| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2225531
Вітроенергетичні установки (ВІТРЯК)
Ім'я винахідника: Богатирьов Н.І .; Ванурін В.М .; Курзін Н.Н .; Креймер А.С .; Зайцев О.А .; Єрашов Д.А.
Ім'я патентовласника: Кубанський державний аграрний університет
Адреса для листування: 350044, г.Краснодар, вул. Калініна, 13, КГАУ, ПІО
Дата початку дії патенту: 2002.07.01
Винахід відноситься до електроенергетики і призначене для перетворення енергії вітру в електричну при стабільних параметрах вихідної частоти і напруги. Технічний результат, що полягає в стабілізації частоти і напруги генератора в широкому діапазоні зміни вітрового навантаження, досягається за рахунок того, що вітроенергетична установка містить електромагнітну муфту з обмоткою управління, додаткові конденсатори, пристрій стабілізації напруги, формувач імпульсів, що задає генератор частоти, пристрій синхронізації і підсилювач , причому вітродвигун через передавальний пристрій з'єднаний з датчиком швидкості і провідним валом електромагнітної муфти, яка вихідним валом з'єднана з ротором n-полюсного багатошвидкісного асинхронного генератора, обмотки якого з'єднані зі входом блоку комутації, вихід якого з'єднаний з конденсаторами збудження, додатковими конденсаторами, з вихідними затискачами , пристроєм стабілізації напруги і формувачем імпульсів, який з'єднаний з першим входом пристрою синхронізації, а його другий вхід з'єднаний з генератором, що задає частоти, вихід пристрою синхронізації з'єднаний зі входом підсилювача, а останній - з обмоткою управління електромагнітної муфти.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до енергетики, зокрема до вітроенергетичним установкам, і призначене для перетворення енергії вітру в електричну при стабільних параметрах частоти і напруги.
Відома "Електростанції установка з інерційним акумулятором енергії" (а. С. +951626, МКІ Н 02 Р 9/42 від 15.08.82г.), Що містить вітроколесо, вихідний вал якого з'єднаний з валом генератора змінного струму, до якого підключений блок збудження і регулювання , і забезпечена додатковою електричної машиною, а генератор змінного струму виконаний у вигляді асинхронної машини з короткозамкненим ротором, а вал додаткової асинхронної машини з'єднаний з валом інерційного акумулятора енергії.
Недоліком відомого пристрою є низькі енергетичні показники через багаторазового перетворення електроенергії.
Найбільш близьким за технічною сутністю є винахід (див. Патент RU 2133375, F 03 D 7/00 від 20.07.1997 р), що складається з вітродвигуна, передавального пристрою, датчика частоти, n-полюсного асинхронного генератора з конденсаторами збудження, пристрої комутації. При цьому підключення навантаження відбувається в функції швидкості вітру.
Недоліком відомого технічного рішення є низькі енергетичні показники в діапазоні перемикання полюсів і невисока стабільність частоти і напруги.
Технічним рішенням пропонованого винаходу є усунення зазначених недоліків, а саме стабілізація частоти і напруги генератора в широкому діапазоні зміни вітрового навантаження.
Поставлена задача досягається тим, що вітроенергетична установка, що складається з вітродвигуна, передавального пристрою, датчика швидкості, n-полюсного асинхронного генератора з конденсаторами збудження, пристрої комутації, додатково містить електромагнітну муфту з обмоткою управління, додаткові конденсатори, пристрій стабілізації напруги, формувач імпульсів, що задає генератор частоти, пристрій синхронізації і підсилювач, причому вітродвигун через передавальний пристрій з'єднаний з датчиком швидкості і провідним валом електромагнітної муфти, яка вихідним валом з'єднана з ротором n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора, обмотки якого з'єднані зі входом блоку комутації, вихід якого з'єднаний з конденсаторами збудження , додатковими конденсаторами з вихідними затискачами, пристроєм стабілізації напруги і формувачем імпульсів, який з'єднаний з першим входом пристрою синхронізації, а його другий вхід з'єднаний з генератором, що задає частоти, вихід пристрою синхронізації з'єднаний зі входом підсилювача, а останній - з обмоткою управління електромагнітної муфти.
Новизна технічного рішення обумовлена тим, що додатково містить електромагнітну муфту з обмоткою управління, додаткові конденсатори, пристрій стабілізації напруги, формувач імпульсів, що задає генератор частоти, пристрій синхронізації і підсилювач, що дозволяє стабілізувати напругу і частоту n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора в великих межах зміни вітрового потоку.
За даними науково-технічної і патентної літератури авторам не відома заявляється сукупність ознак, спрямована на досягнення поставленої задачі, і це рішення не випливає з очевидністю з відомого рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про відповідність рішення рівню винаходи.
Суть винаходу пояснюється кресленнями, де
Фиг.1 представлена принципова схема
Фиг.2 - графіки, що пояснюють роботу схеми
Фіг.3 - механічні характеристики установки
Вітроенергетична установка містить вітроколесо 1, поєднане з передавальним пристроєм 2 (мультиплікатор), вихід передавального пристрою з'єднаний з датчиком швидкості 3 і провідним валом 4 електромагнітної муфти 5, що має обмотку управління 6 і вихідний вал 7, з'єднаний з ротором 8 n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора 9 з обмотками 10 і 11, з'єднаними з входом блоку комутації 12, вихід якого з'єднаний конденсаторами збудження 13, додатковими конденсаторами 14 з вихідними затискачами 15, пристроєм стабілізації напруги 16 і формувачем імпульсів 17, який з'єднаний з першим входом пристрою синхронізації 18, а його другий вхід з'єднаний з генератором, що задає частоти 19, вихід пристрою синхронізації з'єднаний зі входом підсилювача 20, який з'єднаний з обмоткою управління 6 електромагнітної муфти 5.
