Вітрогенератор з вертикальною віссю обертання і багаторівневими генераторами

Реферат: UA 96166 U UA 96166 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області вітроенергетики і може бути використана для отримання електроенергії і для використання в регіонах з низько потенціальними стійкими вітрами, зокрема до конструювання вітроагрегатів середньої потужності. Відома велика кількість вітрогенераторів. Залежно від орієнтації осі обертання по відношенню до направлення потоку вітрогенератори можуть бути: - з горизонтальною віссю обертання, що паралельно направлена до вітрового потоку; - з горизонтальною віссю обертання, що перпендикулярно направлена до вітрового потоку (подібні до водяного колеса); - з вертикальною віссю обертання, що перпендикулярно направлена до вітрового потоку. Останні мають важливі переваги перед вітрогенераторами з горизонтальним розташуванням осі. Вертикальні генератори нечутливі до напрямку вітру, завдяки чому немає необхідності в складній для обслуговування системі повороту лопаток. Центр ваги турбіни з вертикальною віссю обертання розташований набагато нижче, що знижує вартість монтажу генератора. Нарешті, вертикальні генератори легше зробити дуже великими - за рахунок тієї ж механічної простоти. До вітрогенераторів з вертикальною віссю обертання належить вітрогенератор Дар’є, а так само пристрої з пластинами, чашоподібними або турбінними елементами, наприклад роторами Савоніуса (див. додаток, б) з лопатями S-подібної форми, на які діє також і підіймальна сила. Пристрої такого типу мають великий початковий момент, проте меншою швидкістю і потужністю в порівнянні із звичайним ротором. В цього вітрогенератора блок генерації розташований внизу і через довгий вал сполучений з вітроколесом. Найбільш близьким за технічною суттю до описаного пристрою, э патент № 41628 - блок генерації вітрогенератора з вертикальною віссю обертання [патенту № 41628 Україна. Опубл. в бюл. № 10, 2009 р.]. До недоліків потрібно віднести низький ККД такого пристрою із-за малого числа оборотів вала відбору потужності. Громіздка конструкція, недостатньо великий ККД. Важкість у ремонті. В основу корисної моделі поставлено задачу створити більш ефективний, простий та зручний при експлуатації вітрогенератор з більшим ККД. З можливістю заміни у роторах магнітів, і заміні у статорах індукційних котушок. Поставлена задача вирішена в блоці генерації вітрогенератора з вертикальною віссю обертання, що включає - вітроколесо; (фіг. 1) - підвищуючий редуктор відбору потужності, який одночасно передає обертовий момент на декілька багаторівневих генераторів електроенергії (фіг. 2), який складається з 1-вітроколеса 1, підвищуючого редуктора 2, статорів 3, роторів 4, компенсатора тертя 5. - багаторівневий генератор електроенергії (фіг. 3) складається з: шестірня підвищуючого редуктора - 1, ротор - 2, статор - 3, підшипник - 4, вісь - 5. Ця схема дає вищий ККД - 90 %, більш великий показники на виході по напрузі і току. Також можливість легко обслуговувати генератори. Багаторівневий генератор (фіг. 2), який генерує електроенергію, складається з парних роторів з магнітами і наборів статорів між парами роторів з числом від 1 до 10 і більше, при цьому загальна кількість пар роторів може бути від 1 до 10 і більше. Пристрій працює наступним чином: під впливом вітру приходить в обертання вітротурбіни, яка передає крутний момент через підвищувальний редуктор на багаторівневі генератори. Багаторівневий генератор складається з: - Роторів (фіг. 4.), які попарно з'єднані. У роторах зроблено однакову кількість посадочних місць для закріплення магнітів. В роторах кріплення магнітів - різнополюсне, магніти стоять навпроти один одного в роторах - різнополюсні. Із закріпленими на його посадочних місцях постійними магнітами, наприклад керамічними, феритовим чи неодимовими. Багаторівневий генератор складається з парних роторів з магнітами і наборів статорів між парами роторів з числом від 1 до 10 і більше, при цьому загальна кількість пар роторів може бути від 1 до 10 і більше. - Статор (фіг. 5.) вітрогенератора - компонент, що складається з N котушок. У статорах зроблені наскрізні прорізи для кріплення індукційних котушок, в яких закріпляються індукційні котушки. Число котушок може бути змінним, в залежності від необхідності отримувати певні струми і напруги. Кожна котушка намотана проводом типу 16AWG чи 24AWG, або іншим - технологічно доцільним, проводом, і включає в себе N витків. 