ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РАБОТЫ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к учебной технике и, в частности, к стендам для проведения лабораторных исследований процессов преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию, и может быть использована при обучении студентов и учащихся в высших, средних и начальных профессиональных образовательных учреждениях.
Известен лабораторный стенд для изучения работы ветроэнергетической установки «Тренажер ветроэнергетической установки с аэродинамической трубой DL WIND-В», изображение и описание которого приведено на сайте www.delorenzogroup.com итальянской фирмы «DE LORENZO» (Милан).
Данный лабораторный стенд для изучения рабочих характеристик ветроэнергетической установки содержит аэродинамическую трубу разомкнутого типа с закрытой рабочей частью, внутри которой закреплены вентилятор, снабженный блоком регулирования скорости вращения, анемометр, ветроагрегат с горизонтальной осью вращения, состоящий из ветроколеса и механически связанного с ним электрического генератора, и подключенный к генератору блок нагрузки и измерения. Ветроколесо выполнено с возможностью изменения угла атаки лопастей в диапазоне ±30°.
Недостатком известного лабораторного стенда для изучения работы ветроэнергетической установки является ограниченность его функциональных возможностей, обусловленная конструктивными особенностями аэродинамической трубы разомкнутого типа с закрытой рабочей частью. Выполнение рабочей части закрытой с жестко закрепленным внутри нее ветроагрегатом не позволяет исследовать рабочие характеристики ветроэнергетической установки с различными ветроагрегатами, имеющими разную форму, размеры и число лопастей ветроколеса, разные типы электрического генератора, а также с ориентацией оси ветроагрегата вертикально.
Таким образом, известный лабораторный стенд имеет ограниченные функциональные возможности.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей лабораторного стенда при изучении работы ветроэнергетической установки.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является обеспечение возможности исследовать рабочие характеристики ветроэнергетической установки с различными ветроагрегатами, имеющими разную форму, размеры и число лопастей ветроколеса, разные типы электрического генератора, а также различную ориентацию оси ветроагрегата.
Указанный результат достигается тем, что:
1. В известном лабораторном стенде для изучения работы ветроэнергетической установки, содержащем аэродинамическую трубу с закрепленным внутри нее вентилятором, снабженным блоком регулирования скорости вращения, размещенные в рабочей части аэродинамической трубы анемометр и ветроагрегат, состоящий из ветроколеса и механически соединенного с ним электрического генератора, подключенный к генератору блок нагрузки и измерения, согласно полезной модели, аэродинамическая труба стенда выполнена в виде трубы замкнутого типа с открытой рабочей частью.
2. В лабораторном стенде по п. 1, согласно полезной модели, аэродинамическая труба закреплена на вертикальной рамной конструкции.
3. В лабораторном стенде по п. 1, согласно полезной модели, ветроагрегат и блок нагрузки и измерения установлены на полке, подвешенной на шпильках к вертикальной рамной конструкции.
Выполнение аэродинамической трубы стенда в виде трубы замкнутого типа с открытой рабочей частью позволяет изменять ориентацию оси ветроагрегата на вертикальную, а также варьировать тип электрического генератора и характеристики ветроколеса. Это дает возможность исследовать рабочие характеристики ветроэнергетической установки с различными ветроагрегатами, имеющими разную форму, размеры и число лопастей ветроколеса, разные типы электрического генератора, а также различную ориентацию оси ветроагрегата, расширяя тем самым функциональные возможности стенда.
При этом аэродинамическая труба может быть закреплена на вертикальной рамной конструкции.
При этом ветроагрегат и блок нагрузки и измерения могут быть установлены на полке, подвешенной на шпильках к вертикальной рамной конструкции.
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому стенду новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.
Заявляемый лабораторный стенд для изучения работы ветроэнергетической установки обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что:
1) аэродинамическая труба стенда выполнена в виде трубы замкнутого типа с открытой рабочей частью,
2) аэродинамическая труба закреплена на вертикальной рамной конструкции,
3) ветроагрегат и блок нагрузки и измерения установлены на полке, подвешенной на шпильках к вертикальной рамной конструкции.
Заявляемый лабораторный стенд для изучения работы ветроэнергетической установки может найти широкое применение в качестве учебной техники для проведения лабораторных исследований процессов преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию, и может быть использован при обучении студентов и учащихся в высших, средних и начальных профессиональных образовательных учреждениях, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид лабораторного стенда.
Лабораторный стенд для изучения работы ветроэнергетической установки, представленный на чертеже, содержит аэродинамическую трубу 1 замкнутого типа с открытой рабочей частью 2, закрепленную на вертикальной рамной конструкции 3. Аэродинамическая труба 1 выполнена в форме буквы С, повернутой разомкнутой частью вверх. Открытая рабочая часть 2 расположена в середине верхней части С-образной аэродинамической трубы 1.
В нижнюю часть аэродинамической трубы 1 встроен вентилятор 4, снабженный блоком регулирования скорости вращения (на чертеже не показан). На выходе аэродинамической трубы 1 закреплен анемометр 5. На полке 6, подвешенной на шпильках к верхней части вертикальной рамной конструкции 3, установлены ветроагрегат 7 и блок 8 нагрузки и измерения.
Ветроагрегат 7 состоит из ветроколеса и механически соединенного с ним электрического генератора (на чертеже не показаны) и установлен на полке 6 таким образом, что ветроколесо находится в рабочей части 2 аэродинамической трубы 1. К генератору подключен блок 8 нагрузки и измерения, содержащий нагрузочный резистор и измерительные приборы (на чертеже не показаны).
Выполнение всех частей лабораторного стенда является традиционным и используются все части по прямому назначению.
Работа с лабораторным стендом осуществляется следующим образом.
Согласно прилагаемому методическому пособию и техническому описанию на полке 6 устанавливают ветроагрегат 7 с нужными характеристиками: формой, размерами, числом лопастей ветроколеса и углом атаки, с горизонтальной или вертикальной осью и нужным типом электрического генератора (синхронного или асинхронного). Подключают генератор к блоку 8 нагрузки и измерения.
Включают вентилятор 4 и по анемометру 5 определяют скорость потока воздуха в рабочей части 2 аэродинамической трубы 1. Изменяя скорость вращения вентилятора 4 с помощью блока регулирования скорости вращения, устанавливают нужную скорость потока воздуха, при которой изучают работу ветроагрегата 7 с помощью блока 8 нагрузки и измерения.
При этом поток воздуха, поступающий из открытого конца аэродинамической трубы 1 в ее рабочую часть 2 практически весь всасывается обратно в другой открытый конец трубы 1 и не циркулирует в лаборатории.
При необходимости исследования рабочих характеристик ветроэнергетической установки с другим ветроагрегатом 7, благодаря открытой рабочей части 2 аэродинамической трубы 1, на полке 6 устанавливают другой ветроагрегат 7 с другими характеристиками и проводят работу на стенде описанным выше образом.
Заявляемая полезная модель по сравнению с приведенным наиболее близким аналогом имеет более широкие функциональные возможности за счет обеспечения возможности исследования рабочих характеристик ветроэнергетической установки с различными ветроагрегатами, имеющими разную форму, размеры и число лопастей ветроколеса, разные типы электрического генератора, а также различную ориентацию оси ветроагрегата.
Кроме того, заявляемая полезная модель обеспечивает более комфортные условия работы на стенде, поскольку практически вся масса рабочего потока воздуха циркулирует внутри аэродинамической трубы, а не засасывается из помещения лаборатории и не выбрасывается обратно с большой скоростью, как в наиболее близком аналоге.