ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована для ветроэнергетических установок.
Известна ветроэнергетическая установка, имеющая ветроколесо, генератор, руль и систему регулирования ветроколеса (Патенты RU 2064603 «Ветроэнергетическая установка», кл. F03D 5/00 от 27.07.96.).
В этой установке, для ограничения мощности выдаваемой установкой при скоростях ветра выше расчетной, используется вертикальное смещение оси ветроколеса. Однако в данной установке не предусмотрено регулирование мощности подключаемой к установке нагрузки при изменяющихся скоростях ветра, а это приводит к снижению эффективности работы установки.
Наиболее близкой установкой выбранной в качестве прототипа является установка, оснащенная лопатой, установленной на ее головке и вынесенной за пределы поверхности сметаемой ветроколесом. На другой стороне головки установлена пружина, прикрепленная своими концами к рычагу и рулю, шарнирно соединенному с головкой ветродвигателя (Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветросиловые установки. Сельхозиздат, 1957, с.64-71). В этой установке для ограничения мощности при скоростях ветра выше расчетной, применяется вывод ветроколеса из-под ветра посредством подпружиненной лопаты, с использованием улитки имеющей фигурный профиль. В установке не предусмотрено регулирование мощности подключаемой к установке нагрузки при изменяющихся скоростях ветра и, кроме того, не предусмотрено отключение при скоростях ветра выше допустимой, что может приводить к перегрузкам и поломкам.
Технический результат от предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении равномерности подключения нагрузки к генератору в зависимости от скорости ветра, что позволяет потребителю рационально использовать вырабатываемую генератором энергию, и защищает установку от перегрузок и поломок при скорости ветра выше допустимой, что повышает надежность и эффективность работы этой установки.
Это достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая поворотную головку, ветроколесо, генератор, руль и систему управления с инвертором, снабжена системой управления, которая подключена к индивидуальному источнику питания и имеет регулятор нагрузки, состоящий из ряда последовательно установленных контактов, ползун, один конец которого тросиком соединен с валом вспомогательного ветроколеса, а второй конец пружиной соединен с натяжителем, имеющим фиксатор, причем ползун и натяжитель выполнены из труб прямоугольного сечения и установлены в направляющей трубе прямоугольного сечения; на каркасе поворотной головки установлен концевой выключатель контроля положения руля, а руль шарнирно соединенный с головкой, имеет рычаг, который с одной стороны тросиком соединен с валом электроуправляемой подпружиненной муфты сцепления, которая через самотормозящийся червячный редуктор соединена с электродвигателем, а с другой стороны соединен с пружиной возврата.
На фигуре показана ветроэнергетическая установка.
Установка имеет поворотную головку 1, на которой установлен генератор 2 с ветроколесом 3 и руль 4, соединенный через шарнир 5 с головкой 1. Система управления установки имеет инвертор И, индивидуальный источник питания аккумуляторную батарею АБ1 и регулятор нагрузки 6. Регулятор состоит из ряда последовательно установленных контактов К1, К2, К3 и К4, ползуна 7 соединенного с натяжителем 8 пружиной 9 и вспомогательного ветроколеса 10, вал 11 которого соединен тросиком 12 с ползуном 7. Натяжитель 8 стопорится фиксатором 13. Ползун 7 и натяжитель 8 выполнены из труб прямоугольного сечения и установлены в направляющей трубе 14 прямоугольного сечения. На каркасе поворотной головки 1 установлен концевой выключатель ВК1 контроля положения руля 4. Руль 4 имеет рычаг 15, который с одной стороны тросиком 16 соединен с валом 17 муфты сцепления 18, которая установлена на валу червячного самотормозящего редуктора (на схеме не показан) и подключена к электродвигателю 19. С другой стороны рычаг 15 соединен с пружиной возврата 20. Муфта 18 электроуправляемая, имеет электрическую тяговую катушку 21 и пружину 22.
н.з.
н.з.
Электрическая схема управления имеет контактные кольца 23 и 24, которые установлены на неподвижной трубе 25 и изолированы от нее. Кольцо 23 через подвижный контакт соединено с генератором 2, а кольцо 24 через свой подвижный контакт соединено с тяговой катушкой 21 и, через нормально закрытый контакт ВК1 концевого выключателя ВК1, с электродвигателем 19. Положительная клемма генератора 2 через подвижный контакт, кольцо 23 и инвертор И, а также через диоды Д1 и Д2 соединена с положительными клеммами аккумуляторных батарей АБ1 и АБ2, катушкой реле Р и нагрузками H1 и Н2. Кольцо 24 через нормально закрытый контакт Р реле Р и тумблер Т соединено с положительной клеммой индивидуального источника питания АБ1.
