DE1104458B

DE1104458B - Leistungsregeleinrichtung fuer Windkraftanlagen

Info

Publication number: DE1104458B
Application number: DEW26153A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Wolf
Original assignee: KARL WOLF DIPL ING
Current assignee: KARL WOLF DIPL ING
Priority date: 1959-07-02
Filing date: 1959-07-02
Publication date: 1961-04-06

Description

Leistungsregeleinrichtung für Windkraftanlagen Die Erfindung bezieht sich auf,die Leistungsregelung von Windkraftanlagen mit drehzahlabhängig verstellbaren Flügeln und einer Einrichtung zum Drehen des ganzen Rades in unkt außer Wind sowie mit einem durch eine übersetzte Abtricbswelle zwischen dem Windrad und einer Rutschkupplung angetriebenen Drehzahlregler und mit einem elektrischen Generator als Arbeitsmaschine.
Windkraftanlagen mit einem elektrischen Generator als Arbeitsmaschine und mit verstellbaren Flügeln zur Regelung der Windradleistung sind bekannt. Es ist auch bekannt, die Leistungsregelung durch Drehen des ganzen Rades in und außer Wind zu vollziehen. Ebenfalls bekannt ist, @d@ie Leistung bei konstanter Drehzahl der Arbeitsmaschine mittels eines Fliehkraftreglers zu regeln.
Die Leistungsregelung durch einen Drehzahlregler allein ist jedoch unvollkommen, weil dabei die Arbeitsmaschine überlastet werden kann, sobald das Windangebot die Höchstleistung,der Arbeitsmaschine übersteigt.
Es ist auch bekannt, die Windradflügel so zu bauen bzw. mit Einrichtungen zu versehen, z. B. mit sogenannten Bremsklappen, -daß der Wirkungsgrad der Flügel mit steigender Windstärke sich verschlechtert, derart, daß bei einer gewissen Windstärke idie Leistungsaufnahme des Windrades der Höchstleistung der Arbeitsmaschine entspricht und nicht mehr weiter steigt. Diese Art Leistungsregelung hat jedoch gezeigt, daß bei mäßiger Windstärke, etwa bei der mittleren Jahreswindstärke, die Leistungsaufnahme des Windrades nur etwa ein Viertel der installierten Höchstleistung beträgt.
Die Nachteile der vorgenannten Regelungsarten werden vermieden, wenn gemäß der Erfindung der Regelimpuls für die Leistungregelung von der Leistung des elektrischen Generators abgeleitet wird und wenn der Drehzahlregler in Wirkungsverbindung mit einer dem Generator vorgeschalteten Rutschkupplung steht und Kontakte einer elektrischen Energiequelle betätigt, die mit der leistungsabhängigen Regelung parallel geschaltet ist.
Diese erfindungsgemäße Leistungsregelung verhindert eine Überlastung der Arbeitsmaschine und auch das Auftreten von Frequenzdifferenzen bzw. deren mögliche Folgen, wenn der Generator mit einem elektrischen Stromnetz parallel zu arbeiten hat, selbst wenn die Netzfrequenz sich ändern sollte.
Wenn man zwei Drehzahlregler anwendet, von denen einer zwischen Windrad und Kupplung und der andere zwischen Kupplung und Generator angetrieben wird und die mit den beiden Tellerrädern eines als Differentialgetriebe gebauten K'ontaktgeb-ers verbunden sind, dann wird die ganze Anlage (auch die Rutschkupplung) vor Schaden geschützt, selbst wenn der Generator infolge eines Schadens, z. B. infolge eines Lagerbruchs, zum Stillstand käme.
Die Erfindung ist in -der Zeichnung durch die Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt. Fig. 2 zeigt nur den als Differentialgetriebe gebauten elektrischen Kontaktgeber.
In Fig. 1 ist mit 1 das Windrad, mit 2 dessen Welle und mit 3 das auf dieser Welle befestigte Haupttriebrad bezeichnet. Von diesem Triebrad 3 gehen mehrere, gleichlaufend zur Windradwelle 2 angeordnete Abtriebe ab, die mit einem gemeinsamen Triebrad 7 kämmen; von diesen Abtrieben sind nur zwei gezeichnet.
4 ist ein Zahnritzel eines solchen Abtriebs, das mit dem Triebrad 3 kämmt und durch die Welle 5 mit dem Zahnrad 6 verbunden ist. Das Zahnrad 6 kämmt mit dem Zahnrad 7, das .auf der Kupplungshälfte 8 befestigt und mit dieser auf der Windradwelle 2 drehbar gelagert ist.
9 ist die Rutschkupplung und 10 idie zweite Kupplungshälfte, mit der das Zahnrad 11 verbunden und drehbar auf der Welle 2 gelagert ist. Das auf der Welle des Generators 13 befestigte Zahnritzel 12 kämmt mit dem Rad 11 und treibt den Generator an.