1 UA 96166 U 5 10 15 20 25 30 Більша кількість витків, але більш тонким проводом дасть більш високу напругу, але менший струм і навпаки - по принципу закону Ома і теорії Друде. Тому параметри котушок можуть бути різними, в залежності від того, яку напругу і струм потрібно отримувати на виході. На фігурах наведено принципові рішення, розміри умовні, і розраховуються під кожну модель від технічної потреби. При обертанні магнітне поле збудження перетинає обмотки котушок і наводить в них ЕРС виникає електроенергія, яка через електронний контролер поступає на блок стабілізації вихідної енергії. Блок стабілізації підключений до акумуляторних батарей, в яких проходить накопичення електроенергії. Запропонована корисна модель дозволяє отримувати джерело електроенергії забезпечує високий ККД, малошумність по нормам СЕС України, високий степінь надійності і ремонтопридатність при нескладній конструкції. Співвідношення швидкості обертання між вітроколесом і блоком генерації дозволяють отримувати електроенергію при малих оборотах вітроколеса за рахунок збільшення обертів, на багаторівневому генераторі за допомогою підвищуючого редуктора та блоком генерації. Це співвідношення доводить шумовий ефект до норм, відповідних стандартам СЕС України. Генерація енергії відбувається при малій силі вітру будь-якого направлення (1-5 м/сек. і вище) при низькому числі оборотів вітроколеса (60-160 об/хв). Вітроколесо і підвищуючий редуктор, що розташовані на валу відбору потужності відбалансовані і жорстко зв'язані між собою, за рахунок чого відбувається розподіл їх сукупного навантаження тертя. Також внизу поставлений компенсатор тертя з різнополюсних магнітів. Додатково на передаточних шестернях підвищуючий редукторів зроблено відцентрове балансування, і на різних передаточних шестернях різне відцентрове балансування. Таким чином проходить підсилення моменту обертання за рахунок різних відцентрових сил, які виникають в передаточних шестернях. Високе число оборотів валів роторів генераторів досягається шляхом вживання співвідношень підвищуючих редукторів і може досягати співвідношень 1:11; 1:22; 1:66 і так далі. Додатково на передаточних шестернях підвищуючих редукторів зроблено відцентрове балансування і на різних передаточних шестернях різне відцентрове балансування. Таким чином проходить підсилення моменту обертання за рахунок різних відцентрових сил, які виникають в передаточних шестернях. Потужність вітрогенераторів, що вмонтовуються в однотипних блоках генерації, відповідно 1,5 кВт; 3.5 кВт; 7 Вт; 6 кВт, що демонструється на сайті www.avantishet.com і робить їх незамінними при їх використанні в побутових потребах в сільському господарстві та на присадибних ділянках. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Вітрогенератор з вертикальною віссю обертання і багаторівневими генераторами, що включає вітроколесо, підвищуючий редуктор обертів, багаторівневий генератор, який складається з парних роторів з магнітами і наборів статорів між парами роторів з числом від 1 до 10 і більше, при цьому загальна кількість пар роторів може бути від 1 до 10 і більше, вітроколесо і підвищуючий редуктор, що розташовані на валу відбору потужності відбалансовані і жорстко зв'язані між собою, за рахунок чого відбувається розподіл їх сукупного навантаження тертя; також внизу поставлений компенсатор тертя з різнополюсних магнітів, додатково на передаточних шестернях підвищуючих редукторів зроблено відцентрове балансування; на різних передаточних шестернях виконано різне відцентрове балансування, таким чином проходить підсилення моменту обертання за рахунок різних відцентрових сил, які виникають в передаточних шестернях, який відрізняється тим, що вітрогенератор виконаний з можливістю використовувати щонайменше один внутрішній багаторівневий генератор, блок генерації вітрогенератора з вертикальною віссю обертання включає багаторівневий генератор, який складається з парних роторів з магнітами і наборів статорів між парами роторів з числом від 1 до 10 і більше, при цьому загальна кількість пар роторів може бути від 1 до 10 і більше. 2 UA 96166 U 3 UA 96166 U 4 UA 96166 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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