Работает установка следующим образом.
При выключенном тумблере Т и отсутствии ветра ветроколесо 3 и вспомогательное ветроколесо 10 неподвижны. Вал генератора 2 не вращается и не вырабатывает электрический ток. Пружина 9 оттягивает ползун 7 в крайнее правое положение разрывая контакты К1, К2, К3 и К4. Батарея АБ2, нагрузки H1, Н2 и катушка реле Р1 отключены. Индивидуальный источник питания аккумуляторная батарея АБ1 должна быть заряжена. Электродвигатель 19 и тяговая катушка 21 муфты 18 обесточены. Пружиной 22 вал 17 муфты 18 отсоединен от приводного вала редуктора электродвигателя 19.
Силой возвратной пружины 20 руль 4 разворачивается на шарнире 5 в плоскость параллельную плоскости вращения винта 3. При этом через рычаг 15 тросик 16 разматывается с вала 17 муфты сцепления 18. Контакты концевого выключателя ВК1 и реле Р замкнуты.
При включении тумблера Т электрический ток от батареи АБ1 поступает через замкнутый контакт реле Р на контакт 24 на включение тяговой катушки 21 и, через замкнутый контакт концевого выключателя ВК1 на включение электродвигателя 19. Включается муфта сцепления 18 и вращение электродвигателя 19 через редуктор передается на вал 17. При вращении вала 17 тросик 16 наматывается на его поверхность и через рычаг 15 поворачивает руль 4 до упора в концевой выключатель ВК1. При этом его нормально замкнутые контакты разрываются и электродвигатель 19 отключается. Выходной вал самотормозящегося червячного редуктора останавливается, и тросик 16 находится в натянутом состоянии посредством пружины 20.
При появлении ветра поворотная головка 1 самоустанавливается в потоке ветра так, что плоскость вращения ветроколеса 3 становится перпендикулярной этому потоку. Одновременно этим потоком ветра осуществляется вращение вала 11 вспомогательного ветроколеса 10. Если сила ветра достаточна для преодоления силы пружины 9, то происходит вращение вала 11 и намотка тросика 12 на этот вал. Тросик 12 увлекает за собой ползун 7 и происходит последовательное включение контактов К1, К2, К3 и К4. Число включенных контактов зависит от скорости ветра и может быть изменено за счет натяжения пружины 9 посредством изменения положения натяжителя 8 в трубе 14 с последующей фиксацией этого натяжения фиксатором 13.
При соприкосновении наклонного выступа ползуна 7 с контактом К1 происходит включение на нагрузку батареи АБ2, а затем при возрастании скорости ветра ползун последовательно контактами К2 и К3 включает в работу соответственно нагрузки H1 и Н2.
н.з.
Как только скорость ветра достигнет предельно допустимого значения происходит замыкание ползуном 7 контакта К4, включение катушки реле Р и размыкание его контакта Р. При этом обесточивается катушка 21 тягового реле и пружиной 22 отключается муфта 18, а ее вал 17 под действием силы натяжения пружины 20 растормаживается, что приводит к повороту руля 4 в нерабочее положение. За счет поворота головки 1 плоскость вращения ветроколеса 3 становится параллельной направлению потока ветра и ветроколесо останавливается. Прекращается выработка электроэнергии генератором 2.
На время, когда скорость ветра превышает допустимую и отключается генератор 2, происходит разрядка батареи АБ2 на нагрузки H1 и Н2, то есть потребитель какое-то время будет обеспечиваться энергией за счет энергии, накопленной в батарее АБ2.
Последовательное подключение к генератору 2 нагрузки в зависимости от скорости ветра через контакты K1, K2 и К3, которое обеспечивается регулятором нагрузки 6 позволяет потребителю рационально использовать вырабатываемую генератором энергию и, тем самым, повысить эффективность работы установки.
Включение через контакт К4 системы вывода ветроколеса из под ветра обеспечивает защиту установки от перегрузок и поломок при скорости ветра превышающей допустимое значение.