RU103856U1 - WIND-POWER MODULAR INSTALLATION OF THE COMBINED TYPE WITH APPLICATION OF MOLECULAR STORAGE OF ENERGY AND MAGNETIC BEARINGS - Google Patents
WIND-POWER MODULAR INSTALLATION OF THE COMBINED TYPE WITH APPLICATION OF MOLECULAR STORAGE OF ENERGY AND MAGNETIC BEARINGS Download PDFInfo
- Publication number
- RU103856U1 RU103856U1 RU2010127790/06U RU2010127790U RU103856U1 RU 103856 U1 RU103856 U1 RU 103856U1 RU 2010127790/06 U RU2010127790/06 U RU 2010127790/06U RU 2010127790 U RU2010127790 U RU 2010127790U RU 103856 U1 RU103856 U1 RU 103856U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- flow
- energy
- installation
- installation according
- Prior art date
Links
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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
1. Ветроэнергетическая модульная установка комбинированного типа, преобразующая горизонтальное движение воздушного потока во вращательное движение ротора для получения электрической или механической энергии из кинетической энергии потока и аккумулирующая полученную энергию для обеспечения бесперебойного питания потребителей, включающая батарею аккумуляторов с использованием молекулярных накопителей энергии, один или несколько унифицированных модулей, расположенных соосно на общей опоре в виде ротора, удерживаемого магнитными подшипниками, состоящего из множества расположенных по окружности лопастей постоянной толщины или имеющих в горизонтальном сечении форму крыла, установленных вертикально, изогнутых в сторону вращения, жестко закрепленных или оснащенных механизмом изменения угла атаки, генератора электрического тока, направляющей крыльчатки, состоящей из множества лопастей, плоских или изогнутых, установленных вертикально под некоторым углом к радиусу, предназначенной для увеличения скорости протекания среды через ротор и экранирования частей ротора, давление потока на которые создает тормозящий вращающий момент, а также несущей функции силового каркаса для установки в нем ротора и наращивания дополнительных модулей. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в конструкции применен генератор электрического тока, состоящий из статора с закрепленными на нем трехфазной системой обмоток и выпрямителем, ротора с постоянными редкоземельными магнитами, с применением магнитонепроницаемых материалов для концентрации магнитного потока, пересекающего обмотки статора. ! 3. Установка по п.1, о 1. A combined-type wind power installation that converts the horizontal movement of the air flow into rotational motion of the rotor to produce electrical or mechanical energy from the kinetic energy of the flow and accumulates the energy received to provide uninterrupted power to consumers, including a battery of batteries using molecular energy storage, one or more unified modules located coaxially on a common support in the form of a rotor held by magnetic bearings, consisting of a plurality of circularly arranged blades of constant thickness or having a horizontal section in the shape of a wing, mounted vertically, curved to the side of rotation, rigidly fixed or equipped with a mechanism for changing the angle of attack, an electric current generator, an impeller guide consisting of many blades, flat or curved, mounted vertically at a certain angle to the radius, designed to increase the flow rate of the medium through the rotor and screen the parts of the rotor , Flow pressure which generates braking torque, and the carrier function of the power frame for installation in the rotor therein and build additional modules. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the design uses an electric current generator consisting of a stator with a three-phase winding system and a rectifier fixed to it, a rotor with permanent rare-earth magnets, using magnetically impervious materials to concentrate the magnetic flux crossing the stator windings . ! 3. Installation according to claim 1, about
Description
Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.
Предлагаемая полезная модель ветроэнергетической модульной установки комбинированного типа с применением молекулярных накопителей энергии (МНЭ) и магнитных подшипников относится к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) и переназначена для круглогодичного бесперебойного использования в индивидуальных фермерских хозяйствах и различных системах автономного электропитания объектов специального назначения.The proposed utility model of a combined-type wind power installation using molecular energy storage devices (MNEs) and magnetic bearings is a renewable energy source (RES) and is reassigned for year-round uninterrupted use in individual farms and various autonomous power supply systems for special purposes.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Устройство унифицированного модуля представлено на Фиг.1.The device of the unified module is presented in figure 1.
Обозначения к Фиг.1:Designations to Figure 1:
1 - ротор ветродвигателя;1 - wind turbine rotor;
2 - лопасти ротора;2 - rotor blades;
3 - неподвижная внешняя направляющая.3 - fixed external guide.