Як вітроколеса 1 може бути використаний будь-який механічний перетворювач енергії вітру в механічну, n-полюсний асинхронний многоскоростной генератор 9 з різним числом пар полюсів стандартної конструкції з короткозамкненим ротором 8. Як електромагнітної муфти 5 можна використовувати порошкову або асинхронну з допустимою швидкістю обертання і переданим моментом. Блок комутації 12 перемикає обмотки генератора з високою швидкодією і може бути контактним і безконтактним. Як стабілізатор напруги 16 застосовується широтно-імпульсний регулятор або аналогічний з мінімальними втратами в регулюючих елементах. Пристрій для формування імпульсів 17 формує короткі імпульси при переході синусоїди напруги через нуль (фіг.2, U син). Генератор, що задає частоти 19 формує імпульси прямокутної форми заданої частоти, наприклад 100 Гц (фіг.2, U зад). Пристрій синхронізації 18 порівнює фазу між частотою асинхронного генератора і генератора, що задає частоти і формує імпульс управління (фіг. 2, i упр), який посилюється підсилювачем 20 і управляє роботою електромагнітної муфти. Датчик швидкості 3 має на виході виконавчі елементи (контакти, імпульси) за кількістю, рівному числу перемикаються пар полюсів генератора.
Вітроенергетичні установки працює наступним чином
У початковий момент на обмотку 6 електромагнітної муфти 5 подається постійна напруга, створюється максимальний крутний момент, і ротор 8 n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора обертається зі швидкістю ведучого вала 4. Блок комутації 12 підключає конденсатори збудження 13 і додаткові 14 до обмотці генератора 11 з великим числом пар полюсів.
При досягненні швидкості вітру відповідно вітроколеса 1 і ротора 8 n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора 9 заданої швидкості останній збуджується і напруга подається до навантаження (робоча точка А на механічній характеристиці установки, фіг.3). Подальше збільшення швидкості вітроколеса 1 і ведучого вала 4 електромагнітної муфти 5 (відрізок А-В, фіг.3) викликає зменшення струму управління i упр в обмотці 6 електромагнітної муфти 5 (холостий хід, фіг.2). Ротор 8 n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора 9 при цьому обертається з постійною швидкістю і генерує стабільну частоту, задану задає генератором частоти 19.
При підключенні навантаження до вихідних затискачів 15 (А, В, С) момент опору на валу n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора 9 зростає, частота n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора 9 по фазі відстає, тривалість імпульсів i упр, а отже, і еквівалентний струм управління електромагнітної муфти 5 зростає, зростає крутний момент електромагнітної муфти 5 і швидкість ротора 8 n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора 9 стабілізується, а відповідно стабілізується і частота струму (навантаження, фіг.2).
Таким чином, в діапазоні швидкостей від А до В (фіг.3) за рахунок ковзання в електромагнітної муфті 5 відбувається стабілізація швидкості і частоти n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора 9.
При подальшому збільшенні швидкості вітру і швидкості обертання ведучого вала 4 електромагнітної муфти 5 (вище точки В, фіг.3) датчик швидкості 3 видає сигнал і блок комутації 12 перемикає конденсатори 13 і 14 на обмотку 10 з меншим числом пар полюсів, і процес стабілізації частоти і швидкості відбувається аналогічно розглянутим раніше.
При будь-яких умовах за відхиленням напруги стабілізатор 16 регулює ємнісний струм додаткових конденсаторів 14, тим самим стабілізуючи напругу n-полюсного асинхронного багатошвидкісного генератора.
Точка С на фіг.3 обмежує діапазон регулювання швидкості по механічної міцності обертових елементів і визначається технічними умовами замовника і виробника.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Вітроенергетична установка, що складається з вітродвигуна, передавального пристрою, датчика швидкості, n-полюсного асинхронного генератора з конденсаторами збудження, пристрої комутації, що відрізняється тим, що додатково містить електромагнітну муфту з обмоткою управління, додаткові конденсатори, пристрій стабілізації напруги, формувач імпульсів, що задає генератор частоти , пристрій синхронізації і підсилювач, причому вітродвигун через передавальний пристрій з'єднаний з датчиком швидкості і провідним валом електромагнітної муфти, яка вихідним валом з'єднана з ротором n-полюсного багатошвидкісного асинхронного генератора, обмотки якого з'єднані зі входом блоку комутації, вихід якого з'єднаний з конденсаторами збудження, додатковими конденсаторами з вихідними затискачами, пристроєм стабілізації напруги і формувачем імпульсів, який з'єднаний з першим входом пристрою синхронізації, а його другий вхід з'єднаний з генератором, що задає частоти, вихід пристрою синхронізації з'єднаний зі входом підсилювача, а останній - з обмоткою управління електромагнітної муфти.
Версія для друку
Дата публікації 31.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.