ДВУХРОТОРНЫЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР
DOUBLE-ROTOR WIND GENERATOR

Изобретение относится к энергетике, а именно к получению электрической энергии с помощью ветра.
Известно устройство (Патент РФ №2313889; Н02К 47/24, Н02К 47/26; опубликовано 2007.12.27), позволяющее получать трехфазное электрическое напряжение двух различных частот, содержащее асинхронно-синхронную двухчастотную электрическую машину с двумя совмещенными в общем сердечнике статора трехфазными обмотками с числами пар полюсов р1 и р2 и совмещенными на роторе трехфазной короткозамкнутой обмоткой с числом пар полюсов р1 и обмоткой возбуждения с числом пар полюсов р2, присоединяемой к источнику тока возбуждения.
К недостаткам можно отнести невозможность плавного регулирования частоты выходного напряжения.
Известно устройство (Заявка на изобретение №2002130670/06; F03D 7/04; опубликовано 2004.06.10), позволяющее поддерживать неизменной частоту выходного напряжения. Содержит конденсаторы, устройство стабилизации напряжения, формирователь импульсов, задающий генератор частоты, устройство синхронизации и усилитель, причем в качестве передающего устройства использован планетарный механизм с электромагнитным тормозом, а ветрогидродвигатель соединен с ведущим валом планетарного механизма.
К недостаткам относится сложность конструкции и отсутствие возможности управления углом атаки лопасти ветроколеса.
Известно устройство (Патент РФ №2272173; F03D 7/04; опубликовано 2006.03.20), позволяющее регулировать угол атаки лопастей ветроколеса, содержащее ступицу, жестко закрепленные на ней подшипниковые узлы, в которых размещены лопасти с возможностью поворота относительно своих осей, расположенных конусно по отношению к оси ветроколеса. В ступице ветроколеса размещено устройство, влияющее на поворот лопасти, состоящее из направляющей, установленных на ней как минимум двух пружин разной жесткости, жестко закрепленных на опорных частях лопастей качалок, соединенных через тяги со скользящим по направляющей толкателем, опирающимся на пружину меньшей жесткости, и устройство регулирования сжатия пружин. Пружины выполнены с возможностью последовательного выключения из работы пружины сначала меньшей жесткости, а затем большей.
К недостаткам относится невозможность электрического управления поворотом лопасти.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (Патент РФ №2366829; F03D 9/00; опубликовано 10.09.2009), содержащее два ветроколеса, вращающиеся в разные стороны, неподвижную статорную обмотку соленоидного типа, намотанную вокруг кольцевого сердечника из ферромагнитного материала и закрепленную наружной стороной в корпусе, а также два ротора из немагнитного материала, имеющих форму дисков и расположенных соосно. На каждом из роторов равномерно распределено одинаковое количество постоянных магнитов. Каждый ротор соединен с ветроколесом при помощи своего вала, вращающегося в подшипниковых опорах, закрепленных в корпусе.
К недостаткам относится невозможность поддержания частоты вращения с помощью управления поворотом лопасти ветроколеса.
Для решения поставленной задачи разработан двухроторный ветрогенератор, позволяющий при вращении лопастей регулировать их наклон к потоку, для поддержания частоты вращения, состоящий из статора, внутри которого находятся основной ротор и дополнительно введенный регулирующий ротор, имеющие возможность поворачиваться относительно друг друга, роторы через конические шестерни связаны с осями лопастей ветроколеса. Двухроторный ветрогенератор позволяет повысить точность поддержания частоты вращения ветроколеса.
На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого устройства.
Конструкция представляет собой корпус 6, внутри которого находится статор 11 с обмоткой возбуждения 10, питаемой постоянным током через ключ регулирования 16.
Внутри статора соосно вращаются основной ротор 13 и регулирующий ротор 7, имеющий возможность проворачиваться относительно основного ротора. Роторы через валы и конические шестерни 1, 2, 5 связаны между собой, при этом коническая шестерня 2 находится на одном валу с лопастью ветроколеса 4. Конические шестерни помещены в корпус 3, служащий опорой для подшипников валов лопастей.
На основном роторе 13 находится трехфазная обмотка 12, выводы которой подключены к контактным кольцам 14 через щетки 15. ЭДС, наводимая в роторе 13, выводится в нагрузку, на валу расположен блок контроля частоты вращения и регулирования 9, который управляет шунтированием обмотки 8 регулирующего ротора 7.
Устройство работает следующим образом.
Вращение лопастей приводит к вращению основного ротора 13 и регулирующего 7 в поле статора 11, которое создается обмоткой 10, по которой протекает постоянный ток. В обмотке 12 основного ротора 13 наводится ЭДС, пропорциональная напряженности поля, с частотой, определяемой скоростью вращения и числом полюсов обмотки. Напряжение и частота тока обмотки 12 измеряются блоком управления 9.
Регулирование угла атаки лопасти происходит благодаря повороту регулирующего ротора относительно основного путем шунтирования обмотки 8 регулирующего ротора 7, при этом ротор 7 проворачивается относительно основного ротора 13 за счет взаимодействия поля регулирующего ротора 7, создаваемого обмоткой 8, и поля статора 11, поворачивает шестерню 5, которая поворачивает шестерню 2, связанную с лопастью ветроколеса, изменяя угол атаки лопасти.
При изменении частоты вращения ветроколеса изменяется частота тока в обмотке 12 основного ротора, что приводит к изменению степени шунтирования обмотки 8 регулирующего ротора 7, а следовательно, и к изменению угла атаки лопасти, направленному на восстановление частоты вращения основного ротора 12.
При изменении нагрузки происходит изменение частоты тока в обмотке 12 и изменение шунтирования обмотки 8 регулирующего ротора 7 блоком 9, направленное на восстановление частоты вращения путем поворота лопасти.
Принципиальная схема соединений обмоток показана на фиг.2.
Измерение частоты и величины тока, протекающего по обмотке 12, обеспечивается трансформаторами тока 16, подключенными к блоку 9, обеспечивающему шунтирование обмотки 8 регулирующего ротора.