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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2287718

Вітроенергетичні установки

Ім'я винахідника: Банин Роман Валерійович (RU); Кутепов Володимир Миколайович (RU)
Ім'я патентовласника: ФГТУ ВПО "Челябінський державний агроінженерний університет" (RU)
Адреса для листування: 454080, Челябінськ, пр. Леніна, 75, Челябінський державний університет агроінженерний університет, кафедра "Електричні машини і експлуатація електроустаткування в сільському господарстві"
Дата початку дії патенту: 2005.05.18

Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використано в автономних системах електропостачання, що використовують поновлювані види енергії, а й для харчування заглибних електронасосів та інших електроспоживачів. Технічний результат полягає в розширенні функціональних можливостей установки, підвищенні коефіцієнта корисної дії, надійності і якості електроенергії. Вітроенергетична установка містить зубцювату диференціальну передачу, вітродвигун, датчик частоти обертання валу вітродвигуна, машину постійного струму, інвертор напруги, акумуляторну батарею, регулятор збудження, блок відключення збудження і електричне навантаження. Електричне навантаження підключається до инвертору напруги, який з'єднаний з машиною постійного струму, що приводиться в рух ветродвігателем. Накопичувачем енергії є акумуляторна батарея. При наявності вітру машина постійного струму виробляє енергію, яка надходить до електричної навантаженні через інвертор напруги. Одночасно заряджається акумуляторна батарея. Коли вітер слабкий або відсутній, блок відключення збудження перешкоджає розряду акумуляторної батареї на обмотку збудження машини постійного струму.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до енергетики, зокрема до автономних систем електропостачання, що використовують поновлювані види енергії для харчування заглибних електронасосів та інших електроспоживачів на садово-городніх ділянках, дрібних фермерських господарствах та інших подібних об'єктах.

Відомий агрегат бензиновий АБ-1-0 / 230 (див. Алексєєв А.П. та ін. «Дизельні і карбюраторні блоки живлення і станції». М., «Машинобудування», 1973 г., на с.22), призначений для харчування однофазних споживачів змінного струму напругою 220 В. Агрегат може бути використаний на садово-городній ділянці для харчування погружного електронасоса потужністю до 250 Вт, напругою 220 В. Недоліком є ​​складність конструкції в цілому і його вузлів. Це тягне за собою значну вартість агрегату, яка може бути недоступною садівникові-любителю або власнику дрібного фермерського господарства при відсутності централізованого електропостачання.

Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається ефекту до пропонованого технічного рішення є вітроелектрична установка (патент РФ на винахід RU 2210854 C2, Н 02 Р 9/06, Н 02 Р 9/42, F 03 D 9/02, опубл. 2003.08.20 ), що містить зубцювату диференціальну передачу, ланки якої механічно з'єднані з валом вітродвигуна, валом генератора змінного струму і з регульованою машиною постійного струму відповідно. Якір регульованою машини постійного струму електрично пов'язаний з якорем другої машини постійного струму, механічно з'єднаний з валом генератора змінного струму. Друга машина постійного струму має додаткову обмотку збудження, з'єднану з підсилювальним пристроєм. Вхід останнього підключений до виходу регулятора, один з входів якого підключений до виходу формувача швидкості, а інший - до виходу суматора. Вхід формирователя швидкості з'єднаний з виходом датчика частоти обертання валу вітродвигуна, до другого входу суматора підключений задатчик активної потужності.

Недоліками вітроелектричної установки є:

1. Низький ККД і надійність;

2. Коливання частоти вихідної напруги;

3. Виникнення несиметричного навантаження генератора при харчуванні однофазного електроспоживачів;

4. Неможливість автономного живлення електроспоживачів в періоди штилю.

Це знижує ефективність використання вітроенергетичної установки і обмежує область її застосування.

Завданням цього винаходу є розширення функціональних можливостей вітроелектричної установки за рахунок забезпечення автономності харчування електроспоживачів в період штилю, підвищення ККД, надійності і якості електроенергії.

Поставлена задача вирішується тим, що в вітроенергетичної установки, яка містить зубцювату диференціальну передачу, вхід якої механічно з'єднаний з валом вітродвигуна, а перший і другий виходи - з датчиком частоти обертання валу вітродвигуна і генератором відповідно шляхом того, що генератором є машина постійного струму, підключена до встановленим инвертору напруги, акумуляторної батареї, регулятору збудження і блоку відключення збудження. Силовий вихід машини постійного струму підключений до входу інвертора напруги, що має на виході електричне навантаження, акумуляторної батареї та входу регулятора збудження. Вихід останнього пов'язаний з першим входом блоку відключення збудження, другий вхід блоку відключення збудження приєднаний до виходу датчика частоти обертання валу вітродвигуна. Вихід блоку відключення збудження приєднаний до висновків обмотки збудження машини постійного струму.

Це дозволило підвищити ККД вітроенергетичної установки за рахунок скорочення кількості електричних машин.

Зниження коливання частоти вихідної напруги досягнуто використанням інвертора напруги, що має тактовий генератор зі стабілізацією частоти. Це особливо важливо, якщо в якості електричного навантаження використовується погружной електронасос вібраційного типу. Від стабільності частоти напруги живлення істотно залежать продуктивність і напір електронасоса.

Виняток несиметричного режиму роботи генератора змінного струму при роботі на однофазний заглибний електронасос досягнуто використанням в якості генератора машини постійного струму і однофазного інвертора, з виходу якого знімається змінна напруга.

Автономність харчування електроспоживачів в періоди штилю досягається використанням інвертора напруги спільно з акумуляторною батареєю, що грає роль накопичувача енергії.

