ES2942888T3

ES2942888T3 - Mejoras relacionadas con la detección de corriente parásita en generadores de turbinas eólicas

Info

Publication number: ES2942888T3
Application number: ES19823908T
Authority: ES
Inventors: Peter Mongeau; Nicolaj Olesen; Lars Brink Christensen; Marek Swies
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: EP3899262B1; EP3899262A1; CN113227574B; CN113227574A; WO2020125899A1; US12025095B2; US20220018337A1; EP4194691A1; US11592005B2; US20230204015A1; CN116641854A

Abstract

Un conjunto generador de energía eléctrica (20) para una turbina eólica (1). El conjunto de generación de energía eléctrica comprende una caja de cambios (22) que comprende un eje de salida de la caja de cambios, un generador (24) que comprende un rotor (32) que está acoplado al eje de salida de la caja de cambios; y un modulo de medida de corriente (40) situado entre la caja de cambios (22) y el generador (24). El módulo de medición de corriente (40) comprende: un captador eléctrico (42) montado en el conjunto de generación de energía eléctrica (20), en el que el captador eléctrico (42) incluye un contacto eléctrico (44) que se acopla con un anillo deslizante (48) asociado con el rotor (32). El módulo de medición de corriente comprende además: un primer dispositivo de medición de corriente (50) montado con respecto al captador eléctrico (42) para detectar la corriente que fluye al menos a través del captador eléctrico; (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Mejoras relacionadas con la detección de corriente parásita en generadores de turbinas eólicas

Campo técnico

La invención se refiere a un generador de turbina eólica equipado con una disposición para monitorizar corrientes parásitas a través de diversos componentes de ese generador para proporcionar diagnóstico y protección.

Antecedentes

Las turbinas eólicas convierten la energía cinética del viento en energía eléctrica, usando un gran rotor con varias palas de rotor. Una turbina eólica de eje horizontal típica (HAWT) comprende una torre, una góndola encima de la torre, un buje rotatorio o “rotor” montado en la góndola y una pluralidad de palas de rotor de turbina eólica acopladas al buje. La góndola aloja muchos componentes funcionales de la turbina eólica, incluyendo, por ejemplo, un generador, una caja de engranajes, tren de transmisión y un conjunto de freno de rotor, así como un equipo convertidor para convertir la energía mecánica en el rotor en energía eléctrica para suministrar a la red. La caja de engranajes aumenta la velocidad de rotación del árbol principal de baja velocidad y acciona un árbol de salida de caja de engranajes. El árbol de salida de caja de engranajes, a su vez, acciona el generador, que convierte la rotación del árbol de salida de caja de engranajes en electricidad. La electricidad generada por el generador puede entonces convertirse según se requiera antes de suministrarse a un consumidor apropiado, por ejemplo, un sistema de distribución de red eléctrica.

En un sistema de turbina eólica, el generador necesariamente genera altas tensiones, y esto es particularmente cierto para las turbinas eólicas actuales que buscan la generación de alta tensión para la eficiencia eléctrica. Sin embargo, un desafío para el diseño de tales conjuntos de generador es que las altas tensiones generadas también pueden inducir corrientes no intencionales en otros componentes del generador y componentes asociados. Estas denominadas “corrientes parásitas” pueden provocar arcos eléctricos entre componentes adyacentes y esto, a su vez, puede causar daños como corrosión por picadura y soldaduras. Los cojinetes son particularmente susceptibles a esta clase de daño y, por tanto, es deseable detectar que tales “corrientes parásitas” están dentro de los niveles aceptables. También es deseable canalizar tales corrientes a lo largo de rutas de puesta a tierra que no provoquen problemas.

Los documentos US2018/351439A1 y EP2783195A1 son ejemplos relevantes de técnica anterior.

La invención se ha ideado frente a estos antecedentes.

