RU2210001C1 - Windmill-electric power unit - Google Patents
Windmill-electric power unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2210001C1 RU2210001C1 RU2001132196/06A RU2001132196A RU2210001C1 RU 2210001 C1 RU2210001 C1 RU 2210001C1 RU 2001132196/06 A RU2001132196/06 A RU 2001132196/06A RU 2001132196 A RU2001132196 A RU 2001132196A RU 2210001 C1 RU2210001 C1 RU 2210001C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- blades
- rim
- wind turbine
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для использования в ветроэнергетических установках (ВЭУ). The invention relates to wind energy and is intended for use in wind energy installations (wind turbines).
Известен ветряной двигатель [1] с поворотной головкой, размещенной на башне, с лопастным колесом, установленным на горизонтальном валу, соединенном с электрическим генератором (ЭГ) посредством редуктора. Known wind turbine [1] with a rotary head located on the tower, with a paddle wheel mounted on a horizontal shaft connected to an electric generator (EG) by means of a gearbox.
Недостатками такого двигателя являются низкий КПД и зависимость выходных параметров энергоустановки от скорости ветра. The disadvantages of such an engine are low efficiency and the dependence of the output parameters of the power plant on wind speed.
Известен ветродвигатель [2], содержащий размещенную на башне поворотную головку с редуктором, связанную с валом ЭГ, и горизонтально расположенными валами, на которых закреплены ветроколеса на неравных расстояниях относительно оси вращения поворотной головки и имеющие радиальные лопасти, а также устройство стабилизации частоты вращения. Known wind turbine [2], containing a rotary head located on the tower with a reducer, connected with the EG shaft, and horizontally located shafts, on which the wind wheels are mounted at unequal distances relative to the axis of rotation of the rotary head and having radial blades, as well as a speed stabilization device.
Такой двигатель представляет собой сложную конструкцию, в том числе и в отношении обеспечения стабилизации частоты вращения ветроколес, и, как следствие, обладает низкой надежностью и КПД. Such an engine is a complex design, including with regard to ensuring stabilization of the rotational speed of the wind wheels, and, as a result, has low reliability and efficiency.
Преимущества предлагаемой конструкции ветроагрегата (ВА) заключаются в простоте автоматического регулирования частоты вращения ветроколеса в широком диапазоне скоростей потока воздуха, простоте перестройки диапазонов ветровых нагрузок, высоком КПД, упрощении конструкции, мобильности монтажа, малой металлоемкости, повышении надежности и низкой стоимости. The advantages of the proposed design of the wind turbine (VA) are the simplicity of automatic control of the rotational speed of the wind wheel in a wide range of air flow rates, the simplicity of tuning the wind load ranges, high efficiency, simplifying the design, mobility of installation, low metal consumption, increasing reliability and low cost.
Для достижения этих преимуществ в ветроагрегате, содержащем размещенную на башне поворотную головку с редуктором, связанным с валом электрического генератора, и горизонтальным валом, на котором на неравных расстояниях от оси вращения поворотной головки установлены два ветроколеса, имеющие закрепленные на осях радиальные лопасти. Ветроколесо, установленное на большем расстоянии, кроме силовой функции, выполняет также и функцию устройства ориентации на ветер. ВА имеет устройство стабилизации частоты вращения. Отличительной особенностью ветроагрегата является то, что ветроколеса имеют ступицу и перфорированный по окружности обод, связанные между собой спицами, а в ступице и в подпятниках установлены оси вращения лопастей, пропущенные через втулки, закрепленные в отверстиях перфорации. Устройство стабилизации частоты вращения ветроколес представляет собой систему упругих элементов в виде цилиндрических пружин, одни концы которых закреплены на лопастях, а другие - на ободе асимметрично относительно оси вращения каждой лопасти, кроме того, на ободе в отверстиях установлены штыревые упоры, ограничивающие поворот лопастей в определенных пределах. To achieve these advantages, in a wind turbine containing a rotary head located on the tower with a gearbox connected to the shaft of the electric generator, and a horizontal shaft on which two wind wheels are installed at unequal distances from the axis of rotation of the rotary head, with radial blades fixed to the axes. A wind wheel installed at a greater distance, in addition to the power function, also performs the function of a device for orienting to the wind. VA has a speed stabilization device. A distinctive feature of the wind turbine is that the wind wheels have a hub and a rim perforated around the circumference, interconnected by knitting needles, and in the hub and in the thrust bearings there are installed axis of rotation of the blades, passed through the bushings, fixed in the perforation holes. The device for stabilization of the frequency of rotation of wind wheels is a system of elastic elements in the form of cylindrical springs, some ends of which are fixed on the blades, and others are asymmetrically on the rim relative to the axis of rotation of each blade, in addition, pin stops are installed on the rim in the holes, restricting the rotation of the blades in certain limits.
