Изобретение относится к энергетике, в частности к электроснабжению потребителей, подключенных к электроэнергетической системе, работающей на возобновляемых источниках энергии, и может быть использовано при организации электроснабжения ответственных потребителей переменного тока. Технический результат - повышение энергетической эффективности и улучшение технико-экономических характеристик достигается тем, что электроэнергетическая система содержит два генератора, два выпрямителя, аккумуляторную...
Имя изобретателя: Лебедев В.Н.; Голофаев В.М.; Хватов Л.Г. Имя патентообладателя: Научно-исследовательский институт радиоприборостроения Адрес для переписки: 125190, Москва, Ленинградский пр-т 80, НИИ радиоприборостроения, директору Груздеву В.В., патентный отдел Дата начала действия патента: 1996.07.04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области двигателей, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано в устройствах автономного энергоснабжения объектов, расположенных в отдаленных и труднодоступных местах, а также отдельных потребителей, к которым подвод электроэнергии от сети невыгоден, а доставка горючего для дизельэлектрических станций сопряжена с большими затратами.
Ветроэлектроустановки используют возобновляемый источник энергии - ветер или воздушный поток.
Известен безредукторный ветроагрегат, содержащий ветродвигатель, соединенный непосредственно с магнитоэлектрическим генератором переменного тока, выполненным в виде отдельных сегментов, с системой возбуждения на роторе. Выход генератора через управляемый выпрямитель и управляемый инвертор соединен с нагрузкой /Копылов И.П., Лядова Т.В. Безредукторные ветроагрегаты. Сб. научных трудов Гидропроекта, 1988, вып. 129, с. 170 - 174/.
Ветроагрегат обладает повышенной надежностью, т.к. генератор выполнен по бесконтактной схеме с электрической редукцией. Однако наиболее эффективно он может быть использован только в составе автоматической ветроэлектроустановки.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Известна автоматическая ветроэлектрическая установка, содержащая вертикальноосевой ветродвигатель, снабженный стартовым ротором Савониуса, генератор, выпрямитель, пускатели, датчики скорости ветра и частоты вращения, контроллер /Эриксон Н., Оттосон Дж., Уолперт Т., Система регулирования на базе микропроцессора для оптимизации выходной мощности ветровой электростанции. Отдел электроэнергоснабжения фирмы "Эриксон", 612525, Стокгольм, Швеция, 1982/.
Однако при больших скоростях ветра ротор Савониуса работает как воздушный тормоз, что снижает коэффициент использования энергии ветра, а следовательно, и эффективность его работы.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является ветроэлектроустановка, содержащая установленные на общем роторе ветродвигатель и систему возбуждения электрической машины, имеющей n-фазную обмотку якоря на статоре, соединенную через выпрямитель и первый ключ с инвертором и накопителем энергии, контроллер, второй ключ /а.с. СССР N 1746057, кл. F 03 D 9/02/.
Однако эффективность ее работы недостаточна, т.к. в автоматизированном режиме не обеспечивается оптимальность эксплуатационных характеристик: - количество вырабатываемой электроэнергии в используемом диапазоне скоростей ветров; - равномерность распределения вырабатываемой электроэнергии по скоростям ветрового потока; - минимальность аэродинамического сопротивления ветродвигателя при буревых ветрах; - наличие холостого вращения; - энергосберегающий и мобильный запуск.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности ветроэлектроустановки путем улучшения эксплуатационных характеристик, в том числе: - увеличение количества вырабатываемой электроэнергии за счет расширения используемого диапазона скоростей ветров, - улучшение равномерности распределения вырабатываемой электроэнергии по скоростям ветрового потока, - обеспечение минимального аэродинамического сопротивления ветродвигателя при буревых ветрах, - исключение холостого хода, - энергосберегающий и мобильный запуск.
Сущность изобретения заключается в том, что ветроэлектроустановка, содержащая ветродвигатель, электрическую машину с системой возбуждения, имеющей n-фазную обмотку якоря на статоре, к которой через выпрямитель и ключ подключены инвертор и накопитель энергии, контроллер, снабжена дополнительно управляемым инвертором, элементом инверсии, датчиками направления и скорости ветра и датчиком положения ротора, соединенными между собой и с указанными выше элементами таким образом, что при определенном соотношении внешних факторов электрическая машина включается попеременно то в двигательный, то в генераторный режимы работы, а также создается необходимый вектор магнитодвижущей силы обмотки якоря, что обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик и повышение эффективности работы ветроэлектроустановки.
Техническими результатами, которые могут быть получены при осуществлении данного изобретения, являются: - увеличение количества вырабатываемой электроэнергии, - улучшение равномерности распределения вырабатываемой электроэнергии по скоростям ветрового потока, - минимальное аэродинамическое сопротивление ветродвигателя при буревых ветрах, - отсутствие холостого хода и как следствие - увеличение ресурса, - энергосберегающий и мобильный запуск.
На чертеже приведена структурная схема автоматической ветроэлектроустановки.