Sumario de la invención

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un conjunto de generación de potencia eléctrica para una turbina eólica. El conjunto de generación de potencia eléctrica comprende una caja de engranajes que comprende un árbol de salida de caja de engranajes, un generador que comprende un rotor que está acoplado al árbol de salida de caja de engranajes; y un módulo de medición de corriente ubicado entre la caja de engranajes y el generador. El módulo de medición de corriente comprende: un captador eléctrico montado en el conjunto de generación de potencia eléctrica en el que el captador eléctrico incluye un contacto eléctrico que se engancha con un anillo deslizante asociado con el rotor. El módulo de medición de corriente comprende además: un primer dispositivo de medición de corriente montado con respecto al captador eléctri

mismo; y un segundo dispositivo de medición de corriente montado con respecto al captador eléctrico para detectar la corriente que fluye a través de un componente asociado con el árbol de salida de caja de engranajes.

El conjunto descrito anteriormente es ventajoso ya que permite diagnosticar los niveles de corriente parásita en diversos componentes del conjunto de generación de potencia eléctrica (y particularmente en los componentes del generador tales como el rotor) que va a llevarse a cabo fácilmente. Además, el conjunto descrito anteriormente puede configurarse para impedir la acumulación en exceso de corrientes parásitas, por ejemplo, tomando medidas protectoras si la corriente parásita detectada en determinados componentes supera un umbral predeterminado. Esto ayuda ventajosamente a impedir el daño a componentes clave de la turbina que pueden resultar de los arcos eléctricos provocados por las corrientes parásitas.

Obsérvese que, preferiblemente, el captador eléctrico es estacionario con respecto al rotor, en uso, en el sentido de que el captador eléctrico no rota con el rotor.

En una realización preferida de la invención, el módulo de medición de corriente se proporciona como unidad integrada. Al proporcionar el módulo de medición de corriente como unidad integrada, estando montados todos los componentes juntos de alguna manera en una unidad antes de la instalación aumenta la facilidad de la instalación del módulo en su ubicación deseada entre el generador y la caja de engranajes.

En algunas realizaciones, cada uno del primero y segundo dispositivos de medición de corriente comprende un elemento de detección alargado dispuesto para rodear sustancialmente el rotor del generador. Como los dispositivos de medición de corriente rodean el rotor del generador, pueden detectar fácilmente la corriente parásita que se acumula al menos dentro del rotor, sino también cualquier cosa conectada eléctricamente al mismo, ya sea capacitiva o galvánicamente. Cada uno del primero y segundo dispositivos de medición de corriente puede comprender una bobina de Rogowski. Por tanto, los dispositivos de medición de corriente están configurados para detectar una corriente en cualquier componente ubicado radialmente hacia el interior de la apertura definida por el bucle del dispositivo de medición.

En algunas realizaciones, el primer dispositivo de medición de corriente está montado radialmente hacia el exterior del captador eléctrico, y el segundo dispositivo de medición de corriente está montado radialmente hacia el interior del captador eléctrico.

La disposición descrita anteriormente de dispositivos de medición de corriente proporciona un mecanismo útil para diferenciar entre la corriente parásita detectada en dos ubicaciones radiales. En particular, esta disposición permite una determinación de la corriente parásita producida por el rotor del generador (y eliminada por el captador eléctrico) que va a llevarse a cabo, esta corriente parásita corresponderá a la diferencia entre la corriente detectada por los dos dispositivos. Esto permite de ese modo medidas de diagnóstico y protección de corrientes parásitas que van a implementarse específicamente con respecto al generador.

Opcionalmente, el módulo de medición de corriente comprende además un disco de montaje. El contacto eléctrico, y el primero y segundo dispositivos de medición de corriente están configurados para estar montados en el disco de montaje. En algunas realizaciones, el disco de montaje está configurado para estar montado en un alojamiento de la caja de engranajes. Al proporcionar el módulo de medición de corriente de la manera descrita anteriormente como unidad integrada, estando montados todos los componentes en un disco de montaje (y preferiblemente uno que rodea sustancialmente el rotor), aumenta la facilidad de instalación del módulo en su ubicación deseada entre el generador y la caja de engranajes.

En algunas realizaciones, el conjunto de generación de potencia eléctrica comprende además un sistema de control en comunicación operativa con el módulo de medición de corriente, el sistema de control configurado para identificar, basándose en la corriente detectada por el primero y/o segundo dispositivo de medición de corriente, anomalías en la corriente detectada. El módulo de medición de corriente facilita de ese modo la implementación de medidas de diagnóstico y protección de corrientes parásitas con respecto a diversos componentes del conjunto de generación de potencia eléctrica, particularmente el generador.

