MD1110Z

MD1110Z - Sistem eolian de transformare a energiei fluxului de aer în energie electrică şi de frânare aerodinamică a autovehiculului

Info

Publication number: MD1110Z
Application number: MDS20160097A
Authority: MD
Inventors: Виктор ДОБРЯ
Original assignee: Виктор ДОБРЯ
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2017-07-31
Also published as: MD1110Y

Abstract

Invenţia se referă la energetica eoliană, şi anume la sisteme eoliene de transformare a energiei fluxului de aer opus autovehiculului în mers în energie electrică şi de frânare aerodinamică a acestuia.Sistemul, conform invenţiei, conţine o priză de aer cu secţiune dreptunghiulară, instalată pe acoperişul autovehiculului şi în care sunt montate transversal uniform cel puţin două roţi eoliene, arborii acestora fiind uniţi cu rotoarele unor maşini electrice reversibile, capetele înfăşurărilor cărora sunt unite între ele şi cu un dispozitiv de stocare a energiei electrice. Sistemul de asemenea conţine un dispozitiv automat de control al tensiunii pentru conectarea înfăşurărilor maşinilor electrice reversibile în regim de generator în paralel, în cazul unei viteze de rotaţie mari a roţilor eoliene, sau în serie, în cazul unei viteze de rotaţie mici a acestora. Maşinile electrice reversibile sunt executate cu posibilitatea transformării energiei fluxului de aer în energie electrică în regim de generator, precum şi frânării aerodinamice a autovehiculului prin punerea în rotaţie în direcţie inversă a roţilor eoliene în regim de motor.

Description

Invenţia se referă la energetica eoliană, şi anume la sisteme eoliene de transformare a energiei fluxului de aer opus autovehiculului în mers în energie electrică şi de frânare aerodinamică a acestuia.

Este cunoscut un generator eolian pentru autovehicul, care conţine o vizieră, instalată pe autovehicul, totodată pe acesta este montată o roată eoliană, arborele acesteia fiind unit cu rotorul unui generator electric, capetele înfăşurării acestuia fiind unite cu un acumulator al energiei electrice [1].

Dezavantajul acestui generator constă în aceea că energia electrică obţinută depinde de viteza şi direcţia vântului, care nu întotdeauna este suficient de puternic.

Mai este cunoscut un sistem eolian de transformare a energiei fluxului de aer în energie electrică a autovehiculului, care conţine o priză de aer, instalată pe autovehicul, şi în care este montată transversal o roată eoliană, arborele acesteia fiind unit cu rotorul unui generator electric, capetele înfăşurării acestuia fiind unite cu un acumulator al energiei electrice [2].

Dezavantajul sistemului constă în aceea că pentru a produce zilnic 4…5 kWh de energie electrică este necesar ca lungimea palelor turbinei eoliene să fie de 0,3…0,5 m, fapt care majorează gabaritele turbinei, care la rândul său, fiind instalată pe acoperişul autovehiculului, sporeşte riscul de avarie la manevrări bruşte. Este cunoscut faptul că la majorarea puterii generatorului eolian de 2,5 ori, lungimea palelor turbinei eoliene trebuie majorată de 4 ori. Pentru ca generatorul electric, rotit de turbina eoliană, să producă putere maximă este necesar ca viteza vântului să fie de 16…27 m/s. La viteze mai mici tensiunea electromotoare indusă în generatorul electric poate să ia o valoare mai mică decât tensiunea dispozitivelor de stocare a energiei electrice (acumulatoare, supercondensatoare etc.), ca rezultat generatorul electric va funcţiona în gol.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în micşorarea gabaritelor sistemului eolian, majorarea puterii debitate în regim de generator şi utilizarea acestui sistem la frânarea urgentă a automobilului în regim de motor.