На Фиг.2 схематично представлен общий вид ветроустановки.Figure 2 schematically shows a General view of a wind turbine.
Обозначения к Фиг.2:Designations to Figure 2:
1 - несущая опора установки;1 - bearing support of the installation;
2, 3, 4 - унифицированные модули.2, 3, 4 - unified modules.
На Фиг.3 представлена принципиальная схема электрической части ветроустановки.Figure 3 presents a schematic diagram of the electrical part of the wind turbine.
На Фиг.4 представлена схема переключения режимов работы генератора.Figure 4 presents a diagram of the switching modes of the generator.
Обозначения к Фиг.4:Designations to Figure 4:
Г - генератор;G - generator;
U1, U2 - соответственно, начало и конец первой обмотки;U1, U2 - respectively, the beginning and end of the first winding;
V1, V2 - соответственно, начало и конец второй обмотки;V1, V2 - respectively, the beginning and end of the second winding;
W1, W2 - соответственно, начало и конец третьей обмотки;W1, W2 - respectively, the beginning and end of the third winding;
K1, K2 - выключатели, управляемые контроллером;K1, K2 - switches controlled by the controller;
А, В, С - выходные фазы электрической цепи.A, B, C are the output phases of the electric circuit.
Уровень техникиState of the art
В модели используется вертикально-осевой ветродвигатель (Фиг.1) с повышенным КПД, благодаря применению неподвижной внешней направляющей (3), которая устраняет вращающий момент аэродинамических сил в направлении, обратном рабочему направлению вращения ротора (1), а также увеличивает скорость ветра в зоне действия ротора, одновременно выполняя роль силового каркаса модуля. Известно множество (RU2006669; RU 2006662) вертикально-осевых устройств (роторы Савониуса, Дарье, их производные и модификации и др.), но все они используют либо момент вращения, возникающий из-за разности коэффициентов сопротивления лопастей при их развороте по потоку или против него, либо момент вращения, возникающий при обтекании лопастей, имеющих в сечении форму крыла. В обоих приведенных принципах существует вращающий момент, направленный обратно основному направлению (отрицательный вращающий момент, снижающий КПД). Также известны конструкции, предназначенные для направления и ускорения воздушного потока, однако они либо не экранируют элементы ротора, при обтекании которых возникает отрицательный вращающий момент, либо работают по принципу флюгера, разворачиваясь по направлению движения потока, что нейтрализует основные преимущества вертикально-осевых устройств - отсутствие необходимости ориентации и утилизация порывов потока с любых направлений.The model uses a vertical-axis wind turbine (Figure 1) with increased efficiency, due to the use of a fixed external guide (3), which eliminates the torque of aerodynamic forces in the direction opposite to the working direction of rotation of the rotor (1), and also increases the wind speed in the zone the action of the rotor, while simultaneously performing the role of the power frame of the module. There are many (RU2006669; RU 2006662) vertical-axis devices (Savonius rotors, Darier rotors, their derivatives and modifications, etc.), but they all use either the moment of rotation arising from the difference in the drag coefficients of the blades when they are rotated against or against him, or the moment of rotation that occurs when flowing around blades having a wing shape in cross section. In both of these principles, there is a torque directed back to the main direction (negative torque, which reduces efficiency). Structures designed to direct and accelerate the air flow are also known, but they either do not shield the rotor elements when a negative torque flows around them, or they work on the principle of a wind vane, turning in the direction of flow, which neutralizes the main advantages of vertical-axis devices - no the need for orientation and disposal of flow gusts from any direction.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Предлагаемое устройство модуля ветроустановки (Фиг.1) позволяет одновременно использовать вращающие моменты:The proposed device of the wind turbine module (Figure 1) allows the simultaneous use of torques:
1) от давления набегающего потока на лопасть (2) ротора (1) при наибольших углах атаки;1) the pressure of the incident flow on the blade (2) of the rotor (1) at the greatest angles of attack;
2) от подъемной силы, возникающей при обтекании лопасти ротора при наименьших углах атаки.2) from the lifting force arising from the flow around the rotor blades at the smallest angles of attack.
Ротор оснащен механизмом изменения угла атаки лопастей для ориентации их в потоке.The rotor is equipped with a mechanism for changing the angle of attack of the blades to orient them in the stream.
