[go: up one dir, main page]

EA003784B1 - Wind energetic unit (weu) and wind power station (wps) - Google Patents

Wind energetic unit (weu) and wind power station (wps) Download PDF

Info

Publication number
EA003784B1
EA003784B1 EA200200694A EA200200694A EA003784B1 EA 003784 B1 EA003784 B1 EA 003784B1 EA 200200694 A EA200200694 A EA 200200694A EA 200200694 A EA200200694 A EA 200200694A EA 003784 B1 EA003784 B1 EA 003784B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
wind
rotor
generator
weu
stator
Prior art date
Application number
EA200200694A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200200694A1 (en
Inventor
Альберт Васильевич Болотов
Сергей Альбертович Болотов
Original Assignee
Альберт Васильевич Болотов
Сергей Альбертович Болотов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Альберт Васильевич Болотов, Сергей Альбертович Болотов filed Critical Альберт Васильевич Болотов
Publication of EA200200694A1 publication Critical patent/EA200200694A1/en
Publication of EA003784B1 publication Critical patent/EA003784B1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F03D3/0427—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels with converging inlets, i.e. the guiding means intercepting an area greater than the effective rotor area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/02—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

1. Wind energetic unit (WEU), including one or several cylindrical blocks installed in succession and concentrically on a vertical line, each of which comprises a stator with concave-convex plates and rotor with concave-convex blades, connected with the common for all blocks vertical shaft, the bottom end of which is connected to a rotor of the generator wherein in all blocks the rotors have a constant outside diameter, the ratio of outside diameters of stator and rotor is within the limits of 1.2 - 4.0, the number of blocks in the unit is 1-50 depending on the height of one block and wind conditions, and between the blocks in WEU there are gaps supplied with ring conic shields. 2. WEU as set forth in claim 1 wherein the rotors of all blocks comprise identical number of blades "Kr, determined by the formula: , where Dr - outside diameter of a rotor, D2 - diameter of a rotor along the internal ends of the blades, radial length of the rotor blade "l" is equal to distance between the blades, measured along the circle of middles of the rotor blades with a diameter and is determined by the formula with an accuracy of +-50 %, and the ratio of the outside diameter of the rotor and diameter of the internal ends of plates is = 1.05 + 3.5. 3. WEU as set forth in claim 2 wherein number of the stator plates "Ks" and the number of the rotor "KR" are connected by a ratio , and the cross sizes of the stator are determined by a ratio = 1.2 - 4, where Dbs - diameter of the stator along the outside ends of plates, Dint - diameter of the stator along the internal ends of plates. 4. WEU as set forth in claim 3 wherein the blocks are supplied with blowers, made in the form of additional concave-convex plates fixed on the outside ends of the stator plates. 5. WEU as set forth in claim 4 wherein each stator plate is attached by one plate of the blower, having a bend corresponding to the bend of the stator plate. 6. WEU as set forth in claim 5 wherein the stator comprises, at least, two complex units of connection with the blower, in which two plates of the blower are connected to one plate of the stator, having different radiuses of curvature and/or different directions of convexities, and the planes conducted through the plates of the blower in complex conjunctive units divide the block WEU to sectors taking in the wind load, with the formation between the mentioned planes of the sector aperture angles, where the sector aperture angles depend on a real wind rose and constitute for an one-vector wind rose the come to 180+210 degree , for two-vector - 150 - 170 degree , for three-vector - 60 - 140 degree individually for each sector of the block. 7. WEU as set forth in claims 1-6 wherein on it there is a multi-pole multi-operation gated direct current generator with voltage of 12-1000 V with the system of automatic control of excitation, for ensuring a constant voltage at change of wind power and possibility of using energy of short gusts, storms and hurricanes, and with system of analysis of state of electrical circuits protection, supplied with a protective output relay. 8. WEU as set forth in claim 7 wherein the generator is supplied with a mechanical brake of a rotor containing a brake disk, installed above the top cover of the generator fixed on the rotor and at the same time executing functions of a canopy for the generator, where the brake is supplied with a trigger actuated from the electric drive or manually. 9. WEU as set forth in claims 7 and 8 wherein it has control unit of the mode of operation of the generator including regulator of output capacity of the generator for ensuring nominal frequency of rotation of a rotor within the range of nnom = (0.3-0.7) nxx, where nxx - frequency of rotation of a rotor in idling running at the velocity of the wind in real conditions. 10. WEU as set forth in claim 9 wherein in the top part of blocks of WEU there have been installed vanes with the electromagnetic gauge of a vector of velocity of the wind and electrical anemometers for ensuring, together with the control unit of the generator operation conditions, long-term registration of wind activity and of the electric power generated. 11. WEU as set forth in claims 7-10 wherein it is supplied with an analyzer of loading the generator for regulating the number of porting consumers, or switching on a ballast load when it is impossible to connect consumers. 12. WEU as set forth in claims 7-11 wherein it has tachometer generator, connected with the rotor of the generator and relay of switching on - switching off the excitation of the generator, powered from the tachometer generator or from the residual voltage of the generator, for switching on the excitation of the generator at power bearing velocities of the wind. 13. WEU as set forth in claims 1-12 wherein it is installed on piles or on a platform. 14. WEU as set forth in claims 1-12 wherein it is installed on a raft in a reservoir. 15. Wind-power station (WPS), including several WEU wherein WEU as set forth in claims 1 -14 are used. 16. WPS as set forth in claim 15 wherein wind units (WEU) being included in WPS are connected with the neighboring WEU by rigid bundles for raising their stability, WEU are installed on supporting trestles, above which there have been placed their wind-mechanical parts from blocks with stators and rotors, and under the supporting trestles a machine hall is placed. 17. WPS as set forth in claim 16 wherein they are located in one or two lines with a distance between the units in a line at a distance (0.6-10) Dso, where Dso - outside diameter of the stator along the plates of the blower, depending on fluctuation of the direction and velocity of the wind, and the distance between the lines (0.8-10) Ds.n, where the, units of the second line are located in points corresponding to the middles of distances between the units of the first line. 18. WPS as set forth in claim 17 wherein WEU are located in groups along the closed contour in the amount of 3 or 5 or 7 groups being set at distances causing recovering the velocity of the wind flow passing through the groups ahead at the number of units 3, 5 or 7 in a group arranged in a staggered rows in accordance with a real rose of winds.

Description

Изобретение относится к энергетике и использованию энергии ветра для выработки электроэнергии, поступающей в энергетические системы, или использования для питания обособленных потребителей. Известен ряд типов ветроэнергетических агрегатов (ВЭА) и ветроэлектрических станций (ВЭС), включающих ВЭА с горизонтальными и вертикальными осями роторов, пропеллерного, барабанного и роторного типов [ВоЬей Оаксй (Нгад). \УтйкгаПап1адеп В.О. ТеиЬпег 81ийдай, 1993].

