Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Вітрова теплоелектростанція, що містить вітродвигун з вертикальним передавальним валом, на якому встановлений електрогенератор, а також індукційний теплогенератор, гідравлічну помпу, теплоакумулятор, яка відрізняється тим, що додатково містить акумуляторну батарею та два електронних регулятори, через один з яких акумуляторна батарея зв'язана з електрогенератором, а через другий - з електромагнітним індуктором індукційного теплогенератора, який розміщено на його статорі, ротор індукційного теплогенератора, що з'єднаний з вертикальним передавальним валом, виконаний феромагнітним та розташований в резервуарі з теплоносієм, на поверхню ротора, яка обернена до електромагнітного індуктора, нанесено шар немагнітного струмопровідного матеріалу, гідравлічна помпа встановлена між індукційним теплогенератором та теплоакумулятором.

Текст

Реферат: Винахід належить до галузі вітроенергетики, а саме - до вітроустановок, що виробляють як електричну, так і теплову енергії. Вітрова теплоелектростанція містить вітродвигун з вертикальним передавальним валом, на якому встановлений електрогенератор і індукційний теплогенератор, гідравлічну помпу, теплоакумулятор, акумуляторну батарею та два електронних регулятори. Через один з регуляторів акумуляторна батарея зв'язана з електрогенератором, а через другий - з електромагнітним індуктором індукційного теплогенератора, який розміщено на його статорі. Феромагнітний ротор індукційного теплогенератора розташований в резервуарі з теплоносієм. На поверхні ротора, обернененій до електромагнітного індуктора, є шар немагнітного струмопровідного матеріалу. Винахід сприяє більш повному використанню енергії вітру з перетворенням її в електричну та/або в теплову за потреби. UA 105743 C2 (12) UA 105743 C2 UA 105743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі вітроенергетики, а саме - до вітроустановок, в яких з енергії вітру може вироблятися як електрична, так і теплова енергії. Відома вітрова теплоелектростанція, яка містить вітроагрегат з вертикальним валом, на якому встановлено теплогенератор, виконаний у вигляді крильчатки з лопатками, зануреними у резервуар з водою, а також електрогенератор, електрично з'єднаний з резервуаром. Резервуар виконано у вигляді теплового акумулятора, захищеного тепловою ізоляцією. Частина отриманої водою в резервуарі теплової енергії використовується безпосередньо для опалення та гарячого водопостачання, а частина перетворюється в електричну енергію [RU 2142573 СІ, F03D 9/00, 1999]. Основним недоліком такої теплоелектростанції є низька енергетична ефективність перетворення енергії вітру в теплову енергію. Найближчою до вітрової теплоелектростанції, що заявляється, є вітрова теплоелектростанція, яка містить вітродвигун, передавальний вал, електрогенератор, теплоакумулятор та індукційний теплогенератор, на вихідному кінці вала якого встановлено гідравлічну помпу, занурену в теплоакумулятор. На зовнішній стороні корпуса індукційного теплогенератора виконано спіральну канавку, верхній кінець якої з'єднано з вихідним патрубком помпи, а нижній кінець - з вихідною трубою, опущеною в теплоакумулятор [UA 91934 С2, F03D 9/00, Н05В 6/00, 2009]. Однак у цій вітровій теплоелектростанції неможливо досягнути високого коефіцієнта використання енергії вітру. Це пов'язано з розміщенням індуктора на рухомій частині установки - роторі, тоді як теплота генерується на нерухомій частині - статорі. У такому випадку індуктор є магнітоелектричним (на постійних магнітах), а отже, нерегульованим. Через різні закономірності аеродинамічних та електромагнітних процесів не забезпечується оптимальне для кожної швидкості вітру механічне навантаження вітродвигуна та його оптимальна частота обертання, при котрій від вітру отримується максимальна потужність. Також через постійне збудження теплогенератора від нерегульованого індуктора неможливо відімкнути канал генерування теплоти у випадку першочергової необхідності в генеруванні електроенергії, що знижує функціональні можливості вітрової теплоелектростанції. В основу винаходу