Ветроэнергетическая установка

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра.

Техническим результатом является повышение надежности запуска при малых скоростях ветра и увеличение полезной мощности, вырабатываемой ветроэнергетической установкой.

Предлагаемая ветроэнергетическая установка отличается от известных тем, что на мачте в подшипниковых узлах установлен ротор запуска, включающий в себя корпус, выполненный в виде трубы, раму с поворотными лопастями, прикрепленную к наружной поверхности корпуса, и коническую шестерню, прикрепленную к верхнему торцу корпуса; установка снабжена муфтой свободного хода, внутренняя обойма которой установлена на валу генератора, а на внешней обойме муфты установлена коническая шестерня, которая находится в зацеплении с конической шестерней ротора запуска; установка снабжена вспомогательным генератором, на валу которого установлена коническая шестерня, которая находится в зацеплении с конической шестерней ротора запуска.

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра.

При создании ветроэнергетических установок с горизонтальным расположением оси ротора и лопастями аэродинамического профиля приходится решать проблему обеспечения надежного пуска установки, в виду значительной величины пускового момента, особенно при небольшой скорости ветрового потока.

Известна ветроэнергетическая установка, в которой ветроколесо при запуске разгоняется с помощью электродвигателя, после набора скорости прекращают разгон ветроколеса и его переводят в режим вращения генератора (патент RU 2113616, «Способ управления ветроэнергетической установкой», F03D 7/02, опубл. 20.06.98). Известен механизм поворота лопастей, который при отсутствии ветра устанавливает лопасти ветроколеса под углом оптимальным для начала вращения (42-45°), а после начала вращения уменьшает этот угол (патент RU 2282052, «Механизм поворота лопастей ветроколеса», F03D 7/02, опубл. 20.08.06). Эти устройства достаточно сложны.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является ветроэнергетическая установка (RU 36706 «Ветроэнергетическая установка», F03D 1/00, F03D 7/02, опубл. 20.03.04), содержащая поворотную головку, расположенную на мачте, ветряное колесо и флюгер, установленные на поворотной головке, а также генератор, связанный с ветряным колесом. Недостатком устройства является затруднение запуска установки при малой величине скорости ветра.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности запуска при малых скоростях ветра и увеличение полезной мощности, вырабатываемой ветроэнергетической установкой.

Указанный технический результат достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая мачту, поворотную головку, расположенную на верхнем конце мачты, и установленные на поворотной головке ветроколесо, генератор, связанный с ветроколесом, и флюгер, снабжена: установленным на мачте в подшипниковых узлах ротором запуска, включающем в себя корпус, выполненный в виде трубы, раму с поворотными лопастями, прикрепленную к наружной поверхности корпуса, и коническую шестерню, прикрепленную к верхнему торцу корпуса; муфтой свободного хода,

внутренняя обойма которой установлена на валу генератора, а на внешней обойме муфты установлена коническая шестерня, которая находится в зацеплении с конической шестерней ротора запуска; вспомогательным генератором, на валу которого установлена коническая шестерня, которая находится в зацеплении с конической шестерней ротора запуска.

Включение в устройство ротора запуска и муфты свободного хода позволяет обеспечить запуск ветряного колеса при малых скоростях ветра. Включение в устройство вспомогательного генератора позволяет увеличить полезную мощность, вырабатываемую ветроэнергетической установкой.

На фигуре изображена ветроэнергетическая установка.

Установка содержит мачту 1, на которой установлена поворотная головка 2. На поворотной головке 2 установлены ветряное колесо 3 с лопастями аэродинамического профиля и флюгер 4. Ветряное колесо 3 установлено на валу генератора 5. На мачте 1 в подшипниковых узлах 6 установлен ротор запуска 7, включающий в себя корпус 8, на котором закреплена рама 9 с поворотными лопастями 10 и коническая шестерня 11. На валу генератора 5 установлена внутренняя обойма муфты свободного хода 12, а на внешней обойме муфты свободного хода 12 установлена коническая шестерня 13, находящаяся в зацеплении с конической шестерней 11 ротора запуска 7. На валу вспомогательного генератора 14 установлена коническая шестерня 15, находящаяся в зацеплении с конической шестерней 11 ротора запуска 7.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.

При наличии даже слабого ветра, недостаточного для запуска ветряного колеса 3, начинает вращаться ротор запуска 7. Поворотные лопасти 10 с одной стороны корпуса 8 ротора занимают положение параллельное направлению потока ветра, не оказывая ему существенного сопротивления, а с другой стороны корпуса ротора - перпендикулярное. Коническая шестерня 11 ротора запуска 7 приводит во вращение коническую шестерню 13, расположенную на внешней обойме муфты свободного хода 12. В результате вал генератора 5, а, следовательно, и ветряное колесо 3 начинают вращаться. После того, как скорость вращения ветряного колеса 3 достигнет величины достаточной для начала работы генератора 5, муфта свободного хода 12 начинает работать в режиме обгона, а коническая шестерня 13 - в холостом режиме. После начала работы генератора 5, на обмотки возбуждения вспомогательного генератора 14 начинает поступать электропитание и коническая шестерня 15, которая до этого момента вращалась, обеспечивая режим холостого хода вспомогательного генератора 14, начинает передавать на него мощность.

В процессе работы поворотная головка 2 имеет возможность разворачиваться вокруг оси мачты 1 так, что плоскость вращения ветряного колеса 3 с лопастями аэродинамического профиля постоянно занимает положение перпендикулярное направлению ветра. Разворот поворотной головки осуществляется за счет парусности флюгера 4.

Предлагаемая ветроэнергетическая установка обеспечивает надежный запуск ветряного колеса с лопастями аэродинамического профиля при малых скоростях ветра и обеспечивает более полное использование энергии потока ветра.

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая мачту, поворотную головку, расположенную на верхнем конце мачты, и установленные на поворотной головке ветроколесо, генератор, связанный с ветроколесом, и флюгер, отличающаяся тем, что на мачте в подшипниковых узлах установлен ротор запуска, включающий в себя корпус, выполненный в виде трубы, раму с поворотными лопастями, прикрепленную к наружной поверхности корпуса, и коническую шестерню, прикрепленную к верхнему торцу корпуса.

2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена муфтой свободного хода, внутренняя обойма которой установлена на валу генератора, а на внешней обойме муфты установлена коническая шестерня, которая находится в зацеплении с конической шестерней ротора запуска.

3. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена вспомогательным генератором, на валу которого установлена коническая шестерня, которая находится в зацеплении с конической шестерней ротора запуска.