Гидрогенератор Петли

(51) 03 13/00 (2006.01) 02 1/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ непосредственном погружении гидрогенератора в водный поток русла реки без строительства гидроплотин в том числе на малых реках. Техническим решением является совмещение электрогенератора и гидропривода в единую герметичную конструкцию, где источником тока является электрогенератор фиг. 1 А, фиг. 1 Б,отличающийся минимальным тормозным моментом М ротора, а гидроприводом являются гидропарусы установленные на герметичном корпусе индукционного ротора. Техническим результатом является малозатратная выработка электроэнергии в водном потоке русла реки. Предусмотрен понтонный и свайный варианты эксплуатации, что позволяет устанавливать в русле реки неограниченное количество заявляемых гидрогенераторов.(57) Изобретение относится к гидроэнергетике для выработки электроэнергии гидроприводом при Изобретение относится к гидроэнергетике для малозатратной выработки электроэнергии гидроприводом при непосредственном погружении гидрогенераторов в водный поток русла реки, в том числе на малых реках. В настоящее время основой гидроэнергетики являются гидроэлектростанции. Гидроэлектростанция (ГЭС) - электростанция,преобразующая механическую энергию потока воды в электрическую энергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы. Мощность крупнейших ГЭС до нескольких ГВт (например, Красноярской ГЭС - 6 ГВт) (Советский энциклопедический словарь. Издание четвертое, исправленное и дополненное. Москва, Советская энциклопедия,1990, с. 305) - фиг. А. Гидроагрегат аппарат,состоящий из гидравлической турбины и электрического генератора(Советский энциклопедический словарь. Издание четвертое,исправленное и дополненное. Москва, Советская энциклопедия, 1990, с. 30) - фиг. Б. Гидравлическая турбина (водяная турбина,гидротурбина) лопастной гидравлический двигатель, преобразующий механическую энергию потока воды в энергию вращающегося вала. Используется главным образом в ГЭС для привода электрических генераторов. Диаметр рабочего колеса достигает 10 метров, мощность 600 и более МВт, расчетный напор до 1700 м (Советский энциклопедический словарь. Издание четвертое,исправленное и дополненное. Москва, Советская энциклопедия, 1990, с. 309). Гидрогенератор - синхронный электрогенератор,вращаемый гидравлической турбиной. Ротор генератора укреплен на одном(обычно вертикальном) валу с рабочим колесом турбины. Мощность генератора до 700 и более МВт(Советский энциклопедический словарь. Издание четвертое, исправленное и дополненное. Москва,Советская энциклопедия, 1990, с. 303). Из опытов Фарадея (Кудрявцев П.С. Фарадей. Москва, Просвещение, 1969, с. 34, 40) следует, что главным условием выработки электроэнергии является перпендикулярное пересечение проводником магнитных силовых линий и наоборот. В известных электрогенераторах магнитное поле статора, неподвижное относительно вращающегося ротора, взаимодействуя с магнитным полем стального сердечника ротора,создает электромагнитный тормозной момент М, который направлен в сторону, противоположную вращению ротора, чем больше токякоря (ток нагрузки), тем больший тормозной момент М приходится преодолевать первичному двигателю генератора(Китаев В.Е., Петров В.К., Шляпинток Л.С. Электротехника. - М Профтехиздат, 1961,с. 264). Поскольку стальной сердечник якоря (ротора),вращаясь в магнитном поле, пересекает магнитный поток, то в нем индуктируются токи, называемые вихревыми токами. Эти токи вызывают нагрев якоря 2(ротора), и на их образование зря расходуется определенная часть энергии (Бечева М.К., Златенов И.Д., Новиков П.Н., Шапкин Е.