Однако практическое распространение получили лишь пропеллерные двух- и трехлопастные агрегаты. Они имеют сложные по конструкции лопасти, дорогой редуктор с большим передаточным числом, генератор, компьютер для управления положением лопастей и ориентированием колеса на ветер. Из-за большой массы ветроколеса и лопастей системы регулирования их положения не могут обеспечить правильное ориентирование колеса на ветер, быстро меняющий свои скорость и направление. В результате постоянного несоответствия установки положения лопастей и колеса направлению и скорости ветра по высоте коэффициент использования установленной мощности ВЭС не превышает 10-23%. В силу этого ветроэнергетика, основанная на использовании пропеллерных ВЭС, не может пока существовать без государственной поддержки и дотаций. Для получения возможности использования ветра любого направления известны конструкции ВЭА с вертикальным расположением лопастей, типа Дарье [КоЬей Оаксй (Нгад). \УтйкгаПап1адеп В.О. ТеиЬпег 81ийдай, 1993; 81едГпей Не1ег. \УтйкгаПап1адеп 1т №1хЬе1пеЬ. В.О. ТеиЬпег 81ийдай, 1996], ротор Савониуса [патент США № 413407, нач.кл.415-И, 1979], но и они, ввиду сложности, распространения не получили.

Известна виндроторная электростанция [патент Республики Казахстан № 3355 кл. Ρ 03Ό 3/4. Виндроторная электростанция БОНИ-В Бюл. № 2, 1996], агрегаты которой содержат модули, состоящие из цилиндрических роторов с объемными профильными лопатками и подвижных направляющих аппаратов, положение которых относительно направления ветра устанавливается флюгером. Для выработки энергии используются два или несколько генераторов, соединенных с валом ротора через разгонные муфты и механические передачи.

Но при использовании этого устройства практически отсутствует возможность оперативного управления положением направляющего аппарата на многомодульных станциях ввиду его большой массы, рабочее пространство ротора загружено объемными лопатками, что исключает возможность получения высокого коэффициента использования энергии ветра. Наличие разгонной муфты и механических передач усложняет и удорожает конструкцию.

Наиболее близкой к изобретению является виндроторная электростанция [патент Республики Казахстан № 5595 кл. Ρ 03Ό 3/4. Бюл. № 9, 1999], агрегаты которой состоят из виндроторных блоков или модулей, включающих цилиндрические направляющие аппараты и лопастные вертикальные виндроторы, сконструированные с использованием формулы Хелмана, соединенные с генераторной группой. Однако и это предложение имеет недостатки. Диаметры направляющих аппаратов и роторов модулей, а также количество лопаток в роторах модулей изменяются по высоте агрегата в соответствии с формулой Хелмана, которая не дает достоверных результатов в реальных условиях и не охватывает всего многообразия условий эксплуатации ветроэлектростанций в приземном слое воздушного потока, а различие размеров и конструкций роторов в одном агрегате усложняет изготовление и увеличивает стоимость ВЭС. Кроме того, в виндроторной ВЭС предусматривается многорядная установка ветроагрегатов в плотных параллельных рядах, что затрудняет возможность эффективного использования энергии ветрового потока при многовекторной розе ветров, когда соседние агрегаты затеняют друг друга, а расстояние между рядами предусматривается не менее 10-кратной высоты ВЭА, что требует значительной территории для установки ВЭС и увеличивает длину внутренних соединительных электрических сетей. Размещение подъемного крана наверху ВЭА предопределяет необходимость значительного укрепления и удорожания конструкции.

Задачей изобретения является создание ветроэнергоагрегатов блочного типа, а также многоагрегатных станций, обеспечивающих увеличение коэффициента использования энергии ветра и удельной выработки электроэнергии на 1 кВт установленной мощности электрогенератора.

Техническим результатом от использования изобретения является упрощение сооружения и эксплуатации ВЭА и ВЭС за счет унификации блоков ВЭА и повышение коэффициента использования энергии ветра при многовекторной розе ветров (РВ).

Это достигается тем, что в ветроэнергетическом агрегате (ВЭА), включающем один или несколько цилиндрических блоков, установленных последовательно и концентрично по вертикали, каждый из которых содержит статор с вогнуто-выпуклыми пластинами и ротор с вогнуто-выпуклыми лопатками, соединенными с общим для всех блоков вертикальным валом, нижний конец которого соединен с ротором генератора, во всех блоках роторы имеют постоянный наружный диаметр, отношение наружных диаметров статора и ротора находится в пределах 1,2-4,0, число блоков в агрегате составляет 1-50 в зависимости от высоты одного блока и ветровых условий, а между блоками в

ВЭА имеются зазоры, снабженные кольцевыми коническими козырьками. При этом роторы всех блоков содержат одинаковое число лопаток «Кр», определяемое по формуле

где Др - наружный диаметр ротора,

Д2 - диаметр ротора по внутренним концам лопаток, радиальная длина лопатки ротора «1» равна расстоянию между лопатками, измеренному по окружности середин лопаток ротора с

и определяется по фордиаметром ! Д,,-Д2 ПД, муле 2 кг шение наружного с точностью ±50%, а отнодиаметра ротора и диаметра д = 05+ 3,5. внутренних концов пластин Дг Кроме того, число пластин статора «Кс» и число лопаток ротора «Кр» связаны соотношением

а поперечные размеры статора опре^± = 1,2 + 4, деляются соотношением Д„„ где Дсб диаметр статора по наружным концам пластин, Двн - диаметр статора по внутренним концам пластин.

Это достигается также тем, что блоки могут быть снабжены нагнетателями, выполненными в виде дополнительных вогнутовыпуклых пластин, закрепленных на наружных концах пластин статора. При этом к каждой пластине статора может быть прикреплено по одной пластине нагнетателя, имеющий изгиб, соответствующий изгибу пластины статора, или статор может содержать, по крайней мере, два сложных узла соединения с нагнетателем, в которых к одной пластине статора присоединены две пластины нагнетателя, имеющие разные радиусы кривизны и/или разные направления выпуклостей, а плоскости, проведенные через пластины нагнетателя в сложных соединительных узлах, делят блок ВЭА на сектора, воспринимающие ветровую нагрузку, с образованием между упомянутыми плоскостями углов раскрытия секторов, при этом углы раскрытия секторов зависят от реальной розы ветров и составляют для одновекторной розы ветров 180-210°, для двухвекторной - 150-170°, для трехвекторной - 60-140° индивидуально для каждого сектора блока. Помимо этого, ротор каждого блока имеет торцевые и промежуточные опорные диски для соединения лопаток с валом, в которых выполнены сквозные окна.

Это достигается также тем, что на ВЭА установлен многополюсный полирежимный вентильный генератор постоянного тока напряжением 12-1000 В с системой автоматического регулирования возбуждения для обеспечения постоянного напряжения при изменении энергии ветра и возможности использования энергии кратковременных порывов ветра, штормов и ураганов и с системой анализа состояния электрических цепей, снабженной выходным реле защиты. Кроме того, генератор снабжен механическим тормозом ротора, включающим тормозной диск, установленный над верхней крышкой генератора, закрепленный на роторе и одновременно выполняющий функции зонта для генератора, причем тормоз снабжен пусковым устройством, приводимым в действие от электропривода или вручную. Помимо этого, ВЭА имеет блок управления режимом работы генератора, включающий регулятор выходной мощности генератора для обеспечения номинальной частоты вращения ротора в диапазоне пном=(0,3-0,7)пхх, где пхх - частота вращения ротора на холостом ходу при скорости ветра в реальных условиях, а в верхней части блоков ВЭА установлены флюгеры с электромагнитным датчиком вектора скорости ветра и электрические анемометры для обеспечения совместно с блоком управления режимом работы генератора долгосрочной регистрации ветровой активности и вырабатываемой электроэнергии.