14 ist die verstellbare Windfahne, die zum Drehen des. Windrades 1' in und außer Wind idient; 15 ist deren Verstellantrieb, und 16 ist der elektrische Stellmotor für den Antrieb 15.
20 ist das die Leistung des Generators 13. messende Wattmeter. 21 und 22 sind verstellbare Kontakte, die mit dem Stellmotor 16 verbunden sind. Der kontaktgebende Zeiger 23 des Wattmeters 20 ist durch die Leitung 24 mit der elektrischen Energiequelle 25 und Tiber diese durch die Leitung 26 mit dem Stellmotor 16 verbunden. Wenn der Zeiger 23 einen der beiden Kontakte 21 oder 22 betätigt, dann wird die Windfahne verstellt und das Windrad entsprechend der Leistungsregelung in oder außer Wind gedreht.
30 ist der Fliehkraft-Drehzahlregler, -der den Kontaktzeiger 31 und durch diesen die Kontakte 32 und 33 betätigt. Der Kontaktzeiger 31 ist wie der Zeiger 23 durch die Leitung 24 mit der Energiequelle 25 verbunden. Die beiden Kontakte 32 und 33 sind wie die Kontakte 21 und 22 mit dem elektrischen Stellmotor 16 verbunden.
In Fig.2 bezeichnet 40 eine drehbar gelagerte Achse, mit der der kontaktgebende Zeiger 41 fest verbunden ist. Auf diesem Zeiger 41 ist das Kegelritzel 44 des Differentialgetriebes drehbar gelagert. Die Tellerräder 42 und 43, jedes für sich auf der Achse 40 drehbar gelagert, sind je mit einem Fliehkraft-Drehzahlregler 30 verbunden, Zwobei ein Regler zwischen dem Windrad und der Rutschkupplung und der andere zwischen der Kupplung und dem Generator angetrieben wird. Der Regler 30 und die Verbindung derselben mit den Differential-Tellerrädern 42 und 43 sind der Übersicht wegen nicht angedeutet. Der Zeiger 41 betätigt die Kontakte 45 und 46, die den Kontakten 32 und 33 (Fig. 1) entsprechend mit dem Stellmotor 16 zu verbinden sind, wie auch der Zeiger 41 mit der elektrischen Energiequelle 25 zu verbinden ist.
Die Leistungsregelung vollzieht sich, wenn der Generator nur ein ihm eigens zugeordnetes Stromnetz zu speisen hat, wie folgt: Solange die vom Generator verlangte Leistungsabgabe dessen Höchstleistung nicht übersteigt, obliegt die Regelung auf konstante Drehzahl dem Fliehkraft-Drehzahlregler 30. Sobald die Leistungsabgabe des Generators dessen Höchstleistung erreicht, übernimmt das Wattmeter 20 die Regelung für die Leistungsaufnahme des Windrades. Durch diese erfindungsgemäße Regelungsart kann keine Z?berlastung der Anlage stattfinden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Leistungsregeleinrichtung für Windkraftanlagen mit drehzahlabhängig verstellbaren Flügeln und einer Einrichtung zum Drehen des ganzen Rades in und außer Wind sowie mit einem durch eine übersetzte Abtriebswelle zwischen dem Windrad und einer Rutschkupplung angetriebenen Drehzahlregler und mit einem elektrischen Generator als Arbeitsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (21, 22) eines die Leistung des Generators (13) messenden Wattmeters (20) mit dem elektrischen Stellmotor (16) für die Verstellung der Windfahne (14) verbunden sind.
2. Leistungsregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Rutschkupplung (9) zusammenarbeitende Drehzahlregler (30) Kontakte (32, 33) einer elektrischen Energiequelle (25) betätigt, die mit dem elektrischen Stellmotor (16) für die Verstellung der Windfahne (14) verbunden sind.
3. Leistungsregeleinrichtung nach Anspruch 2 mit zwei Drehzahlreglern, von denen einer zwischen Windrad und Rutschkupplung und der andere zwischen Kupplung und Generator angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch die beiden mit den Reglern (30) verbundenen Tellerräder (42, 43) eines als Differentialgetriebe (44) gebauten Kontaktgebers (41) Kontakte (45, 46) betätigt werden, die über eine elektrische Energiequelle (25) mit dem Stellmotor (16) für die Verstellung der Windfahne (14) verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1699 200; Buch: Wilhelm van Heys : »Wind und Windkraftanlagen«, 1947, S. 110; Zeitschrift: »Brennstoff, Wärme, Kraft (BWK) «, Bd. 6; Nr. 7, Juli 1954, S. 274 und 275.