Предлагаемая полезная модель решает ряд задач:The proposed utility model solves a number of problems:
- повышение срока эксплуатации основных изнашиваемых элементов;- increase the life of the main wear elements;
- увеличение наработки на отказ / повышение надежность системы;- increase in MTBF / increase system reliability;
- улучшение экологической безопасности установки;- improving the environmental safety of the installation;
- увеличение эффективности использования энергии среды;- increasing the energy efficiency of the medium;
Техническим результатом является снижение себестоимости вырабатываемой энергии.The technical result is to reduce the cost of generated energy.
Применение внешней направляющей статической крыльчатки (Фиг.1) позволяет увеличить скорость протекания потока в рабочей области ветродвигателя и увеличить таким образом эффективность работы ротора с учетом увеличения суммарной сметаемой потоком площади. Одновременно, направляющая крыльчатка выполняет роль силового каркаса, позволяя соединять модули между собой, экранирует большую часть инфразвуковых колебаний, возникающих на кромках лопастей ротора от срыва потока, а также благодаря отсутствию сквозных просветов предотвращает возникновение мерцающей тени от вращающегося ротора - одного из препятствий размещения ветроустановок вблизи места жительства человека.The use of an external guide of the static impeller (FIG. 1) allows to increase the flow rate in the working area of the wind turbine and thus increase the efficiency of the rotor, taking into account the increase in the total area swept away by the flow. At the same time, the guiding impeller acts as a power frame, allowing the modules to be interconnected, shields most of the ultrasonic vibrations that occur on the edges of the rotor blades from flow stall, and also due to the absence of through gaps, prevents the flickering shadow from the rotating rotor - one of the obstacles to placing wind turbines near person's place of residence.
Применение магнитных подшипников в качестве опор вращающихся деталей позволяет увеличить безремонтный промежуток и срок эксплуатации механической части установки за счет отсутствия прогрессирующих механических разрушений при работе. Одновременно, применение магнитных подшипников снижает требования к точности установки ротора, снижая стоимость производства. Отсутствие механического контакта снижает шумность при работе установки и, следовательно, снижает шумовое загрязнение окружающей среды.The use of magnetic bearings as supports for rotating parts allows to increase the maintenance-free period and the life of the mechanical part of the installation due to the absence of progressive mechanical damage during operation. At the same time, the use of magnetic bearings reduces the accuracy requirements for installing the rotor, reducing the cost of production. The absence of mechanical contact reduces the noise during operation of the installation and, therefore, reduces noise pollution.
При отсутствии ветра (скорость менее, чем 1,5 м/сек) и наличии солнечной радиации подзаряд АБ осуществляется фотовольтаическими солнечными батареями (СБ), предотвращая глубокий разряд АБ.In the absence of wind (speed less than 1.5 m / s) and the presence of solar radiation, the batteries are charged by photovoltaic solar panels (SB), preventing a deep discharge of batteries.
Применение МНЭ фарадного диапазона (ПАТЕНТ №2182383) позволяет снизить потребную энергоемкость аккумуляторных батарей (АБ) и продлить срок службы их в 2-3 раза за счет демпфирования импульсных нагрузок. Особенно важным условием при этом становится режим бесперебойного электропитания ответственных потребителей.The use of the MNE of the farad range (PATENT No. 2182383) allows to reduce the required energy consumption of rechargeable batteries (AB) and extend their service life by 2–3 times due to damping of pulse loads. A particularly important condition for this is the uninterruptible power supply of responsible consumers.
МНЭ представляет собой «суперконденсатор», обладающий более низким внутренним сопротивлением и большей моментальной энергоотдачей, чем АБ, в следствие чего он принимает на себя пиковые нагрузки, защищая АБ от глубокого разряда и превышения допустимой максимальной силы тока. Таким образом, для питания приборов повышенной энергоемкости (например, повышенные токи на стартовых режимах трехфазных электродвигателей) при использовании МНЭ и СБ можно применять АБ более низкой емкости.MNE is a "supercapacitor" with a lower internal resistance and a greater instantaneous energy transfer than a battery, as a result of which it takes on peak loads, protecting the battery from a deep discharge and exceeding the permissible maximum current. Thus, to power devices of increased energy intensity (for example, increased currents at the starting modes of three-phase electric motors) when using MNE and SB, a lower capacity battery can be used.