En algunas realizaciones, el captador eléctrico comprende un módulo de escobillas. Opcionalmente, el módulo de escobillas puede comprender una o más escobillas lineales. En este caso, el término “lineal” se usa para indicar que los elementos individuales que forman la disposición ordenada de escobillas (por ejemplo, filamentos o fibras) están dispuestos de una manera generalmente plana con respecto unos de otros. Dicho de otro modo, los elementos individuales de filamentos/fibras que forman la disposición ordenada de escobillas pueden estar dispuestos generalmente paralelos entre sí, por ejemplo, en una línea a lo largo de un canal proporcionado en el componente de escobilla.

En tales casos, la una o más escobillas lineales puede extenderse a lo largo de un eje que se alinea generalmente con un eje de rotación del rotor. Sin embargo, en otra realización, los sensores duales de corriente pueden combinarse con un captador eléctrico que tiene escobillas dispuestas en una dirección radial en relación con el rotor. Opcionalmente, la una o más escobillas lineales son escobillas de fibra de carbono. Alternativamente, también pueden usarse otros materiales eléctricamente conductores para formar los elementos individuales de escobilla, tales como cables o trenzados de cobre o latón.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una turbina eólica que comprende el conjunto de generación de potencia eléctrica sustancialmente tal como se describió anteriormente en el presente documento. En particular, la turbina eólica comprende una torre de turbina eólica, una góndola acoplada de manera rotatoria a la torre, un buje rotatorio montado en la góndola y una pluralidad de palas de turbina eólica acopladas al buje. La góndola comprende el conjunto de generación de potencia eléctrica.

Es particularmente ventajoso proporcionar la configuración de captador eléctrico descrita anteriormente ya que facilita la integración ciega del conjunto de captador eléctrico en su ubicación deseada entre el generador y la caja de engranajes (los últimos dos componentes que ya se han instalado dentro de la góndola antes de la integración del conjunto de captador eléctrico). La orientación axial de los contactos eléctricos también aumenta la flexibilidad del conjunto de captador eléctrico para su uso con múltiples generadores diferentes, teniendo cada uno un diámetro de rotor diferente. Se apreciará que la descripción anterior de “alineación” con el eje del rotor del generador no debe limitarse estrictamente a “alineación paralela”. De hecho, los contactos eléctricos pueden estar ligeramente en ángulo con respecto al eje del rotor del generador, siempre que se logre el contacto eléctrico requerido con el disco de contacto (es decir, siempre que los contactos eléctricos no se extiendan perpendicularmente con respecto al eje del rotor del generador).

En algunas realizaciones, el al menos un contacto eléctrico comprende una disposición ordenada de escobillas eléctricas lineal. Opcionalmente, la disposición ordenada de escobillas eléctricas comprende una pluralidad de fibras de escobillas, que se extienden en una dirección alineada con (y preferiblemente sustancialmente paralela a) un eje de rotación del rotor del generador, para interconectar con la superficie de contacto eléctrico del disco de contacto. La disposición axialmente orientada de la disposición ordenada de escobillas de contacto eléctrico (en combinación con el disco de contacto que se extiende radialmente) asegura una buena conexión eléctrica entre el captador eléctrico y el rotor sin requerir una alineación precisa y detallada de los contactos eléctricos con el rotor (como puede ser requerido para los contactos axialmente orientados).

En algunas realizaciones, el contacto eléctrico se fija a un soporte asociado con un alojamiento de la caja de engranajes.

El captador de contacto eléctrico puede comprender un primer dispositivo de medición de corriente montado con respecto al captador eléctri

medición de corriente montado con respecto al captador eléctri

componente asociado con el árbol de salida de caja de engranajes. En tales realizaciones, cada uno del primero y segundo dispositivos de medición de corriente puede comprender un elemento de detección alargado dispuesto para rodear sustancialmente el rotor del generador.