Ветроэлектроустановка содержит установленные на общем роторе 1 ветродвигатель 2 и систему возбуждения 3 электрической машины 4, имеющей n-фазную обмотку 5 якоря и расположенную на статоре электрической машины 4, которая выполняется по бесконтактной схеме с электрической редукцией, и может работать либо в режиме генератора, либо двигателя. С общим ротором 1 имеет связь датчик 6 положения. Связь может быть либо механической, либо оптической, либо на иных физических принципах, но так, чтобы не было проводной связи с вращающимися частями. Чувствительные элементы датчика 6 положения находятся на статоре электрической машины 4. Выход датчика 6 положения связан с первым входом контроллера 7, который может быть выполнен либо на основе микропроцессора, либо микроЭВМ, либо в мощных установках на основе усеченной конфигурации персональной ЭВМ. Второй вход контроллера 7 связан с выходом датчика 8 направления ветра, а третий вход - с выходом датчика 9 скорости ветра. Датчики 8 и 9 необходимо располагать так, чтобы ветродвигатель не влиял на их работу. Датчик 9 скорости ветра целесообразно выполнять в современном варианте с электронным чувствительным элементом. Многофазная обмотка 5, имеющая n-фаз, может разбиваться и включаться по усмотрению разработчика, либо по схеме n-фазной звезды, либо n-фазного многоугольника, либо комбинации из них. В n-фазной обмотке выделяется группа из m обмоток, где m меньше n. На практике m оптимально надо выбирать не более трех и соединять эти обмотки по схеме "треугольник", чтобы уменьшить реактивное сопротивление при запуске в режиме двигателя.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Выходы n-фазной обмотки 5 соединены со входами выпрямителя 10, выход которого через первый ключ 11 соединен со входом инвертора 12 и накопителя 13 энергии, соединенного выходом с вторым входом управляемого инвертора 14, соединенного выходом через второй ключ 15 с m входами n-фазной обмотки 5.
Первый выход контроллера 7 соединен с управляющим входом первого ключа 11 непосредственно, а второго ключа - через элемент инверсии 16. Второй выход контроллера 7 соединен с первым входом управляемого инвертора 14. Через выключатель 17 подключается потребитель энергии 18, работающий на постоянном токе. Потребитель энергии, работающий на постоянном токе, может быть подключен к выходу выпрямителя 10, либо накопителя 13 энергии. В частности, к накопителю энергии может быть подключен непосредственно преобразователь 1 напряжения для питания дежурной аппаратуры ветроэлектроустановки.
Ветроэлектроустановка работает следующим образом
С датчика 9 скорости ветра сигнал поступает в контроллер 7. Если в течение времени t min скорость ветра соответствует заданной величине v min, контроллер 7 выдает сигнал по первому выходу, который поступает на первый ключ 11 и закрывает его, и через элемент инверсии 16 открывает второй ключ 15. Датчик 6 положения выдает сигнал в контроллер 7 о положении общего ротора 1. Контроллер 7 по второму выходу выдает на управляющий вход управляемого инвертора 14 сигнал, по которому из постоянного напряжения накопителя 13 энергии на выходе управляемого инвертора формируется m-фазное переменное напряжение. Это напряжение поступает на m входов n-фазной обмотки 5 якоря, вектор магнитодвижущей силы которого имеет наибольшее рассогласование с вектором магнитодвижущей силы, создаваемой системой возбуждения 3. Электрическая машина 4 переведена выше описанными действиями в двигательный режим и начинает вращение общего ротора 1. По достижению числа оборотов общего ротора 1, соответствующего начальному рабочему числу оборотов ветродвигателя, контроллер 7 на основе информации, полученной с датчика 6 положения, изменяет сигнал на своем первом выходе, по которому открывается первый ключ 11 и закрывается второй ключ 15. В результате этих действий электрическая машина 4 переведена в генераторный режим. Переменное напряжение с n-фазной обмотки 5 поступает на вход выпрямителя 10 и далее через первый ключ на входы накопителя 13 энергии и инвертора 12, который преобразует постоянное напряжение в переменное с требуемыми параметрами и допусками по частоте, напряжению, допустимому току потребления и фазовым сдвигам между напряжениями.
В случае, когда скорость ветра достигает буревых значений, заданных контроллером 7, последний по сигналу с датчика 9 скорости ветра, сигналам с датчика 8 направления ветра и датчика 6 положения общего ротора 1 вычисляет рассогласование и выдает сигнал управляющего воздействия по второму выходу на вход управляемого инвертора 14, а по первому выходу выдает сигнал на закрытие ключа 11, открытие ключа 15, в результате чего электрическая машина переводится в двигательный режим, разворачивает ветродвигатель в положение с минимальным аэродинамическим сопротивлением и удерживает его в этом положении в следящем режиме за направлением ветра.
Потребитель 18, работающий на переменном токе, может быть подключен к инвертору 12 через выключатель 17. Выход накопителя 13 можно либо непосредственно, либо через дополнительный выключатель подсоединить к потребителю, работающему на постоянном токе. В частном случае это может быть преобразователь напряжения для питания аппаратуры управления и в первую очередь дежурной аппаратуры: датчика положения, датчиков направления и скорости ветра, контроллера, которые имеют малое потребление.