Для увеличения безремонтного срока службы генератора применяется безщеточный трехфазный генератор с возбуждением от постоянных редкоземельных «сильных» магнитов. В производстве трехфазных электрических машин применяются две основные схемы соединения фаз обмоток - «звезда» и «треугольник». При равной мощности, приложенной к валу генератора, статор, соединенный по схеме «треугольник», вырабатывает более высокую силу тока, но с меньшим, напряжением, а статор, соединенный по схеме «звезда», вырабатывает более низкую силу тока, но более высокое напряжение. Учитывая, что диапазон зарядных напряжений ограничен характеристиками АБ, при соединении по схеме «звезда» заряд АБ начнется при более низких оборотах вала генератора, когда напряжение, вырабатываемое генератором достигнет нижней границы зарядного диапазона напряжений АБ. Таким образом, применение схемы переключения обмоток генератора со «звезды» на «треугольник» позволяет расширить диапазон рабочих оборотов ветроустановки.To increase the maintenance-free life of the generator, a brushless three-phase generator with excitation from permanent rare-earth “strong” magnets is used. In the production of three-phase electric machines, two main schemes for connecting the phases of the windings are used - the "star" and the "triangle". With equal power applied to the generator shaft, the stator connected according to the "triangle" circuit produces a higher current, but with a lower voltage, and the stator connected by the "star" circuit produces a lower current, but a higher voltage . Considering that the range of charging voltages is limited by the characteristics of the AB, when connected according to the "star" scheme, the AB charge will begin at lower revolutions of the generator shaft, when the voltage generated by the generator reaches the lower limit of the charging range of the AB voltages. Thus, the application of the scheme for switching the generator windings from the "star" to the "triangle" allows you to expand the range of operating revolutions of the wind turbine.
Заявленный технический результат достигается тем, что в конструкции применены: неподвижная внешняя направляющая, увеличивающая эффективность работы ротора модуля-ветродвигателя, МНЭ, магнитные подшипники, генератор с применением материалов, экранирующих магнитное поле, оснащенный механизмом переключения схем соединения обмоток «звезда»-«треугольник».The claimed technical result is achieved by the fact that the design used: a fixed external guide that increases the efficiency of the rotor of the wind turbine module, MNE, magnetic bearings, a generator using materials that shield the magnetic field, equipped with a switching mechanism for connecting star-delta windings .
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Устройство унифицированного модуля в статическом состоянии представлено на Фиг.1.The device of the unified module in a static state is presented in figure 1.
Во время работы, неподвижная внешняя направляющая концентрирует поток в рабочей зоне, увеличивая скорость протекания в рабочей зоне (в соответствии с законом Бернулли) за счет сжатия струи, одновременно отклоняя струю в сторону той части лопастей, обтекание которых в текущий момент дает полезный крутящий момент. Ротор модуля под действием возникающих аэродинамических сил вращается, отнимая часть энергии у потока и передает крутящий момент на вал генератора.During operation, a fixed external guide concentrates the flow in the working area, increasing the flow rate in the working area (in accordance with Bernoulli's law) by compressing the jet, while simultaneously deflecting the jet towards that part of the blades, the flow of which at the moment gives useful torque. The module rotor rotates under the action of aerodynamic forces, taking part of the energy from the stream and transmits torque to the generator shaft.
Принцип работы электрической части предлагаемой полезной модели представлен на Фиг.3. Генератор преобразует энергию вращения вала в переменный электрический ток, который затем посредством выпрямителя преобразуется в постоянный ток и аккумулируется в АБ. За процессом зарядки и состоянием АБ следит контроллер заряда, при отсутствии ветра, использующий энергию, поступающую от СБ. Также, контроллер в зависимости от вырабатываемого генератором напряжения переключает схему соединения его обмоток «звезда»-«треугольник». Потребитель использует аккумулированную в АБ энергию через инвертор, преобразующий постоянное напряжение в переменное напряжение бытовой сети. При включении энергоемких потребителей, возникающие пиковые нагрузки обеспечиваются зарядом МНЭ, что предохраняет АБ от глубокого разряда, предотвращая ее преждевременный выход из строя.The principle of operation of the electrical part of the proposed utility model is presented in Fig.3. The generator converts the energy of rotation of the shaft into alternating electric current, which is then converted into direct current by means of a rectifier and accumulated in the battery. The charge controller, in the absence of wind, monitors the charging process and the state of the battery, using the energy from the battery. Also, the controller, depending on the voltage generated by the generator, switches the connection circuit of its windings "star" - "triangle". The consumer uses the energy stored in the battery through an inverter, which converts direct voltage to alternating voltage of a household network. When you turn on energy-intensive consumers, the resulting peak loads are provided by the MNE charge, which protects the battery from a deep discharge, preventing its premature failure.