Sistemul eolian de transformare a energiei fluxului de aer în energie electrică şi de frânare aerodinamică a autovehiculului, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine o priză de aer cu secţiune dreptunghiulară, instalată pe acoperişul autovehiculului şi în care sunt montate transversal uniform cel puţin două roţi eoliene, arborii acestora fiind uniţi cu rotoarele unor maşini electrice reversibile, capetele înfăşurărilor cărora sunt unite între ele şi cu un dispozitiv de stocare a energiei electrice, de asemenea conţine un dispozitiv automat de control al tensiunii pentru conectarea înfăşurărilor maşinilor electrice reversibile în regim de generator în paralel, în cazul unei viteze de rotaţie mari a roţilor eoliene, sau în serie, în cazul unei viteze de rotaţie mici a acestora, totodată maşinile electrice reversibile sunt executate cu posibilitatea transformării energiei fluxului de aer în energie electrică în regim de generator, precum şi frânării aerodinamice a autovehiculului prin punerea în rotaţie în direcţie inversă a roţilor eoliene în regim de motor.

Avantajele invenţiei constau în micşorarea gabaritelor sistemului eolian, majorarea puterii debitate în regim de generator şi utilizarea acestui sistem la frânarea urgentă a automobilului în regim de motor.

Un avantaj al sistemelor eoliene, instalate pe autovehicul, este că energia electrică obţinută este energie regenerabilă. De asemenea, trebuie de menţionat faptul că la circulaţia prin oraşe, de exemplu în Japonia, autovehiculelor, dotate cu motor hibrid (motor termic plus motor electric), le este interzisă mişcarea cu acţionare de la motorul termic.

Totodată sistemul eolian poate să producă energie electrică regenerabilă şi în cazul când autovehiculul staţionează, de la fluxul natural de aer (vânt), cu condiţia ca autovehiculul să fie poziţionat astfel încât direcţia vântului să fie îndreptată spre priza de aer.

În regim de motor, la rotirea directă a maşinii electrice reversibile (la fel ca şi în regim de generator), palele turbinelor formează o forţă suplimentară de tracţiune, majorând viteza de start a autovehiculului.

Se cunoaşte că la o frânare bruscă roţile automobilului alunecă faţă de acoperirea drumului, îndeosebi în timp de iarnă, când drumul este acoperit cu gheţuş sau zăpadă. În cazul acesta maşina electrică reversibilă este trecută rapid în regim de motor, fiind alimentată de la dispozitivul de stocare a energiei electrice, cu rotirea inversă a palelor, schimbând direcţia aerului în priza de aer şi efectuând o frânare suplimentară a autovehiculului, ceea ce contribuie la o stopare mai rapidă a lui.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă:

- fig. 1, vederea laterală a autovehiculului cu sistemul eolian;

- fig. 2, vederea din faţă a autovehiculului cu sistemul eolian.

Sistemul eolian de transformare a energiei fluxului de aer 3 în energie electrică şi de frânare aerodinamică a autovehiculului 1 conţine priza de aer 2 cu secţiune dreptunghiulară, instalată pe acoperişul autovehiculului 1 şi în care sunt montate transversal uniform cel puţin două roţi eoliene 4 cu palele 6, arborii acestora fiind uniţi cu rotoarele maşinilor electrice reversibile 5, capetele înfăşurărilor cărora sunt unite între ele şi cu dispozitivul de stocare a energiei electrice. Dispozitivul automat de control al tensiunii este destinat conectării înfăşurărilor maşinilor electrice reversibile 5 în regim de generator în paralel, în cazul unei viteze de rotaţie mari a roţilor eoliene 4, sau în serie, în cazul unei viteze de rotaţie mici a acestora. Maşinile electrice reversibile 5 sunt executate cu posibilitatea transformării energiei fluxului de aer 3 în energie electrică în regim de generator, precum şi frânării aerodinamice a autovehiculului 1 prin punerea în rotaţie în direcţie inversă a roţilor eoliene 4 în regim de motor.

Exemplul 1.

Funcţionarea sistemului eolian cu maşina electrică reversibilă 5 în regim de generator

Pentru transformarea energiei fluxului de aer 3 în energie electrică pot fi utilizate atât generatoare de curent continuu, cât şi generatoare sincrone cu redresoare.