Выполнение ВА в виде оголовка, устанавливаемого на башне, позволяет повысить мобильность монтажа ветроэнергетической установки. The implementation of the VA in the form of a head mounted on the tower, allows to increase the mobility of the installation of a wind power installation.
Применение в поворотной головке редуктора-мультипликатора дает возможность использовать в ВЭУ быстроходный электрогенератор, что снижает металлоемкость конструкции. The use of a reducer-multiplier in the rotary head makes it possible to use a high-speed electric generator in a wind turbine, which reduces the metal consumption of the structure.
Применение многолопастного ветроколеса в сочетании с предлагаемой конструкцией устройства стабилизации частоты вращения ветроколеса, элементы которого автономно воздействуют на каждую отдельную лопасть, обеспечивает сокращение времени на перестройку ВЭУ на различные ветровые нагрузки. The use of a multi-blade wind wheel in combination with the proposed design of a device for stabilizing the frequency of rotation of the wind wheel, the elements of which autonomously act on each individual blade, reduces the time it takes to rebuild a wind turbine for various wind loads.
Установка ветроколес производится таким образом, чтобы их лопасти находились в прозоре (просвете) одни относительно других. Это позволяет повысить аэродинамические показатели ВЭУ, а следовательно, и ее КПД. Installation of wind wheels is carried out in such a way that their blades are in the gap (lumen) one relative to the other. This allows you to increase the aerodynamic performance of wind turbines, and therefore its efficiency.
Вращение ветроколес в одну сторону позволяет применить более простой, а следовательно, более надежный и дешевый редуктор. Rotating the wind wheels in one direction allows you to use a simpler, and therefore more reliable and cheaper gearbox.
Применение перфорации на лопастях по их ширине, приближенных к ободу ветроколеса, и перфорации на самом ветроколесе позволяет упростить и ускорить перенастройку ветроколес на ветровую нагрузку. The use of perforation on the blades along their width, close to the rim of the wind wheel, and perforation on the wind wheel itself allows us to simplify and speed up the reconfiguration of the wind wheels to the wind load.
Лопасти ветроколес закреплены на осях со смещением на 1/3 их ширины, что позволяет повысить чувствительность ветроколеса к малым скоростям ветра с одновременным повышением плавности регулирования частоты вращения. The blades of the wind wheel are fixed on the axes with an offset of 1/3 of their width, which makes it possible to increase the sensitivity of the wind wheel to low wind speeds with a simultaneous increase in the smoothness of speed control.
На фиг.1 изображен ветряной электрический генератор. Figure 1 shows a wind electric generator.
На фиг.2 изображено ветроколесо. Figure 2 shows a wind wheel.
На фиг. 3 изображено устройство стабилизации частоты вращения ветроколеса. In FIG. 3 shows a device for stabilizing a rotational speed of a wind wheel.