Opcionalmente, el primer dispositivo de medición de corriente está montado radialmente hacia el exterior del captador eléctrico, y el segundo dispositivo de medición de corriente está montado radialmente hacia el interior del captador eléctrico.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una turbina eólica que comprende el conjunto de generación de potencia eléctrica sustancialmente tal como se describió anteriormente en el presente documento. En particular, la turbina eólica comprende una torre de turbina eólica, una góndola acoplada de manera rotatoria a la torre, un buje rotatorio montado en la góndola, y una pluralidad de palas de turbina eólica acopladas al buje. La góndola comprende el conjunto de generación de potencia eléctrica.

Breve descripción de los dibujos

Los anteriores y otros aspectos de la invención se describirán ahora, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es un diagrama esquemático de una turbina eólica en la que puede implementarse un conjunto de generación de potencia eléctrica según una realización de la presente invención;

la figura 2 es un diagrama esquemático de diversos componentes funcionales de generación de potencia ubicados dentro de la góndola de turbina eólica de la figura 1;

la figura 3 es una vista en sección del generador mostrado en la figura 2;

la figura 4 es una vista en perspectiva de una porción de la caja de engranajes y una porción del rotor del generador, que ilustra la implementación y ubicación de un módulo de medición de corriente según una realización de la presente invención;

la figura 5 es una vista en primer plano de la disposición de la figura 4, que muestra detalles de la configuración del módulo de medición de corriente; y

la figura 6 es una vista en perspectiva, desde un ángulo de visualización diferente, del módulo de medición de corriente implementado en el rotor del generador según una realización de la presente invención.

En los dibujos, características similares se indican mediante signos de referencia similares.

Descripción específica

Se describirá ahora una realización específica de la invención en la que se comentarán numerosas características con detalle para proporcionar una comprensión completa del concepto inventivo tal como se define en las reivindicaciones. Sin embargo, resultará evidente para el experto en la técnica que la invención puede ponerse en práctica sin los detalles específicos y que, en algunos casos, métodos, técnicas y estructuras bien conocidos no se han descrito con detalle para no hacer confusa la invención innecesariamente.

Para situar las realizaciones de la invención en un contexto adecuado, en primer lugar, se hará referencia a la figura 1, que ilustra una turbina eólica de eje horizontal (HAWT) típica en la que puede implementarse un conjunto de generación de potencia eléctrica según una realización de la invención. Aunque esta imagen particular representa una turbina eólica en tierra, deberá entenderse que características equivalentes también se encontrarán en turbinas eólicas en el mar. Además, aunque las turbinas eólicas se denominan “de eje horizontal”, el experto en la técnica apreciará que con fines prácticos, el eje está habitualmente ligeramente inclinado para impedir el contacto entre las palas de rotor y la torre de turbina eólica en el caso de fuertes vientos.

Tal como se mencionó anteriormente, la turbina eólica 1 comprende una torre 2, una góndola 4 acoplada de manera rotatoria encima de la torre 2 mediante un sistema de guiñada (no mostrado), un buje rotatorio o “rotor” 8 montado en la góndola 4 y una pluralidad de palas de rotor de turbina eólica 10 acopladas al buje 8. La góndola 4 y las palas de rotor 10 se giran y se dirigen en la dirección del viento mediante el sistema de guiñada.

Con referencia a la figura 2, la góndola 4 puede incluir un conjunto de generación de potencia eléctrica 20, que incluye una caja de engranajes 22 y un generador 24. Un árbol principal 26, está soportado por un alojamiento de cojinetes principal 25 y está conectado a, y accionado por, el rotor 8 y proporciona accionamiento de entrada a la caja de engranajes 22. La caja de engranajes 22 aumenta la velocidad de rotación del árbol principal de baja velocidad 26 mediante engranajes internos (no mostrados) y acciona un árbol de salida de caja de engranajes (no mostrado). El árbol de salida de caja de engranajes a su vez acciona el generador 24, que convierte la rotación del árbol de salida de caja de engranajes en electricidad. La electricidad generada por el generador 24 luego puede convertirse por otros componentes (no mostrados) tal como se requiera antes de suministrarse a un consumidor apropiado, por ejemplo, un sistema de distribución de red eléctrica. También se conocen las denominadas turbinas eólicas “ de accionamiento directo” que no usan cajas de engranajes. En una turbina eólica de accionamiento directo, el generador está accionado directamente mediante un árbol conectado al rotor. Un denominado “tubo de paso” 27 puede estar dispuesto para pasar a lo largo del centro del generador 24 y la caja de engranajes 22 para proporcionar servicios hidráulicos al buje.

