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Stromerzeugungsanlage mit Windkraftmaschine.
Stromerzeugungsanlagen mit Windkraftmaschinen sind bekannt. Diese Anlagen sind zwecks Aufrechterhaltung der Stromabgabe bei Windstille mit Akkumulatoren augerüstet und daher zur Erzeugung von Gleichstrom eingerichtet. Diese Stromart ist für rauhe Betriebe, insbesonders landwirtschaftliche, wenig geeignet. Durch mechanische Regelungsvorrichtungen am Windrad wird trotz der stark veränderlichen Windgeschwindigkeit eine Vergleichmässigung seiner Drehzahl erstrebt. Tiotzdem schwankt die Drehzahl innerhalb weiter Grenzen und das bedingt besondere Vorkehrungen zur Vergleichmässigung der Spannung.
Weiters sind Vorkehrungen nötig, um zu verhindern, dass bei Windstille die Akkumulatorenbatterie Strom in die Dynamo zurückschickt und sie'als Motor antreibt und um die elektrischen Einrichtungen gegen. Überlastung infolge von Windstössen zu schützen. Die zahlreichen, empfindlichen Hilfsvorrichtungen von derartigen Gleichstromanhigen bedürfen der aufmersamen Übeiwachung und Wartung. Es ist daher ein Maschinenhaus nötig und das bedingt eine Kraftübeitragung mit langer, senk@@chter Welle.
Sämtliche dieser Nachteile werden der Erfindung gemäss dadurch vermieden, dass der Stromerzeuger der Anlage aus einem Ein- oder Mehrphaseninduktionsgenerator besteht, der an ein von anderen Maschinen gespeistes Ein- oder Mehrphasennetz angeschlossen ist. D ; e
Einschaltung des Generators erfolgt bei Erreichung der synchronen Drehzahl selbsttätig durch eine eigena@tige Vorrichtung, die bei Unterschreitung der synchronen Drehzahl auch das Abschalten des Generators vom Netze bewirkt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Fig. i veranschaulicht das Schema einer Stromerzeugungsanlage mit einem Windradantrieb. Die
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Ein- oder Mehrphasennetz 12 angeschlossen. Auf der Hilfswelle 7. itzt eine Vorrichtung x von später zu erläuternder Bauart, die bei Erreichen der synchronen Drehzahl das selbsttätige Einschalten des Generators und bei Unterschreiten der synchronen Drehzahl das selbsttätige Abschalten des Generators vom Netze bewirkt. Auf der Hilfswelle 7 sitzt weiters ein Schwungrad y das. zweckmässig mit der Vorrichtung x zusammengebaut werden kann.
Das Schwungrad hat den Zweck, den Energieinhalt auftretender Windstösse aufzunehmen ; es ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel als Dremsscheibe ausgebildet und mit einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten, an sich bekannten Bremseinrichtung versehen.
Die Vo richtung x besteht aus einem Fliehkraftkontaktapparat beliebiger Bauart, der elektrisch mit dem Ständer oder Läufer des Induktionsgenerators mittelbar oder unmittelbar verbunden ist. In der Fig. 2 ist die Vorrichtung x mit der Ständerwicklung 20 des
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sind über Schleifringe 39 und biegsame Litzen 31 zu den Kontaktklötzen 35 des'Fliehkraftkontaktapparates geführt. Die Klötze 35 sind an den längeren Armen der zweiarmigen
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angeordnet, die einen isolierten Kontaktring 38 trägt. An den kürzeren Armen der Hebel 36 greifen Zugfedern 39 an, die mit ihren Enden in zweckentsprechender Weise verankert sind.
Die Zugfedern sind derart eingestellt, dass beim Erreichen der kritischen Windgeschwindigkeit, d. i. beim Erreichen der synchronen Drehzahl, die an den Kontaktklötzen wilkende Fliehkraft die Gegenkraft der Federn 39 übersteigt. Die Kontaktklötze ) a werden also gegen den Kontaktring 38 gedrückt, wodurch die Ständerwicklung 20 eingeschaltet und der Generator zur Stromabgabe bereitgestellt wird.
Der Fliehkraftkontaktapparat kann auch so ausgebildet werden, dass das Einschalten der Ständerwicklung nicht plötzlich, sondern über einen ein-oder mehrstufigen Schutz-
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Kontaktbrücke 41, die die Ständerwicidung ss-über die'Ein-'oder mehrstuagt-n Schutz- widerstände 42 einschaltet.
Die Anordnung nach Fig. 4 ist insbesondere für grosse Maschinen geeignet. Die Ständerwicklung 20 liegt in Sternschaltung dauernd am Netze 12. Die Läuferwicklung 60 ist als aufgelöste Sternwicklung gezeichnet. Ihre Enden 51, 52, 53 sind dauernd miteinander verbunden ; die Enden 54, JJ, 66 sind, ohne dass Schleifringe erforderlich wären, durch biegsame Litzen 6 6, 8., 6- ? zu den Kontaktklötzen 35 des Fliehkraftkontaktapparates geführt. Der Fliehkraftkontaktapparat weist bei dieser Anordnung dieselbe Konstruktion auf, wie der vorher beschriebene.