поставлено задачу створити вітрову теплоелектростанцію, в якій введення нових елементів та зв'язків між ними забезпечило би високий коефіцієнт використання енергії вітру, а також розширило функціональні можливості теплоелектростанції: перетворювати енергію вітру або в електричну, або в теплову чи одночасно і в електричну, і в теплову у необхідній пропорції. Поставлена задача вирішується тим, що у вітровій теплоелектростанції, яка містить вітродвигун з вертикальним передавальним валом, на якому встановлений електрогенератор, а також індукційний теплогенератор, гідравлічну помпу та теплоакумулятор, згідно з винаходом, додатково встановлено акумуляторну батарею та два електронних регулятори, через один з яких акумуляторна батарея зв'язана з електрогенератором, а через другий - з електромагнітним індуктором індукційного теплогенератора, який розміщено на його статорі, ротор індукційного теплогенератора, що з'єднаний з вертикальним передавальним валом, виконаний феромагнітним та розташований в резервуарі з теплоносієм, на поверхню ротора, яка обернена до електромагнітного індуктора, нанесено шар немагнітного струмопровідного матеріалу, гідравлічна помпа встановлена між індукційним теплогенератором та теплоакумулятором. Акумуляторна батарея служить накопичувачем виробленої надлишкової електричної енергії, а також забезпечує електричне живлення електромагнітного індуктора теплогенератора. У даному індукційному теплогенераторі місця встановлення індуктора і генерування теплоти змінено: індуктор розміщений на статорі, а теплота виділяється на роторі. Це дає змогу використати стаціонарний індуктор електромагнітного типу і надійно електрично заживити його. Виконання електромагнітного індуктора у вигляді полюсів з почерговою зміною їх полярності забезпечує замикання різнополярного магнітного потоку, створюваного полюсами при проходженні по їх котушках постійного електричного струму, через сусідні ділянки тіла феромагнітного ротора індукційного теплогенератора, забезпечуючи в роторі знакозмінну індукцію магнітного поля. Нанесення на поверхню ротора, яка обернена до електромагнітного індуктора, шару немагнітного струмопровідного матеріалу сприяє підвищенню ККД індукційного теплогенератора та зменшенню розмірів електромагнітного індуктора. Застосування двох електронних регуляторів дає змогу регулювати генерування електричної і теплової потужностей таким чином, щоб при кожній швидкості вітру забезпечити оптимальне навантаження вітроустановки, при якому від вітру отримуватиметься максимальна енергія. 1 UA 105743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Ними ж здійснюється потрібне відключення електричного і теплового каналів генерування енергії. Використання в індукційному теплогенераторі невеликого резервуара з теплоносієм дає змогу відбирати останнім теплоту від рухомого ротора, де вона генерується, та швидко нагрівати теплоносій в резервуарі. За допомогою гідравлічної помпи здійснюється передача теплоти з резервуара в теплоакумулятор, який розміщується поблизу споживачів теплоти, наприклад, в приміщенні, де забезпечується гаряче водопостачання. Все це впливає на підвищення енергетичної ефективності і на розширення функціональних можливостей вітрової теплоелектростанції: перетворення енергії вітру або в електричну, або в теплову чи одночасно і в електричну, і в теплову у необхідній пропорції. На фіг. 1 зображено вітрову теплоелектростанцію, на фіг. 2 - індукційний теплогенератор. Вітрова теплоелектростанція містить вітродвигун 1, вертикальний передавальний вал 2, з'єднаний з валом вітродвигуна 1, електрогенератором 3 та індукційним теплогенератором 4. Електричний генератор 3 через електронний регулятор 5 з'єднаний з акумуляторною батареєю 6. Через електронний регулятор 7 акумуляторна батарея 6 з'єднана з електромагнітним індуктором 11, що розміщений на ярмі 10 статора індукційного теплогенератора 4 у вигляді окремих полюсів з почерговою зміною їх полярності. Ротор 13 індукційного теплогенератора 4, виконаний з феромагнітного матеріалу, жорстко зв'язаний з передавальним валом 2 та занурений у