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010127790/06U RU103856U1 (en) | 2010-07-07 | 2010-07-07 | WIND-POWER MODULAR INSTALLATION OF THE COMBINED TYPE WITH APPLICATION OF MOLECULAR STORAGE OF ENERGY AND MAGNETIC BEARINGS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010127790/06U RU103856U1 (en) | 2010-07-07 | 2010-07-07 | WIND-POWER MODULAR INSTALLATION OF THE COMBINED TYPE WITH APPLICATION OF MOLECULAR STORAGE OF ENERGY AND MAGNETIC BEARINGS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU103856U1 true RU103856U1 (en) | 2011-04-27 |
Family
ID=44731896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010127790/06U RU103856U1 (en) | 2010-07-07 | 2010-07-07 | WIND-POWER MODULAR INSTALLATION OF THE COMBINED TYPE WITH APPLICATION OF MOLECULAR STORAGE OF ENERGY AND MAGNETIC BEARINGS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU103856U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU206271U1 (en) * | 2021-04-12 | 2021-09-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" (ООО "ПРОМЕТЕЙ") | HYBRID WIND-SOLAR GENERATOR |
RU214357U1 (en) * | 2020-12-14 | 2022-10-25 | Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования "Центр технического творчества "Гефест" городского округа город Уфа Республики Башкортостан | Autonomous power supply device |
-
2010
- 2010-07-07 RU RU2010127790/06U patent/RU103856U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU214357U1 (en) * | 2020-12-14 | 2022-10-25 | Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования "Центр технического творчества "Гефест" городского округа город Уфа Республики Башкортостан | Autonomous power supply device |
RU206271U1 (en) * | 2021-04-12 | 2021-09-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" (ООО "ПРОМЕТЕЙ") | HYBRID WIND-SOLAR GENERATOR |
RU2802054C1 (en) * | 2023-02-13 | 2023-08-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Autonomous power supply system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3384155B1 (en) | Unit for solar and wind energy utilisation | |
CN102710200B (en) | Directly-drive wind power generation system composed of high temperature superconductive excitation magnetic flux switchover motor | |
CN103184979A (en) | Power generation assembly combining electric motor and wind driven generator and application method thereof | |
CN102916446A (en) | Electric control system of asynchronous wind generating set | |
CN101459405A (en) | Electric excitation biconvex pole dual speed wind power generator system and control method thereof | |
CN202417835U (en) | Vertical axis wind turbine integrated with solar power generation components | |
RU103856U1 (en) | WIND-POWER MODULAR INSTALLATION OF THE COMBINED TYPE WITH APPLICATION OF MOLECULAR STORAGE OF ENERGY AND MAGNETIC BEARINGS | |
CN201260109Y (en) | Multiple rotor combination type constant pressure DC electricity generation group | |
CN201758370U (en) | Solar energy, wind and wave power generating device applying beverage bottles | |
CN216056443U (en) | Wind power generation anti-backflow charging protection circuit | |
Liang et al. | Key technologies analysis of small scale non-grid-connected wind turbines: A review | |
WO2010118777A1 (en) | Apparatus for generating current from natural and renewable energy | |
CN101900085A (en) | Method and device for driving fan blades of solar wind turbine | |
CN204615569U (en) | A kind of hydraulic moment changeable brushless synchronous electric excitation generator group | |
CN106469965B (en) | A kind of wind-driven generator power supply system | |
CN210622980U (en) | Small-sized breeze generator set | |
RU109308U1 (en) | DYNAMIC ADVERTISING AND INFORMATION UNIT WITH ENERGY SUPPLY FROM A WIND GENERATOR AND SUNNY BATTERIES (OPTIONS) | |
CN112283014A (en) | Small hydroelectric generator | |
TWI463068B (en) | Synchronous generator for direct driving wind power/tide | |
CN205349612U (en) | Wind -driven generator | |
WO2019235964A1 (en) | Solar and wind stand-alone electric power plant | |
KR20100134866A (en) | Alternative energy system using the building vents | |
KR101082945B1 (en) | Alternative energy system using the subway vents | |
CN203548068U (en) | Wind and light electric generator | |
CN103557119A (en) | Wind and solar generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110708 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20121227 |
|
PC11 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130326 |
|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150708 |