Механизм регулирования частоты вращения ротора ветродвигателя с вертикальной осью

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для привода в движение рабочих органов электрогенераторов и других механизмов, где требуется стабильная частота вращения. Известно, что мощностной (энергетической) характеристикой ветроагрегата называется размерная зависимость мощности, развиваемой на валу ветродвигателя от скорости ветра незаторможенного потока перед ним. Ветродвигатель под действием силы ветра начинает свое вращение без нагрузки с некоторого минимального значения скорости ветра (скорость страгивания с места). Обычно эта скорость составляет 2,5…5 м/с. При достижении скорости потока, равной расчетной скорости ветра, ветродвигатель развивает номинальную мощность. Номинальная мощность – это максимальное значение выходной мощности, на которую рассчитан ветроагрегат в длительном режиме работы. Обычно, в этом диапазоне скоростей ветра, регулирование ветродвигателя, кроме момента пуска, не происходит. В диапазоне скоростей от расчетной до максимальной вступает в действие система регулирования. Максимальная рабочая скорость ветра - это скорость ветра , при которой расчетная прочность ветроагрегата позволяет ему работать (производить электроэнергию) без повреждений. Если регулирование осуществляется поворотом лопасти, то можно удерживать мощность ветродвигателя в этом диапазоне ветра, близкой к постоянной. При достижении максимальной рабочей скорости ветра (обычно 25…30 м/с) ветродвигатель останавливают во избежание поломок и выводят из-под ветра, например, ставя его лопасти во флюгерное положение, т.е. включают в работу устройства ограничения частоты вращения ротора, уменьшающие парусность лопастей ротора. Недостаток известных конструкций заключается в сложности механизма регулировки частоты вращения, при котором лопасти отдаляются или приближаются к ступице, совершая движения по сложной траектории. Особо следует отметить, что при этом суммарная площадь лопастей, подверженная воздействию воздушного потока, при этом не уменьшается, т. е. риск поломки ветрогенератора при ураганных ветрах остается обоснованным. Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение механизма управления частотой вращения ротора ветродвигателя, а также уменьшение в экстремальных случаях площади лопастей, подверженной воздействию ветра. Для достижения данной цели механизм управления частотой вращения ротораветродвигателя (механизм) выполнен таким образом, что лопасти ротора по сигналу датчика измерения скорости ветра принудительно раздвигаются и сдвигаются от центра опоры вращения в горизонтальной плоскости, перемещаясь по направляющим. При этом перемещение лопастей в противоположные стороны осуществляется посредством закрепленных на лопастях зубчатых реек, кинематически связанных с шестерней выходного вала привода: мотора-редуктора. Сигнал на мотор поступает от датчика измерения скорости ветра. Такое техническое решение при критических (буревых) ветрах позволит установить лопасти к направлению ветра так, что они будут перекрывать друг друга, тем самым уменьшая парусность. Соответственно, уменьшается и длина рычага, равная расстоянию от центральной опоры вращения до центра лопасти; падает скорость вращения ротора, уменьшается риск выхода из строя ветродвигателя.