УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ВЕТРА В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ

Устройство относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования механической энергии ветра в электрическую энергию.
Широко известны устройства прямого преобразования энергии ветра в электрическую энергию (Ветроэнергетика / Под ред. Д.де Рензо, Москва, 1982 г. - С.25-30). В данных устройствах генератор электроэнергии гальванически связан с его нагрузкой.
Недостатком подобных устройств является то, что скорость вращения ветроколеса определяется равновесием между мощностью, развиваемой ветроколесом при данной скорости ветра, и мощностью сопротивления генератора, которая, в свою очередь, зависит от величины нагрузки. Для преодоления этого сопротивления необходима большая скорость ветра. Соответственно, устройство прямого преобразования энергии ветра в электрическую энергию находится в прямой зависимости от случайного параметра - скорости ветра. По этой причине коэффициент полезного действия (КПД) у всех подобных существующих устройств непостоянен и низок. При незначительных скоростях ветра, устройства прямого преобразования энергии ветра в электрическую энергию такого типа неработоспособны.
Наиболее близким к заявляемому, принятый за прототип, является устройство, (см. пат. №2338924 РФ, МПК F03D 9/02. опубл. 20.11.2008. - бюл. №32), состоящее из ветроколеса, электрического генератора высоковольтных импульсов, разрядника и системы заряда аккумуляторной батареи.
Недостатком устройства является то, что при использовании разрядника, в нем возникают потери электрической энергии, связанные с ионизацией искрового промежутка, тепловыми потерями на разогрев воздуха и потерями энергии на излучение фотонов света. Указанные потери существенно снижают эффективность процесса преобразования энергии ветра в электрическую энергию аккумуляторной батареи.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности преобразования механической энергии ветроколеса в электрическую энергию аккумуляторной батареи за счет исключения ряда потерь на устройстве передачи электрической энергии (потерь на ионизацию искрового промежутка и потерь на излучение фотонов света) и уменьшения потерь на тепловое рассеивание.
Результат достигается тем, что устройство преобразования механической энергии ветра в электрическую энергию, содержащее ветроколесо, электрический генератор высоковольтных импульсов, устройство передачи электрической энергии и систему заряда аккумуляторной батареи, отличается тем, что устройство передачи электрической энергии выполнено в виде нелинейного сопротивления.
Устройство отличается также тем, что в качестве нелинейного сопротивления оно содержит варистор или динистор.
Устройство преобразования механической энергии ветра в электрическую энергию аккумуляторной батареи отличается тем, что устройство передачи электрической энергии выполнено в виде нелинейного сопротивления, величина электрического сопротивления которого зависит от приложенного напряжения.
На фигуре изображена принципиальная схема устройства, где:
1 - ветроколесо;
2 - электрический генератор высоковольтных импульсов;
3 - устройство передачи электрической энергии (нелинейное сопротивление);
4 - система заряда аккумуляторной батареи. Устройство работает следующим образом.
Механическая энергия ветра передается ветроколесу, которое приводит во вращение электрический генератор высоковольтных импульсов. За один оборот ветроколеса генератор вырабатывает девять импульсов переменного тока амплитудой 18 кВ, длительностью 4 мс, которые поступают на нелинейное сопротивление, величина электрического сопротивления которого уменьшается под действием высокого напряжения, и происходит разряд. Амплитуда импульса после нелинейного сопротивления уменьшается до 0,5-0,55 кВ. Во время этого разряда основные потери мощности возникают на нелинейном сопротивлении. Вследствие замены разрядника на нелинейное сопротивление, эти потери складываются только из потерь на активном сопротивлении нелинейного элемента. Таким образом, происходит уменьшение потерь за счет исключения потерь в разрядном промежутке на его ионизацию, потерь на излучение фотонов света и уменьшения потерь на активном сопротивлении.
В дальнейшем электрическая энергия поступает в систему заряда аккумуляторной батареи.