За наявними у авторів відомостями сукупність істотних ознак, що характеризують сутність винаходу не відома з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про відповідність винаходу критерію "новизна".

На думку авторів, не дивлячись на те, що елементи, складові вітроенергетичну установку, відомі в техніці, але нова сукупність ознак, а саме використання в якості генератора машини постійного струму установки інвертора напруги і акумуляторної батареї, їх взаємозв'язок і властивості, які при цьому виявляються, дозволяють отримати такий технічний результат, як підвищення ККД вітроенергетичної установки і її надійності, зниження коливання частоти вихідної напруги, виключення несиметричного навантаження генератора при харчуванні однофазного електроспоживачів, не відомі і не слідують явним чином з відомого рівня техніки, тобто була відома причинно-наслідковий зв'язок вищеперелічених ознак і отриманого технічного результату, що дозволяє зробити висновок про відповідність технічного рішення критерію «винахідницький рівень».

Сукупність суттєвих ознак, що характеризують суть винаходу, в принципі, може бути багато разів використана в промисловості і сільському господарстві з отриманням технічного результату, що полягає в забезпеченні автономності харчування електроспоживачів в періоди штилю, що обумовлює забезпечення досягнення поставленої мети - розширення функціональних можливостей вітроенергетичної установки, що дозволяє зробити висновок про відповідність винаходу критерію "промислова придатність".

Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому представлена ​​структурна схема вітроенергетичної установки.

Вітроенергетична установка, що містить зубцювату диференціальну передачу 2, вхід якої механічно з'єднаний з валом вітродвигуна 1, а перший і другий виходи - з датчиком 3 частоти обертання валу вітродвигуна 1 і генератором відповідно. Генератором є машина постійного струму, підключена до встановлених инвертору напруги 8, акумуляторної батареї 6, регулятору збудження 5 і блоку 4 відключення збудження, причому силовий вихід машини 7 постійного струму підключений до входу інвертора напруги 8, що має на виході електричне навантаження 9, акумуляторної батареї 6 і входу регулятора збудження 5. Вихід останнього пов'язаний з першим входом блоку 4 відключення збудження, другий вхід якого приєднаний до виходу датчика 3 частоти обертання валу вітродвигуна 1. Вихід блоку 4 відключення збудження приєднаний до висновків обмотки збудження машини 7 постійного струму.

Вітроенергетичні установки працює наступним чином

Обертання вітродвигуна 1 передається через диференціальну зубчасту передачу на вал машини 7 постійного струму і датчик 3 частоти обертання валу вітродвигуна 1. Якщо величина вихідного сигналу датчика 3 частоти обертання не досягнула встановленого значення, то блок 4 відключення збудження не подає напругу на обмотку збудження машини 7 постійного струму. Харчування електричного навантаження 9 здійснюється від акумуляторної батареї 6 через інвертор напруги 8. Він перетворює напругу акумуляторної батареї 6 в змінну напругу, відповідне паспорту електричного навантаження 9. При досягненні певної частоти обертання рівень вихідного сигналу, що надходить з датчика 3 частоти обертання валу вітродвигуна 1, виявляється достатнім для спрацювання блоку 4 відключення збудження генератора 1 постійного струму. Він подає напругу на обмотку збудження машини 7 постійного струму від акумуляторної батареї 6 через регулятор збудження 5. На виході машини 7 постійного струму з'являється напруга, яке використовується для живлення електричного навантаження 9 і зарядки акумуляторної батареї 6. При подальшому зростанні частоти обертання валу вітродвигуна 1 регулятор збудження 5 підтримує напругу на виході машини 7 постійного струму в заданих межах.

При зменшенні швидкості вітру нижче порогового значення на виході датчика 3 частоти обертання валу вітродвигуна 1 блок 4 відключення збудження машини 7 постійного струму розриває ланцюг харчування її обмотки збудження. Це перешкоджає розряду акумуляторної батареї 6 на обмотку збудження машини 7 постійного струму під час штилю.

Використання в схемі машини постійного струму дозволяє підвищити ККД і надійність вітроенергетичної установки.

Використання інвертора напруги з внутрішнім генератором тактових імпульсів зі стабілізацією частоти мінімізує коливання частоти вихідної напруги.

Використання машини постійного струму і інвертора напруги виключає виникнення несиметричного режиму роботи вітроенергетичної установки при харчуванні однофазних споживачів.

Застосування акумуляторної батареї дозволяє забезпечити надійність автономного електропостачання.

Отже, пропонована вітроенергетична установка дозволяє досягти поставленої мети, тобто підвищити ККД і надійність вітроенергетичної установки, поліпшити якість електричної енергії, забезпечити автономне живлення електроспоживачів в період штилю при відсутності централізованого електропостачання.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Вітроенергетична установка, що містить зубцювату диференціальну передачу, вхід якої механічно з'єднаний з валом вітродвигуна, а перший і другий виходи - з датчиком частоти обертання валу вітродвигуна і генератором відповідно, відрізняється тим, що генератором є машина постійного струму, підключена до встановлених инвертору напруги, акумуляторної батареї , регулятору збудження і блоку відключення збудження, причому силовий вихід машини постійного струму підключений до входу інвертора напруги, що має на виході електричне навантаження, акумуляторної батареї та входу регулятора збудження, виходом пов'язаного з першим входом блоку відключення збудження, другий вхід якого приєднаний до виходу датчика частоти обертання валу вітродвигуна, а вихід блоку відключення збудження приєднаний до висновків обмотки збудження машини постійного струму.

Версія для друку
Дата публікації 17.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів