RU2018030C1

RU2018030C1 - Windmill

Info

Publication number: RU2018030C1
Application number: SU914899238A
Authority: RU
Inventors: Чеслав-Константин Альбинович Будревич
Original assignee: Чеслав-Константин Альбинович Будревич
Priority date: 1991-01-03
Filing date: 1991-01-03
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: wind power engineering. SUBSTANCE: windmill has tower 1 swinging head 2 with horizontal shaft 3 and front and back two-blade wind wheels 4 and 8 respectively located on the ends of shaft 3 at different distances from the axis of tower 1 for rotation into opposite directions, and which are kinematically connected to generator 5 which, in turn, has cone gear 6 on the output shaft. The front wind wheel is connected to the generator shaft through shaft 3 and its cone gear 7 engageable with gear 6, and back wind mill 8 - through wheel hub 9 and its cone gear 10 engageable with gear 6. Gears 7 and 10 are of the same diameter. A rotation speed stabilizer provides continuous speed of rotation of the wind wheels and the voltage of generator 5 when the wind velocity is higher than the rated one or when the normal load of the generator decreases. EFFECT: improved structure. 2 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую и обеспечения энергией различных потребителей. The invention relates to wind energy and can be used to convert wind energy into electrical energy and providing energy to various consumers.

Известен ветродвигатель, содержащий размещенную на башне поворотную головку с установленным на горизонтальном валу лопастным ветроколесом, кинематически связанным с генератором. A wind turbine is known, comprising a rotary head located on a tower with a bladed wind wheel mounted on a horizontal shaft kinematically connected to a generator.

Недостатком такого ветродвигателя является относительно невысокий КПД. The disadvantage of such a wind turbine is the relatively low efficiency.

Известен ветродвигатель, содержащий размещенную на башне поворотную головку с установленным на горизонтальном валу ветроколесом, имеющим поворотные радиальные лопасти, генератор, кинематически связанный с ветроколесом посредством конических шестерен, закрепленных соответственно на поворотной головке, выходном валу генератора и горизонтальном валу, стабилизатор частоты вращения. A wind turbine is known, comprising a rotary head located on a tower with a wind wheel mounted on a horizontal shaft having rotary radial blades, a generator kinematically connected to the wind wheel by bevel gears mounted respectively on the rotary head, generator output shaft and horizontal shaft, and a speed regulator.

К недостатку такого ветродвигателя относится сравнительно малый КПД. The disadvantage of such a wind turbine is the relatively low efficiency.

Цель изобретения - увеличение КПД. The purpose of the invention is an increase in efficiency.

На фиг. 1 схематично изображен ветродвигатель, общий вид; на фиг. 2 - электрическая схема ветродвигателя. In FIG. 1 schematically shows a wind turbine, a general view; in FIG. 2 - electric circuit of a wind turbine.

Ветродвигатель содержит размещенную на башне 1 поворотную головку 2 с установленным на горизонтальном валу 3 ветроколесом 4, имеющим поворотные радиальные лопасти, генератор 5, кинематически связанный с ветроколесом 4 посредством конических шестерен 6, 7, закрепленных соответственно на поворотной головке 2, выходном валу генератора 5 и горизонтальном валу 3, стабилизатор частоты вращения. Ветродвигатель снабжен расположенным за башней 1 дополнительным ветроколесом 8, ступица 9 которого снабжена конической шестерней 10 и жестко связана с лопастями, втулкой 11 с конической шестерней 12 на одном из концов, при этом втулка 11 и ступица 9 установлены на горизонтальном валу 3 с возможностью вращения, ветроколеса 4, 8 установлены с возможностью вращения в противоположные стороны, лопасти переднего ветроколеса 4 снабжены общей осью 13, шестерни 7, 10 горизонтального вала 3 и ступицы 9 имеют равные диаметры и взаимодействуют с шестерней 6 вала генератора 5, стабилизатор частоты вращения выполнен в виде конической шестерни 14, закрепленной на оси 13 лопастей переднего ветроколеса 3 и взаимодействующей с конической шестерней 12 втулки 11, двухрядной магнитопроводной цилиндрической шестерни 15, укрепленной на другом конце втулки 11, электромагнита 16, катушка которого снабжена зубчатыми выступами 17, расположенными на ее внутренней поверхности, и расположена коаксиально цилиндрической шестерне 15, причем обмотки электромагнита 16 электрически связаны с генератором 5 при помощи выпрямителя 18, реле 19 и переменного резистора 20, ветроколеса 4, 8 выполнены двухлопастными. The wind turbine comprises a rotary head 2 located on the tower 1 with a wind wheel 4 mounted on a horizontal shaft 3, having rotary radial blades, a generator 5 kinematically connected to the wind wheel 4 by means of bevel gears 6, 7, respectively mounted on the rotary head 2, the output shaft of the generator 5 and horizontal shaft 3, speed stabilizer. The wind turbine is equipped with an additional wind wheel 8 located behind the tower 1, the hub 9 of which is equipped with a bevel gear 10 and is rigidly connected with the blades, the sleeve 11 with the bevel gear 12 at one of the ends, while the sleeve 11 and the hub 9 are mounted on a horizontal shaft 3 for rotation, the wind wheels 4, 8 are mounted to rotate in opposite directions, the blades of the front wind wheel 4 are provided with a common axis 13, the gears 7, 10 of the horizontal shaft 3 and the hub 9 have equal diameters and interact with the gear 6 of the shaft generator 5, the rotational speed stabilizer is made in the form of a bevel gear 14, mounted on the axis 13 of the blades of the front wind wheel 3 and interacting with the bevel gear 12 of the sleeve 11, a double-row spur gear 15 mounted on the other end of the sleeve 11, an electromagnet 16, the coil of which is equipped with gear protrusions 17 located on its inner surface, and is located coaxially to the cylindrical gear 15, and the windings of the electromagnet 16 are electrically connected to the generator 5 with the help of straighten For 18, relay 19 and variable resistor 20, wind wheels 4, 8 are made of two-blade.

Генератор 5 может быть связан с потребителями через контактные кольца, закрепленные на цапфе поворотной головки 2. The generator 5 can be connected with consumers through slip rings mounted on the axle of the rotary head 2.

Ветродвигатель работает следующим образом. The wind turbine operates as follows.

Вследствие того, что переднее ветроколесо 4 расположено от оси башни 1 на меньшем расстоянии, чем заднее ветроколесо 8, ветер, действующий сбоку на оба ветроколеса, поворачивает их вокруг башни 1 вместе с головкой 2 пока горизонтальный вал 3 не установится параллельно направлению ветра. После этого ветер вращает колесо 4, 8 в противоположные стороны, так как их лопасти наклонены к плоскости вращения в разные стороны. Вращение ветроколес передается шестерне 6 выходного вала генератора 5 от переднего ветроколеса 4 через горизонтальный вал 3 и его коническую шестерню 7, а от заднего ветроколеса 8 - через его ступицу 9 и ее коническую шестерню 10, имеющую одинаковый диаметр с шестерней 7. Due to the fact that the front wind wheel 4 is located from the axis of the tower 1 at a shorter distance than the rear wind wheel 8, the wind, acting sideways on both wind wheels, rotates them around the tower 1 together with the head 2 until the horizontal shaft 3 is established parallel to the wind direction. After that, the wind rotates the wheel 4, 8 in opposite directions, since their blades are inclined to the plane of rotation in different directions. The rotation of the wind wheels is transmitted to the gear 6 of the output shaft of the generator 5 from the front wind wheel 4 through the horizontal shaft 3 and its bevel gear 7, and from the rear wind wheel 8 through its hub 9 and its bevel gear 10, which has the same diameter with the gear 7.

Выработанный генератором 5 ток поступает к потребителям через контактные кольца на цапфе поворотной головки 2. Если скорость ветра равна или больше расчетной, а генератор 5 имеет постоянную номинальную нагрузку или она уменьшается, то стабилизатор частоты вращения обеспечивает постоянство напряжения генератора 5 путем изменения положения плоскостей лопастей переднего ветроколеса относительно направления ветра. В этих случаях при малейшем повышении частоты вращения ветроколес и напряжения генератора 5, катушка реле 19, подключенная к генератору 5 через переменный резистор 20, замыкает контакты реле и ток от генератора, пройдя через выпрямитель 1 и контакты реле, поступает в обмотки электромагнита 16. Магнитное поле, созданное током в обмотках, проходя через зубчатые выступы 17 катушки электромагнита 16 и воздушные зазоры, замыкается в двухрядной цилиндрической шестерне 15 и тормозит или останавливает ее вращение вместе со втулкой 11 шестерней 12 относительно горизонтального вала 3, а шестерня 14 на общей оси 13 лопастей переднего ветроколеса 4, взаимодействующая с шестерней 12, поворачивает лопасти переднего ветроколеса 4 и устанавливает их в положение, при котором ветер перестает вращать ветроколесо с горизонтальным валом 3 и его коническая шестерня 7 тормозит вращение шестерни 6 вала генератора 5 со стороны заднего ветроколеса 8. В результате частота вращения вала генератора 5 и напряжение его быстро снижаются до нормального, при котором реле 19 размыкает свои контакты, электромагнит 16 обесточивается и лопасти переднего ветроколеса снова устанавливаются в рабочее положение. The current generated by the generator 5 is supplied to consumers through contact rings on the axle of the rotary head 2. If the wind speed is equal to or greater than the calculated one, and the generator 5 has a constant nominal load or it decreases, then the speed regulator ensures constant voltage of the generator 5 by changing the position of the planes of the front vanes wind wheels relative to the direction of the wind. In these cases, with the slightest increase in the frequency of rotation of the wind wheels and the voltage of the generator 5, the relay coil 19 connected to the generator 5 through a variable resistor 20 closes the relay contacts and current from the generator, passing through rectifier 1 and relay contacts, enters the electromagnet 16. Magnetic the field created by the current in the windings, passing through the gear tabs 17 of the electromagnet coil 16 and the air gaps, closes in a double-row cylindrical gear 15 and slows down or stops its rotation together with the sleeve 11 of the gear 12 relate flax of the horizontal shaft 3, and the gear 14 on the common axis 13 of the blades of the front wind wheel 4, interacting with the gear 12, turns the blades of the front wind wheel 4 and sets them in a position in which the wind stops rotating the wind wheel with the horizontal shaft 3 and its bevel gear 7 slows down the rotation gears 6 of the shaft of the generator 5 from the rear wind wheel 8. As a result, the frequency of rotation of the shaft of the generator 5 and its voltage quickly decrease to normal, at which the relay 19 opens its contacts, the electromagnet 16 ivaetsya and the propeller blades of the front set back into position.

Когда скорость ветра становится ниже расчетной, для поддержания постоянства частоты и напряжения тока генератора 5 требуется снижение его нагрузки. Это выполняют известные автоматически действующие приборы, включенные в сеть генератора. When the wind speed becomes lower than the calculated one, in order to maintain the frequency and voltage of the generator 5 constant, the load must be reduced. This is done by well-known automatically operating devices included in the generator network.

Claims

A wind turbine containing a rotary head located on a tower with a wind wheel mounted on a horizontal shaft having rotary radial blades, a generator kinematically connected to the wind wheel by bevel gears mounted respectively on the rotary head, generator output shaft and horizontal shaft, a speed regulator, characterized in that, in order to increase efficiency, the wind turbine is equipped with an additional wind wheel located behind the tower, the hub of which is equipped with a conical neck the thorns are rigidly connected with the blades, the sleeve with a bevel gear at one end, while the sleeve and hub are mounted on the horizontal shaft for rotation, the wind wheels are mounted for rotation in opposite directions, the front wind wheel blades are provided with a common axis, horizontal shaft gears and hubs have equal diameters and interact with the gear of the generator shaft, the speed regulator is made in the form of a bevel gear fixed to the axis of the front wind wheel blades and interact an electromagnet, the coil of which is equipped with gear protrusions located on its inner surface, and is located coaxially to the cylindrical gear, the electromagnet windings being electrically connected to the generator by means of a rectifier, a relay, and variable resistor, and the wind wheels are made of two-blade.