Tensiunea electromotoare (t.e.m.) indusă în înfăşurarea indusului generatorului de curent continuu se determină prin ecuaţia:

,

iar t.e.m. indusă într-o înfăşurare de fază a generatorului sincron - prin ecuaţia:

E Kinf Kinf ,

unde: p este numărul de perechi de poli ai maşinii electrice reversibile 5;

a - numărul de perechi de căi paralele;

N - numărul de spire ale înfăşurării indusului;

n - turaţia rotorului, ;

Ф - fluxul magnetic format de o pereche de poli, Wb;

f = - frecvenţa curentului alternativ, Hz;

Kinf - factor de înfăşurare pentru generatorul sincron;

Ce, C1 e - factori constructivi pentru generatorul respectiv.

În ambele ecuaţii t.e.m. indusă depinde de turaţia rotorului, adică de turaţia roţilor eoliene 4, care la rândul său depinde de viteza fluxului de aer 3, îndreptat spre priza de aer 2. La viteze mici de mişcare a autovehiculului 1 t.e.m. indusă în maşina electrică reversibilă 5 în regim de generator poate lua valori mai mici decât tensiunea dispozitivului de stocare a energiei electrice, de aceea dacă maşina electrică reversibilă 5 este una, ea va funcţiona în gol. În cazul când maşini electrice reversibile 5 sunt mai multe, induşii lor pot fi conectaţi în serie, atunci t.e.m. rezultantă va fi suma lor: E=E1+E2+…+En, care va depăşi tensiunea dispozitivelor de stocare a energiei electrice, acestea fiind încărcate chiar şi la turaţii mici.

La turaţii mari t.e.m a fiecărei maşini electrice reversibile 5 în regim de generator poate să depăşească tensiunea dispozitivului de stocare a energiei electrice. În acest caz maşinile electrice reversibile 5 pot fi conectate în paralel, majorând curentul de încărcare a dispozitivului de stocare a energiei electrice: I=I1+I2+…+In, totodată t.e.m. va fi E=E1 =E2=…=En.

Operaţiile de reconectare a induşilor generatoarelor: în serie sau în paralel, sunt efectuate de dispozitivul automat de control al tensiunii.

Exemplul 2.

Funcţionarea sistemului eolian cu maşina electrică reversibilă 5 în regim de motor

Maşinile electrice reversibile 5 sunt trecute în regim de motor în cazul frânării autovehiculului cu schimbarea direcţiei de rotaţie a rotorului prin schimbarea cu locul a polarităţii de alimentare de la dispozitivul de stocare a energiei electrice a indusului sau excitaţiei, în cazul utilizării maşinilor de curent continuu.

La maşinile sincrone pe rotor este montată o colivie metalică, iar schimbarea direcţiei rotorului se efectuează prin schimbarea cu locul a două faze, care alimentează înfăşurarea trifazată a indusului maşinii 5 de la dispozitivul de stocare a energiei electrice prin intermediul unui invertor electronic.

1. RU 2375212 C1 2009.12.10

2. Китаец изобрел автомобиль, работающий от ветра. 2014.04.25, <http://fishki.net/1263919-kitaec-izobrel-avtomobil-rabotajuwij-ot-vetra.html>, regăsit în internet 2016.09.20

Claims

Sistem eolian de transformare a energiei fluxului de aer în energie electrică şi de frânare aerodinamică a autovehiculului, care conţine o priză de aer cu secţiune dreptunghiulară, instalată pe acoperişul autovehiculului şi în care sunt montate transversal uniform cel puţin două roţi eoliene, arborii acestora fiind uniţi cu rotoarele unor maşini electrice reversibile, capetele înfăşurărilor cărora sunt unite între ele şi cu un dispozitiv de stocare a energiei electrice, de asemenea conţine un dispozitiv automat de control al tensiunii pentru conectarea înfăşurărilor maşinilor electrice reversibile în regim de generator în paralel, în cazul unei viteze de rotaţie mari a roţilor eoliene, sau în serie, în cazul unei viteze de rotaţie mici a acestora, totodată maşinile electrice reversibile sunt executate cu posibilitatea transformării energiei fluxului de aer în energie electrică în regim de generator, precum şi frânării aerodinamice a autovehiculului prin punerea în rotaţie în direcţie inversă a roţilor eoliene în regim de motor.