Это достигается также тем, что ВЭА снабжен анализатором загрузки генератора для обеспечения регулирования числа подключенных потребителей или включения балластной нагрузки при недостатке потребителей и имеет тахогенератор, соединенный с ротором генератора, и реле включения-отключения возбуждения генератора, питаемое от тахогенератора или от остаточного напряжения генератора, для включения возбуждения генератора при энергосодержащих скоростях ветра.

ВЭА может быть установлен на сваях, платформе или в водоеме на плоту.

Это достигается также тем, что ветроэлектрическая станция (ВЭС) включает несколько ВЭА по настоящему изобретению, причем входящие в ВЭС ветроагрегаты соединены с соседними ВЭА жесткими связками для повышения их устойчивости, ВЭА установлены на эстакадах, над которыми расположены их ветромеханические части из блоков со статорами и роторами, а под эстакадами размещен машинный зал. ВЭА, входящие в ВЭС, могут быть расположены в один или два ряда с расстоянием между агрегатами в ряду на расстоянии (0,6-10) Дсн, где Дсн - наружный диаметр статора по пластинам нагнетателя, в зависимости от флуктуации направления и скорости ветра, а расстояние между рядами (0,8-10) Дсн, причем агрегаты второго ряда распложены в точках, соответствующих серединам расстояния между агрегатами первого ряда, или могут быть расположены группами по замкнутому контуру в количестве 3, или 5, или 7 групп, установленных на расстояниях, обусловливающих восстановление скорости ветрового потока, проходящего через впередистоящие группы, при числе агрегатов 3, 5 или 7 в группе, расположенных по схеме, исключающей затенение одних агрегатов другими.

Унификация роторов и соответствующих им параметров статоров позволяет упростить сооружение и ремонт ВЭА и ВЭС. Выполнение зазоров в опорных дисках роторов и зазоры между блоками облегчают проток воздуха через блок и обеспечивают увеличение коэффициента использования энергии ветра. Установка нагнетателей, с помощью которых можно регулировать условия захвата ветрового потока путем выбора их размеров и формирования ими оптимальных углов раскрытия секторов блоков, позволяет также увеличить коэффициент использования энергии ветра на любых высотах размещения блоков в ВЭА и при любой розе ветров. Использование вентильного многополюсного полирежимного генератора постоянного тока с системой автоматического регулирования возбуждения позволяет обеспечить стабильность напряжения при резкой смене ветровой обстановки, а аппаратура управления режимом работы генератора обеспечивает оптимальный режим в зависимости от внешних факторов.

Использование предложенных ВЭА позволяет создать многоагрегатные ВЭС, также обладающие перечисленными достоинствами. А предлагаемое размещение ВЭА в многоагрегатных ВЭС, при котором достигается минимальное затенение агрегатов при обеспечении их компактного размещения, улучшает использование энергии воздушных течений и сокращает потери энергии на собственные нужды станции.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид агрегата при расположении агрегатов в два ряда. На фиг. 2 показаны сечения блоков по А-А и по В-В на фиг. 1, на фиг. 3 приведены схемы установки нагнетателей при 2-х векторной (а) и трехвекторной (б) розах ветров. На фиг. 4 - поперечное сечение ротора, на фиг. 5 - продольное сечение блока, на фиг. 6 - схемы расположения агрегатов в ВЭС при различных розах ветров: - а, б однорядное и двухрядное в двухвекторной розе ветров, в - групповое расположение двухрядных ВЭС, г - групповое расположение агрегатов в многовекторных розах ветров.

Ветроэнергетический агрегат состоит из блоков 1, содержащих статор 2 с вогнутовыпуклыми пластинами 3 и ротор 4, содержащий выпукло-вогнутые лопатки 5, расположенные по окружности. Установленные друг на друга блоки образуют колонну с общим валом, нижний конец которого соединяется с электрическим генератором 6. Наружный диаметр ротора Др устанавливается постоянным для всех блоков с целью их унификации. Он выбирается из условий получения необходимой мощности в ветровой обстановке, данные по которой получают предварительными исследованиями на местности или из информации Гидрометслужбы. Исходя из этих же условий, определяются диаметр ротора по внутренним концам лопаток (Д2) с учетом отношения Др/Д2=1,05-3,5, базо вый наружный диаметр статора, т.е. его диаметр по наружным концам лопаток (Дсб) с учетом отношения Дсб/Др=1,2-4,0, число блоков Ζ в агрегате, при Ζ=1-5θ, число лопаток ротора, опред +д,

Д-П деляемое по формуле Д,,~Д, и радиальная длина лопатки «1», равная расстоянию между лопатками, измеренному по срединной окружности ротора, имеющей диаметр

Д =Др + Дг ‘ 2 ’ причем длина «1» определяется по

,. Д„-Д2 пд.

формуле 2 с точностью ±50%.

Ветровая обстановка на местности диктует также необходимость в установке на ряде блоков ВЭА нагнетателей в виде дополнительных направляющих пластин 7, прикрепленных к пластинам 3 статора. В условиях многовекторной розы ветров каждая пластина нагнетателя прикрепляется к каждой пластине статора, а при одно-, двух- или трехвекторной розах ветров окружность статора при помощи пластин нагнетателя делится на сектора. Для этого к пластинам статора, расположенным на границах сек торов, прикрепляется по две пластины нагнетателя с разными радиусами кривизны и/или разными направлениями выпуклостей. Условные плоскости, проведенные через эти пластины, будут разграничивать сектора, а углы между ними есть углы раскрытия секторов. При одновекторной розе ветров эти углы составляют 150170°, при двухвекторной - 150-170°, при трехвекторной - 60-140°. Сектора с наибольшими углами раскрытия устанавливаются соответственно векторам розы ветров. Это позволяет предельно и одинаково загрузить каждый блок и обеспечить максимальный коэффициент использования установленной мощности электро генератора в условиях одно-, двух-, трех- и многовекторной роз ветров.

Для облегчения выхода из роторов отработанного воздуха между блоками колонны имеются зазоры 8, прикрываемые козырьками 11, а опорные диски крепления лопаток 5 ротора 4 выполнены со сквозными отверстиями, образованными спицами или окнами. На валу, соединенном с ротором электрогенератора 6, установлен уплотнитель 12, предохраняющий генератор от попадания влаги. Дублирование влагозащиты генератора обеспечивается вращающимся диском 13, являющимся одновременно зонтом и диском тормоза 14, включаемого и отключаемого автоматически или вручную посредством привода 15. Тормоз приводится в действие от выходного реле защиты генераторных цепей и может использоваться при ремонтных работах.