La caja de engranajes 22 y el generador 24 puede estar acoplados juntos en una unidad integrada para formar el conjunto de generación de potencia eléctrica 20. Una unidad integrada de este tipo se muestra en la figura 2, mientras que la figura 3 muestra una sección longitudinal a través del generador a modo de ejemplo específico, y como subconjunto independiente con respecto al generador.

Con referencia generalmente a la caja de engranajes 22, un alojamiento de caja de engranajes 30 tiene generalmente forma cilíndrica y está orientado de modo que su eje de rotación mayor (indicado por la línea “Y” en la figura 3) es horizontal, en la orientación de los dibujos. La configuración cilíndrica del alojamiento de la caja de engranajes 30 es debida al tipo específico de caja de engranajes que se usa en la realización ilustrada, que es una caja de engranajes epicíclica. Como el experto en la técnica sabe, una caja de engranajes epicíclica comprende una serie de engranajes planetarios que están dispuestos alrededor de un engranaje solar central, y que están dispuestos colectivamente dentro de una corona dentada envolvente. La razón del número de dientes entre la corona dentada, el engranaje planetario y los engranajes solares determina la relación de engranaje de la caja de engranajes. Por claridad, el detalle preciso de la caja de engranajes no se describirá con detalle adicional en este caso ya que la caja de engranajes no es el objeto principal de la invención. Basta decir que pueden usarse otras configuraciones de cajas de engranajes, aunque actualmente está previsto que una caja de engranajes epicíclica proporciona una solución elegante adaptada a los confines de una góndola de turbina eólica.

Volviendo ahora al generador 24, el árbol de salida de la caja de engranajes 22 se interconecta con un rotor 32 del generador 24, tal como puede observarse de manera particularmente clara en la vista en sección de la figura 3. El generador 24 en la realización ilustrada es una máquina eléctrica de IPM (imán permanente interior) que tiene un estator externo 36 que rodea el rotor 32. El rotor 32 incluye un árbol de rotor 32a que se acopla a un árbol de salida de caja de engranajes (no mostrado), y un núcleo de rotor radialmente exterior 32b que porta, soporta o aloja de otra manera los elementos de imán permanente del rotor 32.

El estator 36 incluye un núcleo de estator 38 que rodea el núcleo de rotor 32b.

Con referencia a la figura 4, puede incorporarse un módulo de medición de corriente 40 en el conjunto integrado de generador-caja de engranajes, y está ubicado entre la caja de engranajes y el generador. Específicamente, el módulo de medición de corriente 40 en la realización ilustrada está asociado y se interconecta con el rotor del generador 32. Deberá indicarse en este punto que el módulo de medición de corriente 40 también se muestra en la figura 3, y se resalta mediante los círculos marcados con “A”. Sin embargo, la figura 4 muestra el módulo de medición de corriente 40 con más detalle para una fácil comprensión. La ubicación y configuración del módulo de medición de corriente 40 se muestran con mayor detalle en la ilustración en primer plano de la figura 5.

Tal como puede observarse en grados variables de detalle en las figuras 4 a 6, el módulo de medición de corriente 40 ilustrado comprende un captador eléctrico 42 que está dispuesto para eliminar la “corriente parásita” inducida en los componentes del generador 24. El captador eléctrico 42 está montado para que sea estacionario con respecto al rotor del generador 32 en uso. En la realización ilustrada, el captador eléctrico 42 comprende una pluralidad de contactos eléctricos 44 que están montados en un disco de montaje o abrazadera 46 y dispuestos para rodear el árbol de salida de caja de engranajes y el rotor del generador 32. Cada uno de los contactos eléctricos 44 se engancha e interconecta con una pestaña o anillo deslizante 48 que se asocia con y se extiende radialmente alejándose del rotor 32. Los contactos eléctricos están fabricados de material eléctricamente conductor (por ejemplo, fibra de carbono o cobre) y pueden tomar la forma de disposiciones ordenadas de escobillas eléctricas. Estas se describen con mayor detalle a continuación.