В. Электротехника и электроника. Москва, Высшая школа, 1991, с. 45). Существенными недостатками современной гидроэнергетики является строительство гидроплотин, обязательное наличие изолированных от гидропотока и гидротурбин помещений для электрогенераторов низкий КПД гидротурбин,значительный тормозной момент М стального ротора электрогенераторов, в результате чего безвозвратно теряется не менее половины энергии гидропривода. Поэтому проблема избавления гидроэнергетики от указанных недостатков является достаточно актуальной. Задачей изобретения является достижение номинальной мощности при гораздо меньших затратах гидропривода в сравнении с известными гидрогенераторами. Техническим результатом является малозатратная выработка электроэнергии в водном потоке русла реки. Технический результат достигается тем, в гидрогенераторе, включающем гидродинамический привод и электрогенератор, который содержит статор, жестко закрепленный на неподвижном валу, и установленный с возможностью вращения вокруг неподвижного вала индукционный ротор, на внешней поверхности которого установлен гидродинамический привод, согласно заявленному изобретению гидродинамический привод выполнен в виде гидропарусов, статор выполнен в виде секторно-дисковых магнитоблоков,зафиксированных по длине на неподвижном валу, а между их полюсами расположены индукционные блоки в виде диэлектрических кассет-обойм, в ячейки которых вставлены индукционные обмотки,смонтированные на клиновидных сегментах траверс, закрепленных на периферии опорных дисков, установленных на неподвижном валу и в целом представляющих собой индукционный ротор, опорные диски которого изготовлены из диэлектрика, а траверсы с клиновидными сегментами изготовлены из парамагнетика, в частности, из алюминиевого сплава, при этом индукционные обмотки соединены между собой последовательно,или параллельно,или комбинировано, а магнитоблоки скомпонованы из постоянных магнитов, или из электромагнитов с внешним возбуждением или самовозбуждением. Совмещение электрогенератора и гидропривода в единую герметичную конструкцию позволяет сезонно-погружную и стационарно-подводную эксплуатацию гидрогенератора непосредственно в водном потоке русла реки, в том числе малых рек. При этом гидрогенератор может устанавливаться в водном потоке вертикально или горизонтально. Предусмотрен понтонный и свайный варианты эксплуатации, что позволяет устанавливать в русле реки неограниченное количество заявляемых гидрогенераторов без строительства гидроплотин, а также их эксплуатацию в приливно-отливной зоне. Изобретение поясняется чертежами с фигурами 1 А, 1 Б, 1 С, 2 А, 2 Б, 3 А, 3 Б, 4, 5, 6. На фигуре 1 А, 1 Б показана компоновочная схема гидрогенератора (разрез вдоль базового вала 9, вид сбоку) 1 секторно-дисковый магнитоблок 2 индукционные обмотки 3 диэлектрические кассеты-обоймы индукционных обмоток 4 опорные диски ротора 5 траверсы ротора 7 электрощетки 8 - токосъемные кольца 9- базовый вал 10- подшипники ротора 11- клиновидные сегменты траверс ротора 13 - секторные магниты 18 - герметичный корпус ротора 19 - кронштейны крепления гидропарусов 20- гидрозатвор 21 - диск гидрозатвора 23 опорно-проходной изолятор 24 - гидросальники. На фиг. 1 С показан гидрогенератор в комплекте с гидропарусами 22 (разрез вдоль базового вала 9,вид сбоку) 9 - базовый вал 10 - подшипники ротора 18 - герметичный корпус ротора 19 - кронштейны крепления гидропарусов 20 - гидрозатвор 22 - гидропарусы 24 - гидросальники. На фиг. 2 А, 2 Б показан статор гидрогенератора(разрез вдоль базового вала 9, вид сбоку) 1 секторно-дисковые магнитоблоки 8 токосъемные кольца 9 - базовый вал 10 - подшипники ротора 12 - стальной секторный диск 13 - секторные магниты 14 - фиксаторы магнитов 15 - междусекторные стойки 21 - диск гидрозатвора 23 - опорно-проходной изолятор. На фиг.3 А, 3 Б показан секторно-дисковый магнитоблок (поз.