Для обеспечения выдачи электрической энергии, соответствующей мощности воздушного потока, установлен многополюсной полирежимный генератор 6 постоянного тока с выходным напряжением 12-1000 В в зависимости от его мощности, снабженный системой 16 автоматического включения возбуждения в диапазоне энергосодержащих скоростей ветра, обеспечивающий постоянство напряжения при изменяющейся в широких пределах скорости ветра и параллельную работу с однотипными генераторами при перегрузочной способности 1,54,5. Выход ВЭА в энергосистемы, а также параллельная работа с генераторами других типов осуществляются через инвертор.

Оптимизация работы электрогенератора по электрической нагрузке и действующему значению скорости ветра с соблюдением соотношения пном=(0,3-0,7)пхх обеспечивается системой автоматического управления 16, включающей электрические анемометры с электромагнитными флюгерами 17, устанавливаемые в верхней части блоков 1 и наверху ВЭА под молниеотводом 23, а также электронный блок 18 накопления длительной информации о ветре, необходимой также для расчета радиальной длины и углов установки нагнетателей 7. Здесь пном - номинальная частота вращения ротора при оптимальной нагрузке, пхх - частота вращения ротора на холостом ходу генератора (без возбуждения).

Генератор имеет анализатор загрузки (не показан), регулирующий подключение групп потребителей разной важности или включение балластной нагрузки при отсутствии необходимости или невозможности включения потребителей. При снижении скорости ветра анализатор запрещает включение маловажных потребителей.

Генератор также снабжен реле включения и отключения тока возбуждения, питаемым от тахогенетора, соединенного с ротором, или от преобразованного остаточного напряжения генератора, предназначенным для включения возбуждения при энергосодержащих скоростях ветра.

Возможна установка ВЭА в условиях слабых грунтов на сваях или платформах, а также в водоемах на плотах.

При необходимости выработки электроэнергии в больших объемах ветроэнергетические агрегаты объединяются в многоагрегатные ветроэлектростанции (ВЭС) и устанавливаются по определенному взаимному расположению, зависящему от местной розы ветров (фиг. 6). Так, при одновекторной и двухвекторной РВ агрегаты устанавливаются перпендикулярно основному вектору XV V в один или два ряда (фиг. 6а,б) с расстоянием между агрегатами в ряду, выбираемым в переделах А=(0,6-10) Дсн, где Дсн - наружный диаметр статора с нагнетателями, а расстояние между рядами В (фиг. 6б) определяется по соотношению В=(0,8-10) Дсн. Расстояние между многоагрегатными станциями (фиг. 6в) определяется фактически измеренным восстановлением скорости воздушного потока на местности. Агрегаты в ряду связаны между собой в верхней части продольными стяжками 19, а тросами 20 с фундаментами. При двухрядном расположении агрегаты дополнительно укрепляются связями между соседними рядами 21.

При трехвекторных и многовекторных розах ветров агрегаты устанавливаются «кустами» в количестве 3-5-7 агрегатов в кусте (фиг. 6г), укрепленном стяжками на разных уровнях колонн, и снабжаются общей защитой от ударов молнии в виде штыревого молниеотвода 22.

В целях обеспечения монтажа, демонтажа и обслуживания генераторы 6 устанавливаются в машинном отделении 23 на котировочных платформах 24, позволяющих точно устанавливать генератор относительно ветромеханической колонны, установленной на крыше основания агрегата или на платформе многоагрегатной ветроэлектростанции 25.

Работа ВЭА и ВЭС осуществляется следующим образом.

В каждом блоке 1 ВЭА статор 2 захватывает воздушный поток концами пластин и, направляя его на лопатки ротора, обеспечивает его сжатие и ускорение. При использовании нагнетателей 7 этот процесс усиливается. В результате, энергия ветра, передающаяся лопатками ротора, в 1,2-4 раза выше, чем энергия свободного воздушного потока. После прохождения через лопатки ротора воздушный поток проходит через отверстия в опорных дисках 10 и через зазоры 8 между блоками выходит наружу. Таким образом, ему оказывается минимально возможное сопротивление, что повышает коэффициент использования энергии ветра.

Действуя на лопатки 5 ротора, воздушный поток вызывает вращение ротора, соединенного опорными дисками 9 с общим для всех блоков центральным валом. А вал передает вращение ротору электрогенератора 6, вырабатывающего электроэнергию.

При сооружении ветроэлектростанций, объединяющих несколько ВЭА, поток ветра, поступающий к ВЭС, захватывается и тормозится отдельными ВЭА, и если другие ВЭА будут закрыты впередистоящими, то они будут использовать ослабленный ветровой поток. Но если они будут иметь впереди себя два ВЭА, сужающих проход для ветрового потока и, следовательно, повышающих его скорость, то эффективность работы таких ВЭА существенно возрастает. С учетом этого обстоятельства приняты схемы расположения ветроагрегатов в ВЭС.

The invention relates to energy and the use of wind energy to generate electricity supplied to energy systems, or use for power separate consumers. There are a number of types of wind power units (WEA) and wind power stations (WEC), including WEA with horizontal and vertical axes of rotors, propeller, drum and rotor types [Voya Oaksy (Ngad). \ UtykgaPap1adep V.O. Teypeg, 81, 1993].

However, only propeller two- and three-blade units became practical. They have intricate blades, an expensive gearbox with a large gear ratio, a generator, a computer to control the position of the blades and the orientation of the wheel to the wind. Due to the large mass of the wind wheel and the blades of the regulation system, their position cannot ensure correct orientation of the wheel to the wind, which rapidly changes its speed and direction. As a result of the constant discrepancy between setting the position of the blades and the wheel to the direction and speed of the wind along the height, the utilization rate of the installed wind farm does not exceed 10-23%. Because of this, wind power, based on the use of propeller wind farms, cannot yet exist without government support and subsidies. In order to be able to use wind of any direction, WEA designs with a vertical arrangement of blades, such as Darya [Koy Oaksy (Ngad), are known. \ UtykgaPap1adep V.O. Tehl Peg 81iday, 1993; 81 edGpey Neter. \ UtykhaPap1adep 1t №1хЬе1пЬ. IN. Teuber 81iDay, 1996], Savonius' rotor [US Patent No. 413407, beginning 414-I, 1979], but due to complexity, they did not receive any distribution either.

Known wind-driven power plant [Patent of the Republic of Kazakhstan No. 3355 Cl. Ρ 03Ό 3/4. Windrott power plant BONI-V Bull. No. 2, 1996], the units of which contain modules consisting of cylindrical rotors with volumetric profiled blades and movable guide vanes, the position of which relative to the wind direction is set by a vane. For energy generation, two or more generators are used, connected to the rotor shaft through accelerating couplings and mechanical gears.

But when using this device there is practically no possibility of operational control of the position of the guide vane at multi-module stations due to its large mass, the working space of the rotor is loaded with volumetric blades, which excludes the possibility of obtaining a high utilization of wind energy. The presence of accelerating clutch and mechanical transmission complicates and increases the cost of construction.