Ветроагрегат (фиг. 1) содержит основание 1, электрический генератор 2, поворотную головку 3 с редуктором-мультипликатором, ветроколеса 4 и 5, установленные на горизонтальном валу 6 и закрепленные на нем на неравных расстояниях относительно оси вращения поворотной головки (L4<L5), где:
L4 - расстояние одного ветроколеса 4 от оси головки;
L5 - расстояние второго ветроколеса 5 от оси головки.The wind generator (Fig. 1) contains a base 1, an electric generator 2, a rotary head 3 with a reduction gear, wind wheels 4 and 5 mounted on a horizontal shaft 6 and fixed on it at unequal distances relative to the axis of rotation of the rotary head (L 4 <L 5 ), where:
L 4 - the distance of one wind wheel 4 from the axis of the head;
L 5 - the distance of the second wind wheel 5 from the axis of the head.
Горизонтальный вал 6 посредством редуктора-мультипликатора связан с валом ЭГ 2. The horizontal shaft 6 by means of a gear-multiplier is connected with the shaft of the EG 2.
Ветроколесо 5 конструктивно выполнено аналогично ветроколесу 4. The wind wheel 5 is structurally similar to the wind wheel 4.
Ветроколеса 4 и 5 (фиг.2) имеют ступицу 7 и перфорированный по окружности обод 8, связанные между собой спицами 10, а в ступице 7 и в подпятниках 9 установлены оси 11 поворота лопастей 12, пропущенные через втулки 13, закрепленные в отверстиях перфорации 14. Windwheels 4 and 5 (FIG. 2) have a
Устройство стабилизации частоты вращения ветроколес (фиг.3) представляет собой систему упругих элементов, например цилиндрических пружин 15, одни концы которых закреплены на лопастях 12, а другие - на ободе 8 асимметрично относительно оси 11 поворота каждой лопасти 12. На ободе 8 в отверстиях 14 перфорации установлены ограничители поворота лопастей 12 в виде штыревых упоров 16. The device for stabilizing the frequency of rotation of the wind wheels (Fig. 3) is a system of elastic elements, for example,
Концы пружин 15 закреплены: одни - на ободе 8 в отверстиях 14 перфорации обода, другие - в отверстиях 17 перфорации лопастей, выполненных по их ширине на краях, приближенных к ободу ветроколеса. The ends of the
Ветроагрегат работает следующим образом. Windmill operates as follows.
Набегающий поток воздуха вращает ветроколеса 4 и 5, приводя через редуктор во вращение ротор электрического генератора 2, который вырабатывает напряжение, поставляемое потребителю. The incoming air stream rotates the windwheels 4 and 5, leading through the gearbox to rotate the rotor of the electric generator 2, which generates the voltage supplied to the consumer.
Отличительной особенностью работы ветроагрегата является то, что при изменении скорости воздуха в диапазоне, обусловленном настройкой ветроколеса, происходит следующее: в результате давления воздушного потока на лопасти 12 ветроколес 4 и 5 возникает неуравновешенный момент, который растягивает пружины 15 и поворачивает плоскость лопасти по направлению воздушного потока до "правого" упора 16, изображенного на фиг.3. При этом давление на лопасть резко уменьшается, а скорость вращения стремится к нулю, что оказывает стабилизирующее действие при резких и внезапных порывах ветра. A distinctive feature of the operation of the wind turbine is that when the air speed changes in the range due to the setting of the wind wheel, the following occurs: as a result of the air flow pressure on the
При ослаблении напора воздушного потока пружины 15 возвращают плоскость лопасти в исходное положение до "левого" упора 16 (фиг.3). Угол поворота лопасти регулируется изменением расстояния между упорами 16. Усилие, поворачивающее лопасти при максимальной скорости воздушного потока, устанавливается натяжением пружин 15 путем закрепления их концов в отверстиях перфорированного обода 8. When weakening the pressure of the air flow, the
Таким образом, при работе ветроагрегата происходит автоматическое регулирование частоты вращения ветроколеса в зависимости от скорости потока воздуха. При этом обеспечивается возможность расширения диапазона регулирования оборотов ветроколеса, а в конечном счете - расширение диапазона ветровых нагрузок, при которых возможна эффективная эксплуатация предлагаемого ветроагрегата. Простота конструкции и переналадки на воспринимаемую ветроколесом ветровую нагрузку, стабильность работы и малая металлоемкость конструкции являются преимуществами изобретения. Thus, when the wind turbine is operating, automatic control of the rotational speed of the wind wheel occurs depending on the air flow rate. This provides the possibility of expanding the range of regulation of the speed of the wind wheel, and ultimately, expanding the range of wind loads at which the effective operation of the proposed wind turbine is possible. The simplicity of the design and readjustment to the wind load perceived by the windwheel, stability of work and low metal consumption of the structure are advantages of the invention.