El módulo de medición de corriente 40 comprende además un primero y segundo dispositivos de medición de corriente 50, 52 que están configurados para medir la corriente que fluye a través de los componentes del conjunto integrado de generador-caja de engranajes. En la realización ilustrada, el primero y segundo dispositivos de medición de corriente 50, 52 corresponde cada uno a un elemento de medición de corriente alargado que rodea sustancialmente el eje de rotación del generador 24. Específicamente, cada dispositivo 50, 52 es una bobina de Rogowski que, como el experto en la técnica sabe, es de hecho un transformador flexible de corriente que está dispuesto para permitir la monitorización y medición de corriente alterna. Tal como se muestra en la figura 6 (y con mayor detalle en la figura 7), el par de bobinas de Rogowski de medición de corriente 50, 52 están montadas concéntricamente con respecto al disco de montaje 46, de modo que cada bobina 50, 52 se extiende en un bucle entre los contactos eléctricos 44 y rodea sustancialmente el árbol de salida de caja de engranajes, y las partes radialmente hacia el interior del rotor del generador 32. Las bobinas de Rogowski 50, 52 están montadas en el disco de montaje 46 usando medios de sujeción 53 (tal como abrazaderas), y están posicionadas en lados radialmente opuestos de los contactos eléctricos 44; dicho de otro modo, los contactos eléctricos 44 están ubicados entre las dos bobinas 50, 52. Esta configuración proporciona una disposición particularmente elegante y compacta, pero se prevé que los contactos eléctricos 44 puedan estar dispuestos en una ubicación diferente en algunas realizaciones.

En la realización ilustrada, cada una de las bobinas de Rogowski 50, 52 está configurada para monitorizar y medir la corriente inducida en el componente (o componentes) ubicado radialmente hacia el interior de la bobina de Rogowski en cuestión, es decir los componentes que están rodeados por las bobinas. Específicamente, la primera bobina de Rogowski de medición de corriente 50 está montada en una ubicación radialmente hacia el exterior en el disco de montaje 46, en relación con los contactos eléctricos 44, y está configurada para medir la corriente inducida en y que fluye a través de los contactos eléctricos 44 y, por tanto, en el captador eléctrico 42 en su totalidad, además de los otros componentes que están radialmente hacia el interior de la bobina 50. La segunda bobina de Rogowski de medición de corriente 52 está montada en una ubicación radialmente hacia el interior en el disco de montaje 46, en relación con los contactos eléctricos 44, y está configurada para medir la corriente inducida en y que fluye a través de los componentes ubicados radialmente hacia el interior del captador eléctrico 42, por ejemplo, el árbol de salida de caja de engranajes y el tubo de paso 27 (no mostrado en las figuras 4-6, pero mostrado en la figura 2), así como el rotor del generador 32.

Los extremos sueltos del par de bobinas de Rogowski 50, 52 se extienden radialmente hacia el exterior alejándose del captador eléctrico 42 con respecto a una conexión o interconexión (indicada en la figura 5 usando flechas) con el conjunto de circuitos electrónico de conversión y control 54. Este conjunto de circuitos está configurado para monitorizar y analizar la señal de salida de las bobinas de Rogowski 50, 52 y también puede comprender o estar en comunicación operativa con, por ejemplo, una unidad de control de generador o bus de datos de sistema que está configurado para actuar basándose en los valores de “corriente parásita” medidos. Por ejemplo, la diferencia en las corrientes medidas por el par de bobinas de Rogowski 50, 52 corresponderá a la “corriente parásita” acumulada en los contactos eléctricos 44 (por ejemplo, del rotor del generador 32 y el tubo de paso 28). Por tanto, la realización ilustrada permite diagnosticar los niveles de corriente parásita en, por ejemplo, el generador 24, que va a llevarse a cabo. Además, también puede tomarse una acción protectora si el valor de corriente parásita medido por una o ambas de las bobinas de Rogowski 50, 52 supera el umbral predeterminado. Como resultado, puede detectarse fácilmente una acumulación de corriente parásita en el generador 24 e implementarse medidas protectoras, evitando o mitigando de ese modo cualquier arco eléctrico y daño asociado que pueda resultar.