резервуар з теплоносієм 12. На поверхні ротора 13, яка обернена до електромагнітного індуктора 11, нанесено шар немагнітного струмопровідного матеріалу 14. Індукційний теплогенератор 4 покритий теплоізоляційним кожухом 17. Гідравлічна помпа 8 за допомогою вхідного патрубка 15 та вихідного патрубка 16 зв'язує між собою резервуар з теплоносієм 12 та теплоакумулятор 9. Вітрова теплоелектростанція працює наступним чином. Вітровий потік обертає вітродвигун 1, який в свою чергу приводить в рух вертикальний передавальний вал 2 електрогенератора 3 та індукційного теплогенератора 4. Електрична енергія, що генерується в електрогенераторі З, за допомогою електронного регулятора 5 передається до акумуляторної батареї 6. Через електронний регулятор 7 електромагнітний індуктор 11, що розміщений на статорі 10 індукційного теплогенератора 4, отримує живлення постійним струмом від акумуляторної батареї 6. Магнітний потік, який створюється різнополярними полюсами електромагнітного індуктора 11, замикається через зубці кожних двох сусідніх полюсів, ярмо 10 та феромагнітний ротор 13 з нанесеним на його поверхню немагнітним струмопровідним шаром 14. При цьому в окремих ділянках тіла ротора 13 та немагнітного струмопровідного шару 14 індукція створеного магнітного поля змінюється за величиною і знаком. При обертанні ротора 13 в окремих ділянках його тіла та немагнітного струмопровідного шару 14 магнітне поле починає змінюватися, що спричинятиме генерування електрорушійних сил, які, в свою чергу, породять вихрові струми. В результаті протікання останніх в роторі 13 та особливо в немагнітному струмопровідному шарі 14, через його високу питому електропровідність виділятиметься теплота Джоуля. Практично уся механічна енергія, що приводить в рух ротор 13, перетворюється в теплоту, яка нагріває теплоносій в резервуарі 12. За допомогою гідравлічної помпи 8, яка може працювати у двопозиційному режимі, нагрітий теплоносій через вихідний патрубок 16 потрапляє в теплоакумулятор 9 і, віддавши теплоту останньому, повертається через вхідний патрубок 15 в резервуар 12. Шляхом регулювання електричного навантаження електрогенератора 3 за допомогою електронного регулятора 5 та регулювання струму збудження в електромагнітному індукторі 11 індукційного теплогенератора 4 за допомогою електронного регулятора 7 можна при будь-якій швидкості вітру забезпечувати такий оптимальний момент навантаження на передавальному валу 2, при якому вітродвигун 1 забиратиме від вітру максимально можливу потужність. При цьому співвідношення між електричною та тепловою потужностями може бути різним, аж до повного відключення одного з каналів генерування енергії, в залежності від потреби споживача. Отже, застосування такої вітрової теплоелектростанції дає змогу максимально використати вітровий потенціал для отримання як електричної, так і теплової енергії у потрібному їх співвідношенні. 2 UA 105743 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Вітрова теплоелектростанція, що містить вітродвигун з вертикальним передавальним валом, на якому встановлений електрогенератор, а також індукційний теплогенератор, гідравлічну помпу, теплоакумулятор, яка відрізняється тим, що додатково містить акумуляторну батарею та два електронних регулятори, через один з яких акумуляторна батарея зв'язана з електрогенератором, а через другий - з електромагнітним індуктором індукційного теплогенератора, який розміщено на його статорі, ротор індукційного теплогенератора, що з'єднаний з вертикальним передавальним валом, виконаний феромагнітним та розташований в резервуарі з теплоносієм, на поверхню ротора, яка обернена до електромагнітного індуктора, нанесено шар немагнітного струмопровідного матеріалу, гідравлічна помпа встановлена між індукційним теплогенератором та теплоакумулятором. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: H05B 6/10, F03D 9/02

Мітки: вітрова, теплоелектростанція

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-105743-vitrova-teploelektrostanciya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Вітрова теплоелектростанція</a>

Подібні патенти