Источники информации
1. "Ветроэнергетика", под редакцией Д. де Рензо, перевод с английского Я.И. Шафтера, Москва, "Энергоиздат", 1982 г.Sources of information
1. "Wind Energy", edited by D. de Renzo, translated from English by Ya.I. Shaftera, Moscow, Energoizdat, 1982
2.Патент РФ 2018030, кл. 5 F 03 D 7/02. 2. RF patent 2018030, cl. 5 F 03
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001132196/06A RU2210001C1 (en) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | Windmill-electric power unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001132196/06A RU2210001C1 (en) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | Windmill-electric power unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001132196A RU2001132196A (en) | 2003-06-27 |
RU2210001C1 true RU2210001C1 (en) | 2003-08-10 |
Family
ID=29246075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001132196/06A RU2210001C1 (en) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | Windmill-electric power unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2210001C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463475C2 (en) * | 2010-04-08 | 2012-10-10 | Ренат Кайдарович Абинаев | Wind-driven power plant |
CN103147926A (en) * | 2013-04-01 | 2013-06-12 | 戚永维 | Full-blade-tip wind driven generator |
-
2001
- 2001-11-28 RU RU2001132196/06A patent/RU2210001C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463475C2 (en) * | 2010-04-08 | 2012-10-10 | Ренат Кайдарович Абинаев | Wind-driven power plant |
CN103147926A (en) * | 2013-04-01 | 2013-06-12 | 戚永维 | Full-blade-tip wind driven generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7911076B2 (en) | Wind driven power generator with moveable cam | |
US5553996A (en) | Wind powered turbine | |
US5599168A (en) | Wind turbine adaptable to wind direction and velocity | |
NZ203146A (en) | Wind-generator with horizontal rotor axis and auxiliary vanes to control pitch/speed | |
JP2010522847A (en) | Multistage wind turbine with variable blade displacement | |
US20140322013A1 (en) | Independent variable blade pitch and geometry wind turbine control | |
US10502183B2 (en) | Wind turbine | |
WO2007103270A2 (en) | Methods and devices for improving efficiency of wind turbines in low speed sites | |
EP2232064A1 (en) | Pitch control arrangement for wind turbine | |
US20200132044A1 (en) | Wind turbine | |
EP2769089A1 (en) | Vertical axis wind turbine with variable pitch mechanism | |
CN201739081U (en) | Torsion spring pitch-regulating mechanism for miniature wind generator | |
AU2008222708B2 (en) | Hubless windmill | |
US5083901A (en) | Electricity generating wind turbine | |
RU2210001C1 (en) | Windmill-electric power unit | |
KR101525553B1 (en) | Wind power generator with vertical rotor | |
EA016423B1 (en) | Wind wheel | |
US20150322919A1 (en) | Electricity Generating Wind Turbine | |
RU2768140C1 (en) | Wind generator control method | |
RU2065991C1 (en) | Method and device for obtaining wind-generated energy | |
CN112703314B (en) | Wind turbine with aerodynamic blade carrying structure | |
RU2059105C1 (en) | Wind power plant | |
RU2001132196A (en) | Windmill | |
RU2066396C1 (en) | Windmill | |
RU2461733C1 (en) | Wind-driven unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051129 |