ВЕТРОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, а именно к устройствам для получения электроэнергии нетрадиционным способом. Для получения электроэнергии данный ветрогенератор использует силу ветра.
Известна ветровая энергетическая установка, содержащая турбину, кинематически связанную с преобразователем энергии и установленную в корпусе с воздухоотводным устройством и направляющим аппаратом, выполненным в виде воздуховода, связанного с приводным поворотным воздухозаборником (SU, авторское свидетельство №1783144, F03D 3/04, Опубл. 23.12.1992 г.). Установка снабжена дополнительными направляющими аппаратами, воздуховоды которых сообщены с корпусом, а воздухоотводное устройство выполнено в виде расположенного в корпусе диффузора, сообщенных с ним воздуховодов и приводных поворотных выходных патрубков, при этом входные отверстия воздухозаборников имеют форму усеченного конуса, а выходные отверстия патрубков ориентированы в сторону, противоположную входным отверстиям воздухозаборников.
Недостатки данной установки заключаются в громоздкости и сложности конструкции, высокой стоимости строительства. Разветвленность и большая длина рабочих каналов приводит к значительным потерям энергии ветрового потока на аэродинамическое сопротивление при больших скоростях. Необходимость синхронного управления входными воздухозаборными и выходными воздухоотводящими устройствами связана с конструктивной и эксплуатационной сложностью использования электроавтоматики и использованием электроэнергии для
обеспечения собственной работы установки. К недостаткам можно также отнести невозможность использования установки такого типа для получения малых мощностей.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели является ветровая энергоустановка, имеющая ветротурбину в рабочем канале с конфузором на входе и диффузором на выходе, кинематически связанную вращающимся валом с электрогенератором, размещенным вне установки (RU, патент №2156885, F03D 3/04, Опубл. 27.09.2000 г.). Ветротурбина установлена в рабочем канале в едином блоке с диффузором и конфузором, а на ее оси установлен конический рассекатель воздуха с жестко закрепленными на его поверхности направляющими пластинами для придания ветровому потоку вращения под определенным углом.
Недостаток данной энергоустановки заключается в том, что при использовании ветротурбины, установленной в рабочем канале в едином блоке с диффузором и конфузором, и наличии на ее оси конического рассекателя воздуха с жестко закрепленными на его поверхности направляющими пластинами не обеспечивается достижение высокой скорости ветрового потока в рабочем канале, что в свою очередь отрицательно сказывается на эффективности отбора ветровой мощности (ветровом к.п.д.). Кроме того, размещение электрогенератора вне установки требует использования в рабочем канале различных узлов, например конической зубчатой пары, изменяющих направление вала с горизонтального на вертикальное, что приводит к повышению сопротивления ветровому потоку в рабочем канале, а, следовательно, к снижению его скорости.
В основу полезной модели положена задача, заключающаяся в повышении скорости ветрового потока в рабочем канале ветрогенератора, что позволит повысить эффективность отбора ветровой мощности (ветровой к.п.д.).
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что ветрогенератор, включающий установленную в рабочем канале в едином блоке с диффузором и конфузором ветротурбину, связанную вращающимся валом с электрогенератором, и направляющие пластины для придания ветровому потоку вращения под определенным углом, снабжен концевым обтекателем, выполненным в виде двух конусов, обращенных друг к другу основаниями, и установленным относительно диффузора с образованием кольцевого диагонального канала и возможностью перемещения относительно него в продольном направлении, а направляющие пластины установлены на входе в конфузор, при этом электрогенератор
размещен в концевом обтекателе. Образующие конусов обтекателя могут быть как прямыми, так и криволинейными.
Наличие концевого обтекателя, выполненного в виде двух конусов, обращенных друг к другу основаниями, и установленного относительно диффузора с образованием кольцевого диагонального канала и возможностью перемещения относительно него в продольном направлении, и при этом установка направляющих пластин на входе в конфузор и размещение электрогенератора в концевом обтекателе обеспечивает повышение скорости ветрового потока в рабочем канале ветрогенератора, способствуя тем самым повышению эффективности отбора ветровой мощности (ветрового к.п.д.).
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами. На фиг.1 изображен ветрогенератор, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - ветрогенератор, вид сбоку; на фиг.4 - ветротурбина.
Ветрогенератор содержит ветротурбину 1, установленную в рабочем канале в едином блоке с конфузором 2 и диффузором 3, направляющие пластины 4 для придания ветровому потоку вращения под определенным углом, и концевой обтекатель 5, выполненный в виде двух конусов, обращенных друг к другу основаниями. Направляющие пластины 4 установлены на входе в конфузор 2. Ветротурбина связана вращающимся валом 6 с электрогенератором 7. Концевой обтекатель 5 установлен относительно диффузора 3 с образованием кольцевого диагонального канала и возможностью перемещения относительно него в продольном направлении. Перемещение концевого обтекателя 5 в продольном направлении относительно диффузора 3 обеспечивает оптимизацию параметров ветрогенератора. Электрогенератор 7 размещен в концевом обтекателе 5. Ротор (не показан) электрогенератора 7 закреплен на валу 6, а его статор (не показан) - на концевом обтекателе 5.
Ветрогенератор работает следующим образом.
Наружный воздух проходит установленные на входе в конфузор 2 направляющие пластины 4, получив вращательное движение, входит в конфузор 2 и за счет уменьшения сечения конфузора 2 уплотняется и преобразуется в высокоскоростной вращающийся воздушный поток, который попадает на лопатки ветротурбины 1. Попав на лопатки ветротурбины 1, воздушный поток приводит ее во вращение, приводя тем самым во вращение ротор, закрепленный на валу 6, относительно статора, закрепленного на концевом обтекателе 5. Отработанный воздушный поток, пройдя ветротурбину 1, попадает в диффузор 3. Благодаря наличию
кольцевого диагонального канала, образованного концевым обтекателем 5 и диффузором 3, за лопатками ветротурбины 1 создается разрежение и обеспечивается ускоренный отвод отработанного воздушного потока из диффузора 3, способствуя тем самым повышению скорости воздушного потока в рабочем канале. При этом оптимизация параметров ветрогенератора осуществляется перемещением концевого обтекателя 5 в продольном направлении относительно диффузора 3. Концевой обтекатель 5, выполненный в виде двух конусов, обращенных друг к другу основаниями, служит не только для образования кольцевого диагонального канала, но и обеспечивает ликвидацию срывных эффектов. Образующие конусов могут быть как прямыми, так и криволинейными.
Конструкция ветрогенератора повышает эффективность отбора ветровой мощности (ветровой к.п.д.) до 34-37% при различных скоростях ветра (от 1 м/сек до 15 м/сек). Конструкция безопасна в рабочих режимах для обслуживающего персонала и случайных птиц, а также обладает пониженным уровнем шума и отсутствием низкочастотных акустических колебаний. Ветрогенератор может быть установлен на крышах зданий, вблизи непосредственных потребителей получаемой энергии.