ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к устройствам получения электрической энергии преобразованием энергии ветра в переменный электрический ток, и может быть использовано в энергетике или в качестве автономного источника электрического тока.
Известны ветроэнергетические агрегаты с горизонтальным и вертикальным расположением осей вращения вала ветроколеса, и использующих силу ветра за счет передачи вращательного момента вала через редуктор на ось электрогенератора (Голицын М.В. Альтернативные энергоносители / М.В. Голицын, A.M. Голицын, Н.В. Пронина; Отв. ред Г.С. Голицын. - М.: Наука, 2004. - 194 с.)
Известно устройство магнитоэлектрической системы для получения электрического тока, возникающего в замкнутом проводящем контуре, путем изменения магнитного поля, создаваемого изменением положения постоянного магнита, и при этом величина тока пропорциональна скорости изменения его положения относительно электропроводящего контура (Физика. 11 класс: в 2 ч. Ч. 1: Учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень) / Л.Э Генденштейн, Ю.И. Дик. - 4-е изд., испр. и доп. - М.: Мнемозина, 2012. С. 59-61) (Прототип).
Недостатками преобразования ветровой энергии в электрическую энергию в ветроэнергетических установок является их низкая эффективность ввиду низкой скорости кругового вращения вала ветродвигателя, затрудняющей преобразование механической энергии в электрическую в генераторах и использующих для увеличения скорости вращения вала передаточных редукторов с большим передаточным числом, а также многополюсных генераторов, имеющих большой вес.
Целью предлагаемой полезной модели является создание возможности преобразования энергии ветра в электрическую энергию тихоходным ветродвигателем со снижением металлоемкости генерирующей части.
Технический результат состоит в повышении эффективности работы тихоходных ветродвигателей за счет использования электромагнитной системы, генерирующей электрическую энергию при малых скоростях ветродвигателя.
Технический результат достигается тем, что вал ветродвигателя и постоянный магнит снабжены зацепами, при этом постоянный магнит конструктивно входит в воздушный зазор ферромагнитного сердечника и установлен на оси с возможностью поворота, а длины зацепов выполнены таким образом, что угол поворота постоянного магнита относительно установившегося положения не превышает 90 градусов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид генератора в исходном состоянии.
На фиг. 2 изображен общий вид генератора (постоянный магнит отклонен зацепом).
На фиг. 3 изображено взаимное расположение зацепов в исходном состоянии.
Устройство включает: вал ветродвигателя 1, ферромагнитный сердечник 2 с воздушным зазором 3, индукционная катушка 4, нагрузочное сопротивление 5, постоянный магнит 6, зацеп вала ветродвигателя 7, зацеп постоянного магнита 8, ось постоянного магнита 9.
Устройство для генерации электрической энергии работает следующим образом. При повороте вала ветродвигателя 1 зацеп ветродвигателя 7, жестко соединенный с его валом 1, входит в контакт с зацепом постоянного магнита 8, жестко соединенным с постоянным магнитом 6 перпендикулярно оси постоянного магнита 7, при этом в сумме длина зацепа вала и длина зацепа постоянного магнита больше расстояния между точкой закрепления зацепа к валу и точкой закрепления зацепа к постоянному магниту и начинает поворачивать зацеп постоянного магнита 8 вместе с постоянным магнитом 6, закрепленным с возможностью поворота на угол не более 90 градусов на оси постоянного магнита 9 в воздушном зазоре 3 ферромагнитного сердечника 2. Таким образом, происходящее изменение положения постоянного магнита 6 в воздушном зазоре 3 ферромагнитного сердечника 2 вызывает наведение ЭДС, а с нею и появление электрического тока индукционной катушки 4, расположенной на ферромагнитном сердечнике 2, замкнутой на нагрузочное сопротивление 9.
Процесс взведения постоянного магнита 6 в воздушном зазоре 3 ферромагнитного сердечника 2 идет со скоростью, соответствующей скорости вращения вала ветродвигателя, поэтому в это время индуцированная ЭДС, и соответственно, наведенный электрический ток в катушке будут незначительными.
Процесс взведения постоянного магнита 6 идет до тех, пока зацеп вала ветродвигателя 7 и зацеп постоянного магнита 8 находятся в соприкосновении. Как только зацеп постоянного магнита 8 выйдет из контакта с зацепом вала ветродвигателя 7 под действием магнитных сил ферромагнитного сердечника 2 и постоянного магнита 6, произойдет резкий процесс возвращения постоянного магнита 6 с его зацепом 8 в исходное положение до состояния равновесия, что дает увеличенную скачкообразно скорость пересечения силовых линий магнитного потока, сконцентрированного в ферромагнитном сердечнике 2, а, следовательно, пропорционально частоте колебаний постоянного магнита 6 скачкообразно возрастет амплитуда индуцированной ЭДС, и возникающего тока в катушке 4. Колебания постоянного магнита 6 на оси 9 происходят до установившегося положения и, соответственно, величина индуцируемого тока носит затухающий характер.
Со следующим оборотом вала ветродвигателя 1 происходит вхождение в контакт зацепа постоянного магнита 6 и зацепа вала 7 и цикл повторится.
Использование предлагаемой полезной модели для генерации электрической энергии в ветроэнергетических установках позволит повысить эффективность преобразования энергии ветра в электрическую энергию для тихоходных ветродвигателей со снижением металлоемкости генерирующей части устройства.