- вид с плоскости секторного диска, поз 2 - разрез вдоль оси секторного диска) 12 - стальной секторный диск 13 - секторные магниты 14 - фиксаторы магнитов 15 - междусекторные стойки. На фиг. 4 показан ротор гидрогенератора 2 - индукционные обмотки ротора 3 - диэлектрическая кассета-обойма 4 - опорные диски ротора 5 - траверсы ротора 11 - клиновидные сегменты траверсы 18 - герметичный корпус генератора 19 - кронштейны крепления гидропарусов 20 - гидрозатвор 22 - гидропарусы. На фиг.5 показана компоновочная схема индукционных обмоток ротора гидрогенератора 2 индукционные обмотки ротора 3 диэлектрическая кассета-обойма 11 клиновидные сегменты траверсы 17- перегородки ячеек диэлектрической кассетыобоймы 18- герметичный корпус ротора 19 кронштейны крепления гидропарусов. На фиг. 6 показана диэлектрическая кассетаобойма 2 индукционные обмотки 3 диэлектрическая кассета-обойма 5 траверсы ротора 11 клиновидные сегменты траверсы 16 секторные стенки ячеек 17 перегородки ячеек. Вариант изготовления гидрогенератора 1. Базовый валотливка, мехобработка. 2. Корпусвтулка секторно-дискового магнитоблока,отливка,мехобработка(электротехническая сталь). 3. Диск секторно-дискового магнитоблокапрокат,вырезка,штамповка мехобработка,напрессовка. Сварка, пайка по центру длины корпусавтулки магнитоблока. 4. Междусекторные стойкивырезка,штамповка, мехобработка, сварка, к диску магнитоблока. 5. Фиксаторы магнитов - вырезка, штамповка,мехобработка, сварка к периферии междусекторных стоек. 6. Диэлектрические кассеты-обоймылитье,формовка, штамповка. 7. Траверсы ротора с клиновидными сегментамилитье из алюминиевого сплава. 8. Опорные диски траверс индукционного ротора формовка,прессовка, мехобработка. 9. Индукционные обмотки ротора - намотка на клиновидных сердечниках. 10. Проходной изолятор - диэлектрик, формовка,мехобработка. 11. Секторные магниты - постоянные магниты,формовка, спекание, (предпочтительно, Неодим Феррум Бор ). Вариант эксплуатации Гидрогенератор доставляется на место установки водной буксировкой или другими транспортными средствами с учетом габаритов,зависящих от заданной мощности генератора(генератор - от 5 киловатт до 50 Мегаватт и более). Спущенный на воду гидрогенератор под собственным весом погружается до уровня гидронасосов, при этом водный поток вращает гидропарусы,и генератор вырабатывает электрический ток. Принцип работы гидрогенератора При вращении ротора гидропарусами (22) индукционные обмотки(2) пересекают перпендикулярно магнитные силовые линии между полюсами секторно-дисковых магнитоблоков (1). 3(токопроводящие подшипники). Множество независимых индукционных обмоток ротора позволяет включать их между собой параллельно, последовательно или комбинировано. Достигаемым техническим результатом является малозатратная выработка электроэнергии гидроприводом при непосредственном погружении гидрогенератора в водный поток русла реки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Гидрогенератор,включающий гидродинамический привод и электрогенератор,который содержит статор, жестко закрепленный на неподвижном валу,и установленный с возможностью вращения вокруг неподвижного вала индукционный ротор, на внешней поверхности которого установлен гидродинамический привод, отличающийся тем, что гидродинамический привод выполнен в виде гидропарусов, статор выполнен в виде секторно-дисковых магнитоблоков,зафиксированных по длине на неподвижном валу, а между их полюсами расположены индукционные блоки в виде диэлектрических кассет-обойм, в ячейки которых вставлены индукционные обмотки,смонтированные на клиновидных сегментах траверс, закрепленных на периферии опорных дисков, свободно вращающихся посредством гидродинамического привода, установленных на неподвижном валу и в целом представляющих собой индукционный ротор, опорные диски которого изготовлены из диэлектрика, а траверсы с клиновидными сегментами изготовлены из парамагнетика, в частности, из алюминиевого сплава, при этом индукционные обмотки соединены между собой последовательно, или параллельно,или комбинировано, а магнитоблоки скомпонованы из постоянных магнитов, или из электромагнитов с внешним возбуждением или самовозбуждением.