Closest to the invention is a wind-driven power plant [Patent of the Republic of Kazakhstan No. 5595 Cl. Ρ 03Ό 3/4. Bul No. 9, 1999], the units of which consist of wind-rotor blocks or modules, including cylindrical guide vanes and blade vertical wind-rotors, constructed using the Hellman formula, connected to a generator group. However, this proposal has drawbacks. The diameters of the guide vanes and module rotors, as well as the number of blades in the rotors of the modules, vary in height of the unit in accordance with the Hellman formula, which does not give reliable results in real conditions and does not cover the whole variety of operating conditions for wind power plants in the surface layer of the air flow, and the difference in size and designs of rotors in one unit complicates the manufacture and increases the cost of WPP. In addition, wind turbine wind power station provides for multi-row installation of wind power units in dense parallel rows, which makes it difficult to efficiently use the energy of wind flow in a multi-vector wind rose, when adjacent units shade each other, and the distance between rows provides for at least 10 times the height of the WEA, which requires significant territory for the installation of WPPs and increases the length of the internal connecting electrical networks. Placing a crane at the top of the HEA determines the need for significant strengthening and appreciation of the structure.

The objective of the invention is to create a block-type wind power unit, as well as multi-unit stations, providing an increase in the utilization of wind energy and the specific electricity generation per 1 kW of installed power of the electric generator.

The technical result from the use of the invention is to simplify the construction and operation of WEA and WPP due to the unification of WEA blocks and an increase in the utilization of wind energy in a multi-vector wind rose (RS).

This is achieved by the fact that in a wind power unit (WEA), including one or several cylindrical blocks installed in series and concentrically vertically, each of which contains a stator with concave-convex plates and a rotor with concave-convex blades, connected with common for all blocks vertical shaft, the lower end of which is connected to the generator rotor, in all blocks the rotors have a constant outer diameter, the ratio of the outer diameters of the stator and the rotor is in the range of 1.2-4.0, the number of blocks per unit 1-50 depending on the height of one block and wind conditions, and in between the blocks

WEA there are gaps, equipped with annular conical peaks. In this case, the rotors of all blocks contain the same number of blades “К R "Defined by the formula

where is D R - outer diameter of the rotor,

D 2 - the diameter of the rotor at the inner ends of the blades, the radial length of the rotor blades "1" is equal to the distance between the blades, measured around the circumference of the blades of the rotor with

and determined by fordiameter ! D ,, - D 2 PD, mule 2 to The external resolution is with an accuracy of ± 50%, and the rotor diameter and diameter d = 05 + 3.5. inner ends of plates D g In addition, the number of stator plates "K with "And the number of rotor blades" K R "Related by

and the lateral dimensions of the stator are determined ^ ± = 1.2 + 4, are divided by the relation D „„ where D Sat stator diameter at the outer ends of the plates; Dv - stator diameter at the inner ends of the plates.

This is also achieved by the fact that the blocks can be equipped with blowers made in the form of additional concave plates attached to the outer ends of the stator plates. In this case, one supercharger plate can be attached to each stator plate, having a bend corresponding to the bend of the stator plate, or the stator can contain at least two complex nodes with a supercharger in which two supercharger plates are attached to one stator plate different radii of curvature and / or different directions of convexities, and the planes drawn through the plates of the supercharger in the complex connecting nodes, divide the block of VEA into sectors that perceive the wind load, with the formation of in said plane sectors opening angles, with the angles of the sectors depend on the disclosure of the actual wind rose up and for single-vector wind rose 180-210 °, for a two-pronged - 150-170 °, for a three-vector - 60-140 ° individually for each block the sector. In addition, the rotor of each block has end and intermediate support discs for connecting the blades to the shaft, in which the through windows are made.

This is also achieved by the fact that a multi-pole multi-mode DC 12-1000 V valve generator with a system of automatic excitation control is installed on the VEA to provide a constant voltage when the wind energy changes and the possibility of using energy of short-term gusts of wind and storms and hurricanes circuits equipped with an output protection relay. In addition, the generator is equipped with a mechanical rotor brake, including a brake disc mounted above the top of the generator, mounted on the rotor and at the same time acting as an umbrella for the generator, with the brake provided with a starting device actuated by an electric drive or manually. In addition, WEA has a generator mode control unit, which includes a regulator of the generator output power to provide the nominal rotor speed in the range n nom = (0.3-0.7) p xx where n xx - rotor speed at idle speed at wind speed in real conditions, and wind vane with an electromagnetic wind speed vector sensor and electric anemometers are installed in the upper part of the WEA blocks to provide, together with the control unit, the generator of long-term recording of wind activity and electricity generated.

This is also achieved by the fact that the WEA is equipped with a generator loading analyzer to control the number of connected consumers or turn on the ballast load when there is a shortage of consumers and has a tachogenerator connected to the generator rotor and a generator excitation on-off relay, powered by a tachogenerator or residual generator voltage, to turn on the generator excitation at energy-containing wind speeds.

WEA can be installed on piles, platform or in a pond on a raft.

This is also achieved by the fact that the wind power station (WEC) includes several WEAs of the present invention, with wind turbines included in WECs connected to adjacent WEAs by rigid ligaments to increase their stability, WEAs are installed on racks, over which their wind-mechanical parts are located from blocks with stators and rotors, and under the overpasses placed machine room. HEA included in WPPs can be located in one or two rows with the distance between the units in a row at a distance of (0.6-10) DSN, where DSN is the outer diameter of the stator along the compressor plates, depending on the fluctuations of wind direction and speed, and the distance between the rows (0,8-10) DSn, and the units of the second row are located at points corresponding to the middle of the distance between the units of the first row, or may be arranged in groups along a closed contour in the amount of 3, or 5, or 7 groups, set to distances causing rebounded Leniye wind flow velocity through vperedistoyaschego group with the number of units 3, 5 or 7 in a group arranged according to the scheme, shading eliminating some other units.

The unification of the rotors and the stators corresponding to them allows us to simplify the construction and repair of WEA and WPP. The clearance in the rotor bearing discs and the gaps between the blocks facilitate the flow of air through the block and provide an increase in the utilization of wind energy. The installation of blowers, with which you can adjust the conditions for capturing wind flow by choosing their sizes and forming optimal angles for block sectors, also allows you to increase the rate of use of wind energy at any height of the blocks in the EEA and at any wind rose. The use of a valve multi-pole multimode dc generator with an automatic excitation control system ensures the stability of the voltage during an abrupt change in the wind situation, and the equipment controlling the operation of the generator ensures the optimal mode depending on external factors.

Using the proposed WEA allows you to create multi-unit wind farms, also having the listed advantages. And the proposed placement of WEA in multi-unit wind farms, which achieves minimal shading of the units while ensuring their compact placement, improves the use of energy of air currents and reduces energy losses for the station’s own needs.

The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the unit when the units are arranged in two rows. FIG. 2 shows sections of blocks along A-A and B-B in FIG. 1, in FIG. 3 shows the installation of the blowers with 2-vector (a) and three-vector (b) wind roses. FIG. 4 is a cross section of the rotor; FIG. 5 is a longitudinal section of the block; FIG. 6 - arrangements of units in wind farms with different wind roses: - a, b single-row and double-row in a two-vector wind rose, c - group arrangement of two-row wind farms, d - group arrangement of units in multi-vector wind roses.