En la figura 6, se muestra una vista en perspectiva lateral en primer plano que resalta detalles adicionales de la configuración del módulo de medición de corriente 40; esta vista está tomada verticalmente a lo largo de una sección de la figura 5, perpendicularmente a través del eje del disco de montaje 46, pero también muestra componentes adicionales en el lado izquierdo del módulo de medición de corriente 40 que no están en la figura 5.

La figura 6 muestra que el disco de montaje 46 comprende una pluralidad de soportes 55 en forma de anaqueles o poyetes, que se extiende cada uno perpendicular a la cara principal anular del disco de montaje 46, y sustancialmente paralelo al eje de rotación del generador 24. Cada anaquel 54 soporta uno correspondiente de los contactos eléctricos 44, estando montados los contactos eléctricos 44 en su respectivo soporte 55 mediante medios de sujeción (no mostrados) tal como pernos. En la realización ilustrada, tal como se mencionó anteriormente, cada contacto eléctrico 44 toma la forma de una disposición ordenada de escobillas eléctricas generalmente lineal que comprende una pluralidad de filamentos o fibras de escobillas 56 que se extienden hacia el exterior, estando alineados con y preferiblemente sustancialmente paralelos al eje de rotación del generador 24 (y también al soporte correspondiente 55), para interconectar con el anillo deslizante 48 que está asociado con el rotor 32. El término “lineal” se usa en este caso para indicar que las fibras de escobillas 56 están dispuestas de una manera generalmente plana, por ejemplo, ubicadas paralelas entre sí a lo largo y dentro de un canal lineal proporcionado en el contacto eléctrico. Sin embargo, se apreciará que no se requiere una alineación precisa y paralela de las fibras de escobillas que se extienden axialmente con respecto al eje de rotación del generador 24 para que se produzca la conectividad eléctrica entre los contactos eléctricos 44 y el anillo deslizante 48. Las fibras de escobillas 56 pueden estar fabricadas de fibra de carbono, o cualquier material eléctricamente conductor adecuado tal como cobre o grafito.

Se apreciará que la alineación que se extiende axialmente de las fibras de escobillas 56, en combinación con la provisión del anillo deslizante que se extiende radialmente 48 asociado con el rotor 32, es particularmente ventajosa. Esto es porque aumenta la flexibilidad del captador eléctrico ilustrado 42 para su uso con una variedad de generadores que tienen diámetros de árbol de rotor diferentes. Además, se observa que debido al tamaño de los conjuntos de generador 24 y caja de engranajes 22, y el procedimiento de su instalación dentro de la góndola de turbina eólica 4, el módulo de medición de corriente 40 debe incorporarse de manera eficaz en su ubicación deseada (entre la caja de engranajes 22 y el generador 24) mediante un procedimiento de “conjunto ciego”. La configuración del captador eléctrico utilizado en realizaciones de la invención aumenta la facilidad con la que puede tener lugar el conjunto ciego, mientras que asegura simultáneamente que las fibras de escobillas 56 (cuando se instalan in situ) tendrán todavía una buena conectividad eléctrica con el rotor del generador 32 mediante el anillo deslizante 48; sin embargo, se obvia el requisito de tener una alineación precisa de las fibras de escobillas 56 con componentes tales como el rotor del generador 32 y/o el árbol principal 26. Las ventajas de la configuración ilustrada son particularmente evidentes cuando se consideran en comparación con captadores eléctricos que comprenden una disposición ordenada de escobillas en las que las fibras de escobillas se extienden radialmente hacia el interior (por ejemplo, como un anillo alrededor del eje de rotación del generador).

