Способ управления мощностью роторного вертродвигателя

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ РОТОРНОГО ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ(73) Патентообладатель Пашков Владимир Анатольевич(57) 1. Способ управления мощностью роторного ветродвигателя ветроустановки путем изменения частоты вращения ротора в виде тела вращения, снабженного концевыми диафрагмами, в зависимости от скорости набегающего воздушного потока, отличающийся тем, что в процессе вращения ветроколеса линейную скорость поверхности принудительно вращаемого ротора изменяют в зависимости от скорости набегающего воздушного потока исходя из соотношения л.(3,05,0) в.п.,где л. - линейная скорость поверхности ротора,в.п. - скорость набегающего воздушного потока. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе вращения ротора линейную скорость ветроколеса в зоне его среднего диаметрального сечения изменяют в зависимости от скорости воздушного потока исходя из соотношения ср.р.(1,01,6) в.п.,где ср.р. - линейная скорость ветроколеса в зоне среднего диаметрального сечения,в.п. - скорость набегающего воздушного потока. 3061 1 Изобретение относится к механике, в частности к конструированию и производству ветроэнергетических установок для использования в различных областях хозяйственной деятельности человека, для индивидуальных нужд,а также при использовании в промышленных электросетях. Известен способ управления мощностью ветродвигателя ветроэнергетической установки (ВЭУ) в зависимости от скорости набегающего ветрового потока путем изменения скорости вращения ротора ветроколеса 1, 2. Способ предполагает размещение ВЭУ на круговом рельсовом пути и в зависимости от розы ветров ВЭУ занимает то или иное положение по азимуту. Известный способ технологически трудно выполним, обладает малой достоверностью и низким коэффициентом использования мощности ветрового потока. Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является способ управления мощностью роторного ветродвигателя роторной ветроэнергоустановки (РВЭУ), включающий изменение частоты вращения ротора с концевыми диафрагмами в зависимости от скорости свободного воздушного потока, при этом в процессе осуществления способа производят изменение диаметра концевых диафрагм посредством кремальерного механизма и компьютера 3. Известный способ обеспечивает постоянство подъемной силы на роторе ветроколеса. Недостаток известного способа проявляется в том, что он не обеспечивает выбора оптимизации набегающего ветрового потока и, следовательно, снижает возможности управления оптимальным значением мощности ветродвигателя ВЭУ. В основу заявленного изобретения положена задача управления оптимальным значением мощности роторного ветродвигателя путем повышения коэффициента использования мощности ветрового потока ротором. Поставленная задача достигается тем, что в способе управления мощностью ветродвигателя ветроколеса ветроэнергоустановки путем изменения частоты вращения ротора в виде тела вращения, снабженного концевыми диафрагмами, в зависимости от скорости набегающего воздушного потока, согласно изобретению, в процессе вращения ветроколеса линейную скорость поверхности принудительно вращаемого ротора изменяют в зависимости от скорости воздушного потока исходя из следующего соотношения л.(3,05,0) в.п.,где л. - линейная скорость поверхности ротора в.п. - скорость набегающего воздушного потока. Задача достигается также и тем, что в способе в процессе вращения ротора линейную скорость ветроколеса в зоне его среднего диаметрального сечения изменяют в зависимости от скорости воздушного потока исходя из следующего соотношения ср.р.(1,01,6) в.п.,где ср.р. - линейная скорость ветроколеса в зоне его среднего диаметрального сечения в.п. - скорость набегающего воздушного потока. Изобретение поясняется чертежами, где фиг. 1 - вариант исполнения ротора фиг. 2 - график зависимости мощности РВЭУ от отношения линейной скорости поверхности ротора ветродвигателя к скорости набегающего воздушного потока фиг. 3 -график зависимости мощности РВЭУ от соотношения линейной скорости ветроколеса в зоне его среднего диаметрального сечения и скорости набегающего воздушного потока. Способ осуществляют на примере работы РВЭУ по фиг. 1, на которой условно показано ветроколесо 1 ВЭУ с конусообразными роторами 2 с концевыми диафрагмами 3, приводами 4 принудительного вращения роторов 2 вокруг своей продольной оси. Программируемый контроллер 5 системы 6 управления ВЭУ, получив сигнал с метеостанции о скорости ветра , формирует сигнал управления преобразователем частоты напряжения переменного тока 7, который осуществляет питание двигателей 8 привода 4 роторов 2. При этом линейную скорость поверхности 9 вращающегося ротора 2 задают исходя из экспериментально найденного соотношения л. (3,05,0) в.п.,где л. - линейная скорость поверхности ротора ветроколеса в.п. - скорость набегающего воздушного потока. Как следует из графической зависимости по фиг.2, полученной на основе сравнительных испытаний заявленного изобретения и прототипа, мощность РВЭУ (тяга) легко можно регулировать изменением соотношения л. (3,05,0) в.п., не прибегая к сложной технологии регулировки диаметра концевых диафрагм. При этом показатель мощности Рв заявленном способе приближается к 100 , а по прототипу этот показатель не более 50 . Для получения оптимизации режима заявленного способа по фиг. 3 с учетом показаний метеостанции коэффициент мультипликации редуктора-мультипликатора 10 и рабочую частоту вращения асинхронного генератора 11 экспериментально задают таким образом, чтобы генератор работал в номинальном режиме при 3061 1 номинальной скорости ветра. При увеличении скорости ветра, соответственно, увеличивают тормозной момент и мощность генератора 11 до значения линейной скорости вращения в средней части ветроколеса в диапазоне, согласно графической зависимости по фиг. 3 ср.р. (1,01,6) в.п.,при этом, как следует из графика, показатель мощности Рпри такой зависимости приближается к 100 ,что по сравнению с прототипом не требует сложной технологии регулировки диаметра концевых диафрагм,при которой показатель мощности Рне более 50 . На дату подачи заявки заявленный способ прошел испытания в аэродинамической трубе и завершается стадия промышленной апробации. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.