Seine Zugfedern sind so eingestellt, dass bei kritischer Windgeschindigkeit, d. i.'bei Erreichen der synchtonen'Drehzahl, die an den Kontaktklötzen wirkende Fliehkraft die Gegenkraft der Federn : 59'überwiegt. Es wird also im gegebenen Falle durch den Fliehkraftkontaktapparat die Läuferwicklung geschlossen und der Generator zur Stromabgabe bereitgestellt,
Der-Generator 10 arbeitet bei den vorher beschriebenen Anlagen zwangläung Im Parallelbetriebe mit den Synehrongeneratoren des Netzes 12. Diese liefern den zur Erregung der Stromverbraucher und zur Eigenerregung des Induktionsgenerators erforderlichen Blindstrom.
Die Wirkbelastung des Netzes verteilt sich auf die Synchrongeneratoren und den Induktionsgenerator, entsprechend der Abgabe der die Generatoren antreibenden Kraftmaschinen.
Bei einer bestimmten kritischen Windgeschwindigkeit ist die Abgabe des Windrades gleich den Verlusten im ganzen Maschinensatz, Der Generator läuft dann bei synchroner Drehzahl, deren Wert durch die Frequenz des-Netzes und die Polzahl der Wicklung bestimmt ist und liefert weder Wirkstrom, noch entnimmt er solchen, Überschreitet die Windgeschwindigkeit den kritischen Wert, so wird Wirkstrom ins Netz geliefert. Der Generator läuft dabei übersynchron und nimmt eine umso höhere Drehzahl an, je grösser die Abgabe des Windrad, es ist. -
Unterschreitet die Windgeschwindigkeit den kritischen Wert, so wird Wirkstrom dem Netze entnommen. In diesem Falle würde der Generator bei nicht vorhandener Vorrichtung x als Motor laufen und zusammen mit dem Winde das Windrad antreiben.
Dies wird aber durch die vorstehend beschriebene Vorrichtung x verhindert, da durch sie der Generator vom Netze abgeschaltet wird und somit weder als Generator, noch als Motor läuft.
Die geschilderten Vorgänge spielen sich in einem engen Drehzahlbereich ab, denn die Schlüpfung beträgt nur einen geringen Teil der synchronen Drehzahl. Das Netz übernimmt die Rolle eines Geschwindigkeitsreglers. Die Spannung ist durch das Netz festgelegt und unterliegt nicht der Regelung.
Der ganze Maschinensatz muss auch gegen das Durchgehen geschützt werden, das eintreten kann, wenn bei genügender Windgeschwindigkeit die Spannung an den Generatorklemmen Null wird. Das ist z. B. der Fall, wenn Kurzschluss in der Zuführungsleitung entsteht oder wenn die Zuführungsleitung durch irgendwelche Ursache abgeschaltet wird.
Der erforderliche Schutz wird dadurch erzielt, dass man entweder alle drehenden Teile so bemisst, dass sie die Durchgehgeschwindigkeit aushalten ; fe-ner in bekannter Weise durch
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bewirken. Erfindungsgemäss kann zur Verhinderung des Durchgehen des Maschinensatzes auch eine Bremseinrichtung vorgesehen werden, die bei Entlastung des Generators durch Zurückgehen der Spannung an den Generatorklemmen wirksam wird.
Diese Bremsung kann mechanisch oder elektrisch durchgeführt werden. Mechanisch z. B. dadurch, dass eine Bremsscheibe (vgl. das als Bremsscheibe ausgebildete Schwungrad in Fig. r) und eine auf dieselbe entsprechend einwirkende Bremseinrichtung (Bremsbänder, Brembacken vorgesehen wird, deren Betätigung durch eine von der Klemmenspannung des Generators beeinflusste elektrische Auslösevorrichtung erfolgt. Diese mechanische Bremse ist
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Bremsstromkreis durch ein Ruhestromrelais, welches von der Klemmenspannung des Generators abhängig ist, geschlossen wird. Bei normalem Betriebe bleibt in diesem Falle der Bremsstromkreis geöffnet und bei Verschwinden der Spannung wird durch Ansprechen des Relais der Bremsstromkreis geschlossen und die Bremse wirksam.
Die vorstehend beschriebene Anlage besitzt unter anderem folgende Vorzüge : Sie
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wird in einfachster Weise gelöst. Die erforderlichen Hilfseinrichtungen sind einfach und kräftig, sie bedürfen keinerlei Überwachung und Wartung. Es ist nicht nötig, ein Maschinenhaus zu errichten, sondern die ganze Anlage kann am Turme aufgestellt werden. Dadurch wird die lange, senkrechte Transmissionswelle vom Windrad ins Maschinenhaus vermieden und der Anschluss an die Leitung vereinfacht. Der Anschluss der Stromverbraucher kann an einem günstig gelegenen Punkte des Überlandnetzes erfolgen. Die Anschlussleitung braucht nicht zum Windrade geführt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Stromerzeugunganlage mit Windkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Stromerzeuger aus einem Ein-oder Mehrphaseninduktionsgenerator M) besteht, der an ein von anderen Maschinen gespeistes Ein-oder Mehrphasennetz angeschlossen ist, wobei die Ständerwicklung (20) oder Läuferwicklung (5Ö) des Induktionsgenerators beim Durchgang durch die synchrone Drehzahl durch eine-Schaltvorrichtung (z. B. tachometrische Schaltvorrichtung x) selbsttätig eingeschaltet und bei Unterschreitung der synchronen Drehzahl selbsttätig ausgeschaltet wird.