Pueden realizarse muchas modificaciones en los ejemplos anteriores sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Conjunto de generación de potencia eléctrica (20) para una turbina eólica (1) que comprende:

una caja de engranajes (22) que comprende un árbol de salida de caja de engranajes,

un generador (24) que comprende un rotor (32) que está acoplado al árbol de salida de caja de engranajes; y

un módulo de medición de corriente (40) ubicado entre la caja de engranajes (22) y el generador (24), comprendiendo el módulo de medición de corriente:

un captador eléctrico (42) montado en el conjunto de generación de potencia eléctrica, en donde el captador eléctrico (42) incluye un contacto eléctrico (44) que se engancha con un anillo deslizante (48) asociado con el rotor (32);

un primer dispositivo de medición de corriente (50) montado con respecto al captador eléctrico (42) para detectar la corriente que fluye al menos a través del captador eléctrico; y

un segundo dispositivo de medición de corriente (52) montado con respecto al captador eléctrico (42) para detectar la corriente que fluye a través de al menos un componente asociado con el árbol de salida de caja de engranajes.
2. Conjunto de generación de potencia eléctrica según cualquier reivindicación 1, en el que el módulo de medición de corriente (40) se proporciona como unidad integrada.
3. Conjunto de generación de potencia eléctrica según la reivindicación 1 ó 2, en donde cada uno del primero y segundo dispositivos de medición de corriente (50, 52) comprende un elemento de detección alargado dispuesto para rodear sustancialmente un árbol de rotor del generador (32a).
4. Conjunto de generación de potencia eléctrica según cualquier reivindicación anterior, en donde cada uno del primero y segundo dispositivos de medición de corriente (50, 52) comprende una bobina de Rogowski.
5. Conjunto de generación de potencia eléctrica según cualquier reivindicación anterior, en donde el primer dispositivo de medición de corriente (50) está montado radialmente hacia el exterior del captador eléctrico (42), y el segundo dispositivo de medición de corriente (52) está montado radialmente hacia el interior del captador eléctrico (42).
6. Conjunto de generación de potencia eléctrica según cualquier reivindicación anterior, en donde el módulo de medición de corriente comprende además un disco de montaje (46), y en el que el contacto eléctrico (44), y el primero y segundo dispositivos de medición de corriente (50, 52) están configurados para estar montados en el disco de montaje (46).
7. Conjunto de generación de potencia eléctrica según la reivindicación 6, en donde el disco de montaje (46) está montado en un alojamiento (30) de la caja de engranajes (22).
8. Conjunto de generación de potencia eléctrica según cualquier reivindicación anterior, que comprende además un sistema de control (54) en comunicación operativa con el módulo de medición de corriente (40), en donde el sistema de control (54) está configurado para identificar, basándose en la corriente detectada por el primero y/o segundo dispositivo de medición de corriente (50, 52), anomalías en la corriente detectada.
9. Conjunto de generación de potencia eléctrica según cualquier reivindicación anterior, configurado de modo que la diferencia en las corrientes medidas por el primer y segundo dispositivo de medición de corriente (50, 52) corresponde a la “corriente parásita” acumulada en el contacto eléctrico (44).
10. Conjunto de generación de potencia eléctrica según cualquier reivindicación anterior, configurado de modo que se tome una acción protectora si la diferencia en las corrientes medidas por el primer y segundo dispositivo de medición de corriente (50, 52) supera un umbral predeterminado.
11. Conjunto de generación de potencia eléctrica de cualquier reivindicación anterior, en donde el captador eléctrico (42) comprende un módulo de escobillas.
12. Conjunto de generación de potencia eléctrica según la reivindicación 11, en donde el módulo de escobillas (42) comprende una o más escobillas lineales.
13. Conjunto de generación de potencia eléctrica según la reivindicación 12, en donde la una o más escobillas lineales se extienden a lo largo de un eje que se alinea generalmente con un eje de rotación del rotor (32).
14. Conjunto de generación de potencia eléctrica según la reivindicación 13, en el que la una o más escobillas lineales son escobillas de fibra de carbono.
15. Turbina eólica que comprende una torre de turbina eólica (2), una góndola (4) acoplada de manera rotatoria a la torre (2), un buje rotatorio (8) montado en la góndola (4), y una pluralidad de palas de turbina eólica (10) acopladas al buje, en la que la góndola (4) comprende el conjunto de generación de potencia eléctrica (20) según cualquier reivindicación anterior.