Wind power unit consists of blocks 1, containing the stator 2 with concave plates 3 and the rotor 4, containing convex-concave blades 5, located around the circumference. Installed on each other blocks form a column with a common shaft, the lower end of which is connected to an electric generator 6. The outer diameter of the rotor D R set constant for all blocks in order to unify them. It is selected from the conditions for obtaining the necessary power in a wind environment, data on which is obtained by preliminary studies on the ground or from the information of the Hydrometeorological Service. Based on the same conditions, the diameter of the rotor is determined by the inner ends of the blades (D 2 ) taking into account the relationship D R / D 2 = 1.05-3.5, the basic outer diameter of the stator, i.e. its diameter at the outer ends of the blades (D Sat ) taking into account the relationship D Sat / D R = 1.2-4.0, the number of blocks Ζ in the aggregate, with Ζ = 1-5θ, the number of rotor blades, defined + d,

D-P divided by the formula D ,, ~ D, and the radial length of the blade "1", equal to the distance between the blades, measured along the median circumference of the rotor having a diameter

D = Dr + Dg '2' and the length "1" is determined by

, D „-Д 2 front

formula 2 with an accuracy of ± 50%.

The wind situation on the ground also dictates the need to install on a number of IEA units superchargers in the form of additional guide plates 7 attached to the plates 3 of the stator. Under the conditions of a multi-vector wind rose, each blower plate is attached to each stator plate, and with one, two or three-vector wind roses, the circumference of the stator is divided into sectors using the blower plates. To this end, two plates of the supercharger with different radii of curvature and / or different directions of convexities are attached to the stator plates located at the boundaries of the sectors. The conditional planes drawn through these plates will delimit the sectors, and the angles between them are the angles of the sectors. With a single-vector wind rose, these angles are 150170 °, with a two-vector - 150-170 °, with a three-vector - 60-140 °. The sectors with the largest opening angles are set according to the vectors of the wind rose. This allows for the maximum and uniform loading of each block and ensuring the maximum utilization rate of the installed power of the electric generator under the conditions of one-, two-, three- and multi-vector wind roses.

To facilitate the exit from the rotors of exhaust air between the blocks of the column, there are gaps 8, covered by visors 11, and the supporting disks for fastening the blades 5 of the rotor 4 are made with through holes formed by spokes or windows. On the shaft connected to the rotor of the electric generator 6, a seal 12 is installed, protecting the generator from moisture. Duplication of moisture protection of the generator is provided by a rotating disk 13, which is both an umbrella and a disk of a brake 14, turned on and off automatically or manually by a drive 15. The brake is activated from the output protection relay of the generator circuits and can be used during repair work.

To ensure the issuance of electrical energy corresponding to the power of the air flow, a multi-pole multi-mode DC generator 6 is installed with an output voltage of 12-1000 V, depending on its power, equipped with an automatic excitation system 16 in the range of energy-containing wind speeds, ensuring a constant voltage when changing in wide limits of wind speed and parallel operation with the same type generators with an overload capacity of 1.54.5. The output of WEA in the power system, as well as parallel work with other types of generators are carried out through an inverter.

Optimization of work of the electric generator based on the electric load and the current value of the wind speed in compliance with the ratio n nom = (0.3-0.7) p xx provided by an automatic control system 16, including electric anemometers with electromagnetic vane 17, installed in the upper part of the blocks 1 and at the top of the VEA under the lightning conductor 23, as well as the electronic unit 18 for accumulating long-term wind information, also necessary to calculate the radial length and angles of the blowers 7. Here n nom - nominal frequency of rotation of the rotor at optimum load, pxx - the frequency of rotation of the rotor at idling the generator (without excitation).

The generator has a load analyzer (not shown) that regulates the connection of consumer groups of different importance or the inclusion of a ballast load when there is no need or impossibility to turn on consumers. When the wind speed decreases, the analyzer prohibits the inclusion of unimportant consumers.

The generator is also equipped with a relay for switching on and off the excitation current, powered by a tachogenetor connected to the rotor, or from the converted residual generator voltage, designed to turn on the excitation at energy-containing wind speeds.

It is possible to install WEA in the conditions of weak soils on piles or platforms, as well as in ponds on rafts.

If it is necessary to generate electricity in large volumes, wind power units are combined into multi-unit wind power stations (WPP) and are installed according to a certain mutual arrangement depending on the local wind rose (Fig. 6). Thus, with single-vector and two-vector PB, the units are installed perpendicular to the main vector XV V in one or two rows (Fig. 6a, b) with the distance between the units in the row selected in the range A = (0.6-10) Ds n where d sn - outer diameter of the stator with blowers, and the distance between the rows B (Fig. 6b) is determined by the ratio B = (0.8-10) DSn. The distance between multi-unit stations (Fig. 6c) is determined by the actually measured restoration of the air velocity on the ground. The units in a row are interconnected in the upper part by longitudinal ties 19, and by cables 20 with foundations. With a two-row arrangement, the aggregates are additionally strengthened by the connections between adjacent rows 21.

In case of three-vector and multi-vector wind roses, the aggregates are installed with “bushes” in the amount of 3-5-7 aggregates in the bush (Fig. 6d), reinforced with ties at different levels of the columns, and supplied with general protection against lightning strikes in the form of a pin lightning rod 22.

In order to ensure installation, dismantling and maintenance of the generators 6 are installed in the engine room 23 on the quote platforms 24, allowing you to accurately install the generator relative to the wind-mechanical column installed on the roof of the base of the unit or on the platform of multi-unit wind power station 25.

The work of VEA and WPP as follows.

In each block 1 of the VEA, the stator 2 captures the air flow with the ends of the plates and, directing it to the blades of the rotor, ensures its compression and acceleration. When using superchargers 7, this process is enhanced. As a result, the wind energy transmitted by the rotor blades is 1.2-4 times higher than the energy of the free air flow. After passing through the rotor blades, the air flow passes through the holes in the supporting discs 10 and out through the gaps 8 between the blocks. Thus, it is the minimum possible resistance, which increases the utilization of wind energy.

Acting on the blades 5 of the rotor, the air flow causes the rotation of the rotor connected by the supporting discs 9 with the central shaft common to all blocks. And the shaft transmits the rotation to the rotor of the electric generator 6, which produces electricity.

When building wind power plants that combine several WEAs, the wind flow coming to WPPs is captured and slowed down by separate WEAs, and if the other WEs are closed ahead, they will use a weakened wind flow. But if they have two WEAs in front of them, which narrow the passage for the wind flow and, consequently, increase its speed, then the efficiency of such WEAs will increase significantly. Taking into account this circumstance, the layout of wind power units in wind power stations has been adopted.

