольними елементами протилежного напряму, до кожного кінця яких прикріплений вітроагрегат. При цьому самі двоконсольні елементи мають можливість повороту навколо вертикальної осі башти. Недоліками такої вітроенергетичної башти є великий перевертальний момент, неможливість використання тросових розтяжок для посилення конструкції башти, наявність механізму для орієнтації вітроагрегатів на напрям вітру. Широко відомі конструкції вітрогенераторів з трьома лопатями і горизонтальною віссю обертання найширшого діапазону потужностей. Вітрогенератори малої і середньої потужностей мають пристрої орієнтації на напрям вітру, тоді як потужні вітрогенератори з вагою силової частини в 100 тонн і більш жорсткіше закріплюються на високих опорах-вежах у напрямі переважаючого вітру. Усі такі вітрогенератори встановлюються по одному на дуже потужну опору (джерело: Вікіпедія - Вітроенергетика) Недоліками цих конструкцій є неможливість використання канатних розтяжок, що посилюють конструкцію вежі, різке зниження потужності генератора при інших напрямах вітру, відмінних від переважаючого, неефективне використання енергії вітряного потоку (не більше 1 % повної енергії вітру), земельних і морських площ. Крім того, ці вітрогенератори відключаються при швидкостях вітру більше 25 м/с. За найближчий аналог прийнятий вітроенергетичний комплекс (патент України № 63063, МПК F03D 3/00, 2011), що містить вітродвигуни роторного типу з рушіями у вигляді подовжених горизонтальних лопатей у формі півциліндрів, генератори, опори з канатними розтяжками, поздовжні балки, причому вітродвигуни в парі з генераторами мають загальні вертикальні осі, жорстко закріплені в нижній і верхній балках і встановлені з можливістю обертання навколо цих осей. Недоліком найближчого аналога є великий розмір по висоті вітродвигунів в парі з генераторами, недостатня конструктивна здатність загальних вертикальних осей, що є обмежуючим фактором для всієї конструкції вітроенергетичного комплексу. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення вітроенергетичного комплексу, в якому шляхом зміни конструкції горизонтально-роторних вітродвигунів з горизонтальними лопатями великих довжин та електрогенераторами оберненого типу досягається збільшення ефективності вітрового потоку незалежно від його напряму, а також можливість кращої компоновки певного числа вітрогенераторів на одну вертикальну опору з використанням канатних розтяжок. Поставлена задача вирішується тим, що вітроенергетичний комплекс, що містить вітродвигуни роторного типу з вертикальною віссю обертання з рушіями, у вигляді подовжених горизонтальних лопатей у формі півциліндрів, які в парі з електрогенераторами розміщені один над одним по висоті труби, жорстко закріпленої на вертикальній опорі з канатними розтяжками, згідно з корисною моделлю, електрогенератори розташовані на внутрішній стороні вітродвигунів, притому статор електрогенератора нерухомо закріплений на трубі, а ротор виконаний на постійних магнітах з рівномірно розташованими по його колу додатковими магнітними полюсами і прикріплений до внутрішньої сторони вітродвигуна з можливістю обертання разом з ним, крім того, на тиловому боці напівциліндрів жорстко закріплені пластини. Виконання вітроенергетичного комплексу на основі горизонтально - роторних вітродвигунів з безпосередньою установкою на їх внутрішню сторону роторів електрогенераторів дозволяє суттєво зменшити висоту вітродвигуна та встановити певне їх число на вертикальній опорі і, таким чином, краще використати енергію вітру і площі, на яких розміщується комплекс. Оснащення горизонтальних лопатей пластиною на тиловому боці дозволяє як зміцнити їх конструктивну жорсткість, так і підсилює ефект гальмування при зміні кута зустрічі лопатей з потоком повітря при дуже сильному вітрі. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 зображений зовнішній вигляд вітроенергетичного комплексу; на фіг. 2 - схема устрою вітродвигуна в парі з електрогенератором оберненого типу; на фіг. 3 - вітродвигун з прямими рушіями в нормальних умовах роботи; на фіг. 4 - вітродвигун при зміні кута зустрічі лопатей. Вітроенергетичний комплекс містить конічну опору 1, трубу 2 великого діаметра, канатні розтяжки 3. По висоті труби 2 встановлені вітродвигуни 4 з рушіями 5. В середині вітродвигуна 4 знаходиться електрогенератор, який складається з закріпленого на трубі 2 нерухомого статора 6, ротора 7 виконаного на постійних магнітах з рівномірно розташованими по його колу 1 UA 73914 U 5 10 15 20 додатковими магнітними полюсами, прикріпленого до внутрішньої сторони вітродвигуна 4 з можливістю обертання разом з ним. На трубі 2, як несучій основі, закріплені підшипники 8 великого діаметра. Рушії 5 виконані у вигляді подовжених горизонтальних лопатей 9 у формі півциліндрів з пластинами 10 на тиловому боці. Така конструкція вітродвигунів повинна забезпечуватися відомими механізмами зміни кута зустрічі лопатей з потоком повітря аж до нейтрального стану так, як це передбачено в трилопатевих вітродвигунах з горизонтальною віссю обертання, а також гальмівними фіксувальними пристроями. Вітроенергетичний комплекс працює таким чином. Вітровий потік будь-якого напряму торкається рушіїв 5 вітрових двигунів 4 і приводить їх в обертання. Вітрові двигуни 4 приводять в обертання ротори 7 обернених електрогенераторів навколо внутрішніх нерухомих статорів 6. Великі діаметри статорів 6 та роторів7 дозволяють розташувати по їх колах додаткові магнітні полюса і обмотки і здійснити таким чином електричну редукцію при генеруванні електроенергії. При цьому нормальна робота генераторів можлива й при малих швидкостях вітру. Пластини 10 на тиловому боці лопатей 9 зміцнюють конструкцію рушіїв 5 і при нормальних умовах ніяк не впливають на роботу вітрових двигунів 4. При необхідності зменшення кута зустрічі лопатей 9 з потоком повітря при збільшенні швидкості вітру одночасно з зменшенням зусилля від тиску вітрового потоку на передній бік лопатей 9 збільшується опір повітрю на тиловому боці лопатей 9 з пластиною 10. Внаслідок цього нормалізація швидкості обертання вітродвигунів 4 досягається при значно малих змінах кута зустрічі лопатей 9 з вітровим потоком. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Вітроенергетичний комплекс, що містить вітродвигуни роторного типу з вертикальною віссю обертання, з рушіями у вигляді подовжених горизонтальних лопатей у формі півциліндрів, які в парі з електрогенераторами розміщені один над одним по висоті труби, жорстко закріпленої на вертикальній опорі з канатними розтяжками, який відрізняється тим, що електрогенератори розташовані на внутрішній стороні вітродвигунів, при цьому статор електрогенератора нерухомо закріплений на трубі, а ротор виконаний на постійних магнітах з рівномірно розташованими по його колу додатковими магнітними полюсами, прикріплений до внутрішньої сторони вітродвигуна з можливістю обертання разом з ним, крім того на тиловому боці півциліндрів жорстко закріплені пластини. 2 UA 73914 U 3 UA 73914 U 4 UA 73914 U Комп’ютерна верстка M. Мацело 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 5