Формула изобретения
Автоматическая ветроэлектроустановка, содержащая установленные на общем роторе ветродвигатель и систему возбуждения электрической машины, имеющей n-фазную отмотку якоря на статоре, соединенную через выпрямитель и первый ключ с инвертором и накопителем энергии, контроллер, второй ключ, отличающаяся тем, что она снабжена управляемым инвертором, элементом инверсии, датчиками направления и скорости ветра, датчиком положения, соединенным с общим ротором, а выходом - с первым входом контроллера, соединенного вторым и третьим входами соответственно с выходами датчика направления и датчика скорости ветра, первый выход контроллера соединен с управляющим входом первого ключа непосредственно, а второго - через элемент инверсии, второй выход контроллера соединен с первым входом управляемого инвертора, второй вход которого соединен с выходом накопителя энергии, а выход через второй ключ соединен с m-фазами n-фазной обмотки якоря.
Разместил статью: search
Дата публикации: 19-04-2003, 20:31
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к ветроэнергетике и может быть использовано для привода в движение рабочих органов электрогенераторов, насосов и других механизмов. Технический результат заключается в повышении коэффициента использования энергии ветра и создании ветродвигателя, способного самостоятельно разгоняться за счет аэродинамической подъемной силы лопастей. Ветродвигатель содержит вал, закрепленные на нем радиальные траверсы и шарнирно связанные с ними...
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области ветроэнергетики, а именно, к вихревым двигателям. Технический результат заключается в увеличении мощности за счет увеличения размеров и радиуса лопасти, повышении КПД (коэффициента полезного действия) и уменьшении перерывов в работе при ветрах переменных направлений. Вихревой ветродвигатель содержит здание и вихреобразователи. Здание выполнено в виде круглого конуса, обращенного вершиной вверх, по наружному наклонному...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.
В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
Никакого начала не было - вселенная, заполненная энергией ЭМ волн , существует изначально.
То есть, никакой энергетической проблемы не решилось от слова совсем. Так как для производства металлического алюминия, тратится уймище энергии. Производят его из глины, оксида и гидроксида алюминия, понятно что с дико низким КПД, что бы потом его сжечь для получения энергии, с потерей ещё КПД ????
Веселенькое однако решение энергетических проблем, на такие решения никакой энергетики не хватит.
Вместо трудновыполнимых колец, я буду использовать,цилиндрические магниты, собранные в кольцевой пакет, в один, два или три ряда. На мой взгляд получиться фрактал 1 прядка. Мне кажется, что так будет эффективней, в данном случае. И в место катушек, надо попробывать бифиляры или фрактальные катушки. Думаю, хороший будет эксперимент.
Проблема в том, что человечество зомбировано религией, что бог создал всё из ничего. Но у многих не хватает ума подумать, а кто создал бога? Если бога никто не создавал - значит он существует изначально. А почему самому космосу и самой вселенной как богу-творцу - нельзя существовать изначально?
Единственным творцом материального мира, его составной субстанцией, источником движения и самой жизни является энергия космоса, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и полагается богу заполнено всё космическое пространство, включая атомы и клетки.
От углеводородов кормится вся мировая финансовая элита, по этому они закопают любого, кто покусится на их кормушку. Это один. Два - наличие дешевого источника энергии сделает независимым от правительств стран все население планеты. Это тоже удар по кормушке.
Вначале было то, что существует изначально и никем не создавалось. А это
- безграничное пространство космоса
- безграничное время протекания множества процессов различной длительности
- электромагнитная энергия, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и положено творцу (богу) материального мира, заполнено всё безграничное пространство космоса, из энергии ЭМВ состоят атомы и клетки, то есть материя.
Надо различать материю и не материю. Материя - это то, что состоит из атомов и клеток и имеет массу гравитации, не материя - это энергия ЭМ волн, из которых и состоит материя
Изобретение относится к энергетике, в частности к электроснабжению потребителей, подключенных к электроэнергетической системе, работающей на возобновляемых источниках энергии, и может быть использовано при организации электроснабжения ответственных потребителей переменного тока. Технический результат - повышение энергетической эффективности и улучшение технико-экономических характеристик достигается тем, что электроэнергетическая система содержит два генератора, два выпрямителя, аккумуляторную...
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к ветроэнергетике и может быть использовано для привода в движение рабочих органов электрогенераторов, насосов и других механизмов. Технический результат заключается в повышении коэффициента использования энергии ветра и создании ветродвигателя, способного самостоятельно разгоняться за счет аэродинамической подъемной силы лопастей. Ветродвигатель содержит вал, закрепленные на нем радиальные траверсы и шарнирно связанные с ними...
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области ветроэнергетики, а именно, к вихревым двигателям. Технический результат заключается в увеличении мощности за счет увеличения размеров и радиуса лопасти, повышении КПД (коэффициента полезного действия) и уменьшении перерывов в работе при ветрах переменных направлений. Вихревой ветродвигатель содержит здание и вихреобразователи. Здание выполнено в виде круглого конуса, обращенного вершиной вверх, по наружному наклонному...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