Claims (18)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Ветроэнергетический агрегат (ВЭА), включающий один или несколько цилиндрических блоков, установленных последовательно и концентрично по вертикали, каждый из которых содержит статор с вогнуто-выпуклыми пластинами и ротор с вогнуто-выпуклыми лопатками, соединенными с общим для всех блоков вертикальным валом, нижний конец которого соединен с ротором генератора, отличающийся тем, что во всех блоках роторы имеют постоянный наружный диаметр, отношение наружных диаметров статора и ротора находится в пределах 1,2-4,0, число блоков в агрегате составляет 1-50 в зависимости от высоты и диаметра блока и ветровых условий, при этом роторы каждого из блоков имеют торцевые и промежуточные опорные, соединяющие лопатки с валом диски, в которых выполнены сквозные окна, причем в двух- и многоблочных ВЭА между блоками имеются зазоры, снабженные кольцевыми кони ческими козырьками.1. Wind power unit (VEA), including one or more cylindrical blocks mounted in series and concentric vertically, each of which contains a stator with concave-convex plates and a rotor with concave-convex blades connected to a common vertical shaft for all blocks, lower the end of which is connected to the rotor of the generator, characterized in that in all the blocks the rotors have a constant outer diameter, the ratio of the outer diameters of the stator and the rotor is in the range 1.2-4.0, the number of blocks in the unit with sets 1-50 depending on the height and diameter of the block and wind conditions, while the rotors of each of the blocks have end and intermediate support connecting blades with a shaft disks in which through windows are made, and in two- and multi-block VEA there are gaps between the blocks equipped with annular conical visors. 2. ВЭА по п.1, отличающийся тем, что роторы всех блоков содержат одинаковое число лопаток «Кр», определяемое по формуле где Др - наружный диаметр ротора;2. VEA according to claim 1, characterized in that the rotors of all blocks contain the same number of blades "K p ", determined by the formula where D p - the outer diameter of the rotor; Д2 - диаметр ротора по внутренним концам лопаток;D 2 - the diameter of the rotor at the inner ends of the blades; радиальная длина лопатки ротора «1» равна расстоянию между лопатками, измеренному по окружности середин лопаток ротора с диаметд Д, +Д, ром ‘ 2 ’ и определяется по формуле ; Д, - 4; ЛДС the radial length of the rotor blades "1" is equal to the distance between the blades, measured along the circumference of the middle of the rotor blades with a diameter of D, + D, rum '2' and is determined by the formula ; D, - 4; LD S 2 к, с точностью ±50%, а отношение2 k, with an accuracy of ± 50%, and the ratio 3. ВЭА по п.2, отличающийся тем, что число пластин статора «Кс» и число лопаток ^4, ротора «Кр» связано соотношением К а поперечные размеры статора определяются со^±=1,24-4, отношением Д.„ где Дсб - диаметр статора по наружным концам пластин;3. VEA according to claim 2, characterized in that the number of stator plates "K c " and the number of blades ^ 4, rotor "K p " is connected by the ratio K and the transverse dimensions of the stator are determined by co ^ ± = 1.24-4, by the ratio D . „Where D sat - stator diameter at the outer ends of the plates; Двн - диаметр статора по внутренним концам пластин.Dvn - the diameter of the stator at the inner ends of the plates. 4. ВЭА по п.3, отличающийся тем, что блоки снабжены нагнетателями, выполненными в виде дополнительных вогнуто-выпуклых пластин, закрепленных на наружных концах пластин статора.4. VEA according to claim 3, characterized in that the blocks are equipped with superchargers made in the form of additional concave-convex plates fixed to the outer ends of the stator plates. 5. ВЭА по п.4, отличающийся тем, что к каждой пластине статора прикреплено по одной пластине нагнетателя, имеющей изгиб, соответствующий изгибу пластины статора.5. VEA according to claim 4, characterized in that one blower plate is attached to each stator plate, having a bend corresponding to the bend of the stator plate. 6. ВЭА по п.5, отличающийся тем, что, по крайней мере, к двум пластинам статора присоединены по две пластины нагнетателя, имеющие разные радиусы кривизны и/или разные направления выпуклостей, а плоскости, проведенные через эти пластины нагнетателя, делят блок ВЭА на сектора, воспринимающие ветровую нагрузку, с образованием между упомянутыми плоскостями углов раскрытия секторов, при этом углы раскрытия секторов зависят от реальной розы ветров и составляют для одновекторной розы ветров 180-210°, для двухвекторной - 150-170°, для трехвекторной - 60-140° индивидуально для каждого сектора блока.6. VEA according to claim 5, characterized in that at least two supercharger plates are connected to at least two stator plates having different radii of curvature and / or different convexity directions, and planes drawn through these supercharger plates divide the VEA block sectors receiving the wind load, with the formation of angle of opening between the said planes of the sectors, while the opening angles of the sectors depend on the real wind rose and are 180-210 ° for a single-vector wind rose, 150-170 ° for a two-vector rose, 60- for a three-vector 140 ° individually for each sector of the block. 7. ВЭА по пп.1-6, отличающийся тем, что на нем установлен многополюсный полирежимный вентильный генератор постоянного тока напряжением 12-1000 В с системой автоматического регулирования возбуждения для обеспечения постоянного напряжения при изменении энергии ветра и возможности использования энергии кратковременных порывов ветра, штормов и ураганов и с системой анализа состояния электрических цепей, снабженной выходным реле защиты.7. VEA according to claims 1-6, characterized in that it is equipped with a multi-pole multi-mode valve DC generator with a voltage of 12-1000 V with an automatic control system of excitation to provide constant voltage when changing wind energy and the possibility of using energy of short-term gusts of wind, storms and hurricanes and with a system for analyzing the state of electrical circuits, equipped with an output protection relay. 8. ВЭА по п.7, отличающийся тем, что генератор снабжен механическим тормозом ротора, содержащим тормозной диск, установленный над верхней крышкой генератора, закрепленный на роторе и одновременно выполняющий функции зонта для генератора, причем тормоз снабжен пусковым устройством, приводимым в действие от электропривода или вручную.8. VEA according to claim 7, characterized in that the generator is equipped with a mechanical rotor brake containing a brake disk mounted on the upper cover of the generator, mounted on the rotor and simultaneously acting as an umbrella for the generator, the brake being equipped with a starting device driven by an electric drive or manually. 9. ВЭА по пп.7, 8, отличающийся тем, что он имеет блок управления режимом работы генератора, включающий регулятор выходной мощности генератора для обеспечения номинальной частоты вращения ротора в диапазоне пном =(0,3-0,7)ихх, где пхх - частота вращения ротора на холостом ходу при скорости ветра в реальных условиях.9. VEA according to claims 7, 8, characterized in that it has a generator operating mode control unit including a generator output power regulator to provide a nominal rotor speed in the range n nom = (0.3-0.7) and xx , where n xx is the idle speed of the rotor at wind speed in real conditions. 10. ВЭА по п.9, отличающийся тем, что в верхней части блоков ВЭА установлены флюгеры с электромагнитным датчиком вектора скорости ветра и электрические анемометры для обеспечения совместно с блоком управления режимом работы генератора долгосрочной регистрации ветровой активности и вырабатываемой электроэнергии.10. VEA according to claim 9, characterized in that in the upper part of the VEA blocks are installed weathercocks with an electromagnetic sensor of the wind speed vector and electric anemometers to provide, together with the control unit, the operating mode of the generator for long-term registration of wind activity and generated electricity. 11. ВЭА по пп.7-10, отличающийся тем, что снабжен анализатором загрузки генератора для обеспечения регулирования числа подключенных потребителей или включения балластной нагрузки при недостатке потребителей.11. VEA according to claims 7-10, characterized in that it is equipped with a generator load analyzer to provide regulation of the number of connected consumers or to turn on the ballast load with a lack of consumers. 12. ВЭА по пп.7-11, отличающийся тем, что имеет тахогенератор, соединенный с ротором генератора и реле включения-отключения возбуждения генератора, питаемое от тахогенератора или от остаточного напряжения генератора, для включения возбуждения генератора при энергосодержащем ветре.12. VEA according to claims 7-11, characterized in that it has a tachogenerator connected to the generator rotor and a generator excitation on-off relay, powered by the tachogenerator or from the generator residual voltage, to turn on the excitation of the generator in case of an energy-containing wind. 13. ВЭА по пп.1-12, отличающийся тем, что он установлен на сваях или платформе.13. VEA according to claims 1-12, characterized in that it is installed on piles or a platform. 14. ВЭА по пп.1-12, отличающийся тем, что он установлен на плоту в водоеме.14. VEA according to claims 1-12, characterized in that it is mounted on a raft in a pond. 15. Ветроэлектрическая станция (ВЭС), включающая несколько ВЭА, отличающаяся тем, что в ней использованы ВЭА по пп.1-14.15. Wind power station (wind farm), including several wind turbines, characterized in that it uses wind turbines according to claims 1-14. 16. ВЭС по п.15, отличающаяся тем, что входящие в ВЭС ветроагрегаты (ВЭА) соединены с соседними ВЭА жесткими связками для повышения их устойчивости, ВЭА установлены на эстакадах, над которыми расположены их ветромеханические части из блоков со статорами и роторами, а под эстакадами размещен машинный зал.16. The wind farm according to claim 15, characterized in that the wind turbines (WEA) included in the wind farm are connected to neighboring wind turbines by hard ligaments to increase their stability, wind turbines are installed on racks, above which their wind mechanical parts from blocks with stators and rotors are located, and under overpasses placed the engine room. 17. ВЭС по п.16, отличающаяся тем, что ВЭА расположены в один или два ряда с расстоянием между агрегатами в ряду (0,6-10) Дсн, где Дсн - наружный диаметр статора по пластинам нагнетателя, в зависимости от флуктуации направления и скорости ветра, а расстояние между рядами (0,8-10) Д.н, причем агрегаты второ го ряда расположены в точках, соответствующих серединам расстояний между агрегатами первого ряда.17. The wind farm according to claim 16, characterized in that the wind turbines are arranged in one or two rows with a distance between the units in the row of (0.6-10) D cn , where D cn is the outer diameter of the stator along the plates of the supercharger, depending on the fluctuation wind direction and speed, and the distance between the rows (0.8-10) D. n , and the aggregates of the second row are located at points corresponding to the middle of the distances between the aggregates of the first row. 18. ВЭС по п.17, отличающаяся тем, что ВЭА образуют 3, 5 или 7 групп, расположенных по замкнутому кругу на расстояниях, обеспечивающих восстановление скорости ветрового потока после прохождения его между группами внутрь контура, а группы содержат 3, 5 или 7 ВЭА, расположенных в шахматном порядке в соответствии с реальной розой ветров.18. The wind farm according to claim 17, characterized in that the wind turbines form 3, 5 or 7 groups located in a closed circle at distances that ensure restoration of the wind flow velocity after it passes between the groups inside the circuit, and the groups contain 3, 5 or 7 wind turbines staggered according to a real wind rose.
EA200200694A 2001-11-08 2002-06-05 Wind energetic unit (weu) and wind power station (wps) EA003784B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ20011391 2001-11-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200200694A1 EA200200694A1 (en) 2003-06-26
EA003784B1 true EA003784B1 (en) 2003-08-28

Family

ID=19720730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200200694A EA003784B1 (en) 2001-11-08 2002-06-05 Wind energetic unit (weu) and wind power station (wps)

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA003784B1 (en)
WO (1) WO2003040554A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008121024A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-09 Sergei Albertovich Bolotov Wind-driven power plant

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100422548C (en) * 2004-05-20 2008-10-01 王恩存 Two-tube-shelving plat form type wind-power generating system
DE102005028686B4 (en) 2005-06-21 2007-06-14 Repower Systems Ag Method and arrangement for measuring a wind energy plant
EP1907693A1 (en) 2005-07-28 2008-04-09 Cleanfield Energy Corp. Power generating system including modular wind turbine-generator assembly

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1519447A (en) * 1923-01-18 1924-12-16 Fortier-Beaulieu Paul Adolphe Aerial turbine with vertical axis and helical-centripetal circulation
FR1056801A (en) * 1950-09-21 1954-03-03 Device for using the driving force of the wind
US4047834A (en) * 1974-06-24 1977-09-13 Windsunwatt, Inc. Horizontal multidirectional turbine windmill
DE4117838A1 (en) * 1991-05-29 1992-12-03 Juergen Schatz METHOD AND DEVICE FOR THE ENERGY USE OF GASEOUS FABRIC FLOWS, ESPECIALLY SLOWLY FLOWING FABRIC FLOWS
AU5016493A (en) * 1992-08-18 1994-03-15 Four Winds Energy Corporation Wind turbine particularly suited for high-wind conditions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008121024A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-09 Sergei Albertovich Bolotov Wind-driven power plant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003040554A1 (en) 2003-05-15
EA200200694A1 (en) 2003-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8464990B2 (en) Pole mounted rotation platform and wind power generator
US7484363B2 (en) Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
CN101943127B (en) Wind collecting vertical type wind power generating system
US8810057B2 (en) Wind energy systems and methods of use
US20100187828A1 (en) Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
US20100171314A1 (en) Vertically Oriented Wind Tower Generator
CN100453803C (en) Roof windpower generating apparatus
AU2381599A (en) Wind turbine
JP2002364517A (en) Wind power pumped storage power plant
Óskarsdóttir A general description and comparison of horizontal axis wind turbines and vertical axis wind turbines
CN101749179B (en) Rectification speed increasing tower used for vertical axis wind turbine
CN102748236A (en) Novel fluid transmission wind driven generator for guaranteeing stability of grid connection
EA003784B1 (en) Wind energetic unit (weu) and wind power station (wps)
US20230243332A1 (en) Vertical spiral wind turbine
RU2352809C1 (en) Bolotov's wind-driven electric plant
US7888810B2 (en) Wind turbine generator system
US12066005B2 (en) Wind turbine and wind power station based thereon
RU2736680C1 (en) Heliowind power plant of increased power
US20230024478A1 (en) Wind Energy Apparatus
US20110113776A1 (en) Aero-Hydro Power Plant
Islam et al. Applications of vertical axis wind turbines for remote areas
RU193554U1 (en) ELECTRICITY POWER MODULE
WO2009126533A2 (en) Building-based wind cylinder installation
SG177024A1 (en) Vertical-axis wind-turbine with stacked propellers and an inground road installation
Lehtinen Factors affecting the new correlation developed for the Savonius wind turbine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU