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CN103124849B - 风轮机的雷电电流转移布置 - Google Patents

风轮机的雷电电流转移布置 Download PDF

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CN103124849B
CN103124849B CN201180046238.2A CN201180046238A CN103124849B CN 103124849 B CN103124849 B CN 103124849B CN 201180046238 A CN201180046238 A CN 201180046238A CN 103124849 B CN103124849 B CN 103124849B
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Vestas Wind Systems AS
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Abstract

提供一种用于风轮机的雷电电流转移布置,其能够使雷电电流和静电放电电流从风轮机的能够相对于彼此旋转的第一部分和第二部分放电。该雷电电流转移布置被布置成提供该第一部分和该第二部分之间的电接触,并且具有电连接到第一部分的电流转移单元和电连接到第二部分并且能够相对于电流转移单元旋转的导电滑道。电流转移单元还具有朝向滑道弹性偏置的滑动器,其中,滑动器包括由导电塑料制成并且接触滑道的滑动件和由金属制成并且指向滑道的电极,电极和滑动件刚性连接。

Description

风轮机的雷电电流转移布置
技术领域
本发明涉及风轮机的雷电电流转移布置,并且涉及包括一个或多个雷电电流转移布置的风轮机。
背景技术
在已知的风轮机的避雷系统中,变桨转子叶片和风轮机的机舱(能相对于彼此旋转的两个部分)之间的避雷引下线中的间隙被雷电电流转移布置桥接,该雷电电流转移布置具有接触互补滑道的滑动接触件,如WO2005/050008A1中描述的。滑动接触件包括接触杆和浮动块,接触杆与滑道形成电接触并且浮动块环绕接触杆从而增大滑动表面和下滑动摩擦力。
例如,在WO2004/001224A中已知的是采用金属或炭刷形式的其它类型的风轮机的滑动接触件。
US7,390,169B2描述了一种用于风轮机的雷电电流转移布置,其具有滑动接触件和朝向接触构件的火花隙。滑动接触件和火花隙并联连接。
发明内容
在一个实施方式中提供了一种风轮机的雷电电流转移布置。风轮机包括能够相对于彼此旋转的第一部分和第二部分。雷电电流转移布置被布置成提供第一部分和第二部分之间的电接触。该雷电电流转移布置包括电连接到第一部分的电流转移单元和电连接到第二部分并且能够相对于电流转移单元旋转的导电滑道。电流转移单元还包括朝向滑道弹性偏置的滑动器,其中,滑动器包括由导电塑料制成并且接触滑道的滑动件和由金属制成并且指向滑道的电极。电极和滑动件刚性连接。
根据本发明的另一个方面,提供了一种风轮机,该风轮机包括至少一个雷电电流转移布置。风轮机包括能够相对于彼此旋转的第一部分和第二部分。至少一个雷电电流转移布置被布置成提供第一部分和第二部分之间的电接触。该雷电电流转移布置包括电连接到第一部分的电流转移单元和电连接到第二部分并且能够相对于电流转移单元旋转的导电滑道。电流转移单元还包括朝向滑道弹性偏置的滑动器,其中,滑动器包括由导电塑料制成并且接触滑道的滑动件和由金属制成并且指向滑道的电极。电极和滑动件刚性连接。
其它特征在公开的方法和产品中固有地存在或者根据下面的描述和附图对于本领域中的技术人员将变得清楚。
附图说明
参考附图以举例方式说明本发明的实施方式。要注意,附图只示出了本发明的实施方式的例子,因此不被视为是对本发明范围的限制,对于本发明,可以允许存在其它等效的实施方式。
图1示出具有风轮机叶片和雷电接地系统的风轮机的实施方式;
图2A和图2B示出图1的风轮机的包括电荷转移区的轮毂部分,并且示出雷电电流转移布置的第一实施方式;
图3示出根据图2A和图2B的雷电电流转移布置的电流转移单元的第一实施方式;
图4A和图4B是图3中使用的具有电极和滑动件的滑动器的实施方式的立体正视图和后视图;
图5示出雷电电流转移布置的另一个实施方式;
图6A和图6B提供安装在平带(flap strip)上的滑动器(其中电极被形成为火花隙)和图5中使用的滑动件的实施方式的侧视图和立体图;以及
图7是滑动器和形成两个火花隙电极的电极的替代实施方式的侧视图。
附图和对附图的描述是本发明的实施方式并非本发明本身。
具体实施方式
下文中,参照本发明的实施方式。然而,应该理解,本发明不限于特定描述的实施方式。替代地,下面的特征和元件的组合无论是否涉及不同实施方式,都被料想为用于实现和实践本发明。
此外,在各种实施方式中,本发明提供了优于现有技术的众多优点。然而,尽管本发明的实施方式可以实现优于其它可行方案和/或优于现有技术的优点,但是无论特定优点是否是由给定实施方式实现的,都不限制本发明。因此,除非是在权利要求(一个或多个)中清楚叙述的,下面的方面、特征、实施方式和优点只是示例性的并且不被视为是所附权利要求书的要素或限制。同样,除非在权利要求(一个或多个)中清楚叙述的,对“本发明”的引用不应该被理解为是本文公开的任何发明性主题的概括,并且不应该被视为所附权利要求书的要素或限制。
在风轮机的避雷引下线的实施方式中,转子叶片和机舱(由于这两者能够相对于彼此旋转)之间的间隙被雷电电流转移布置桥接,雷电电流转移布置将雷电电流直接从转子叶片的根部转移到机舱。此外,因为雷电电流转移布置提供接地接触件,所以由于空气与转子叶片摩擦而引发的静电荷被放电。
如从开始提到的WO2005/050008A1中已知的,传统的滑动接触布置包括金属接触杆,该金属接触杆充当接触滑动件,被非导电的低摩擦塑性材料制成的滑动件包围。
在本发明的背景下已经观察到,在传统的滑动接触布置中,接触滑动器和滑道之间的电连接可以被中断短时间间隔。这可能是由于接触滑动器被抬离滑道造成的,从而暂时地断开并重新连接电路通路。由于从转子叶片末梢到地的总电流通路中存在固有的电感,并且由于在转子叶片中累积了电荷,导致通过中断电流流动,可以引起相对高的电压,继而可引起滑动接触件处的火花闪络(sparking flashover)。因此,转子叶片末梢和地之间的电流流动会出现骤变,从而产生不期望的由充当大天线的风轮机叶片辐射的具有高带宽的电磁辐射。此外,位于强无线电发送器附近的风轮机可以从无线电发送器接收相当大量的无线电功率并且将其重新发送。这里,风轮机可以充当一种异频雷达收发机,接收窄无线电频带中的电磁能量。这甚至可能增加滑动接触件处的火花闪络的频率和强度,从而导致接收到的宽频带中的无线电功率中的大部分被重新发送。
还已经观察到,火花闪络导致因火花腐蚀造成的滑动器的磨损增加。
在传统的滑动接触布置中,因为滑动件减小了接触布置的导电部分(即,电极的内端侧)与互补接触区电接触所凭借的力,所以常常会引起火花闪络。
本文描述的实施方式涉及雷电电流转移布置,其被布置成提供能够相对于彼此旋转的风轮机的第一部分和第二部分(例如,转子叶片和机舱)之间的电接触。
在实施方式中,制成的滑动件由导电塑料材料制成。发明人已经认识到,滑动件提供恒定的与滑道的机械接触,因此滑动件也处于恒定的电接触状态。因为滑动器正在滑道之上移动时的电接触的可靠性提高,所以由于火花闪络所导致的风轮机的电磁辐射会减少。
本文描述的实施方式包括导电滑道和电流转移单元,其中滑动器朝向滑道弹性偏置。滑动器包括金属电极和滑动件,金属电极朝向滑道取向并且滑动件由导电塑料制成,其中,电极和滑动件刚性连接,以形成其中滑动件接触滑道的一个单元。
电极的内端表面和滑动件的滑动面共同地创建了接触面,使电极的后端提供与互补接触区的接触表面的电接触并且滑动件确保滑道上的低摩擦滑动。此外,滑动件使电极在互补接触表面之上的稳定滑动,从而确保电极基本上垂直于互补接触表面。滑动件的滑动表面通常将比电极的滑动端表面大得多。
根据这里描述的实施方式,因为两种效应,滑动件的磨损可能减小。第一,由于滑动器的电接触增强,导致火花腐蚀可能减少。第二,与传统滑动器相比,提供滑动器与滑道的可靠电接触所需的机械偏置力可以降低,从而使滑动器的磨损减小。
术语“导电塑料”可以包括电阻材料或半导体材料。导电塑料材料表现出超过10-7S/m的电导率。通常,这些导电塑料材料的电导率在约10-6S/m至约105S/m的范围内。
在一些实施方式中,导电塑料材料具有绝缘的基质。然而,导电塑料材料包括提供导电性的添加剂。就电特性和机械特性及耐用性而言,尤其适用作原料材料的塑料材料是例如聚酰胺()、聚甲醛(POMs)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。在一些实施方式中,导电塑料材料包括导电添加剂,例如,炭黑、石墨、金属薄片、金属纤维、涂布有金属的塑料或纤维、导电涂布的矿物、导电涂布的陶瓷和粉状石炭。
在一些实施方式中,滑动件的材料具有导电塑料材料制基质。在这种情况下,材料本身实现导电性。然而,在一些实施方式中,如以上提到的,通过添加剂的方式增强具有导电基质的材料的导电性。导电塑料材料包括聚乙炔(PAC)、聚苯胺(PANI)、聚对苯撑(PPP)、聚吡咯(PPy)和聚噻吩(PT)。
在雷电电击期间,可能出现会使滑动件受损的高电流强度。因此,在一些实施方式中,电极被布置成也接触滑道。在一些实施方式中,通过滑动件以及电极提供电接触。因此,在雷电电击期间,大部分雷电电流将直接从电极流向滑道,流向地,从而将滑动件旁路。以此方式,雷电电流转移布置因此被布置成耐受高电流和通常在雷电电击期间出现的热应力。
在滑动器的一些实施方式中,电极和滑动件具有滑动表面,滑动件的滑动表面和电极的滑动表面共面,以提供电极的电接触来防备雷电电击。然而,当没有出现雷电电击时,滑动件可能携带大部分的静电放电电流。因此,即使金属电极和滑道之间的电连接存在短时中断,放电电流仍然可以流过滑动件。
由于滑动件材料和电极材料相对于滑道的滑动摩擦系数不同,导致不同的机械力将分别作用于电极和滑动件部分。这两种材料之间的界面的一些部分因此可以处于张应力下。为了增加滑动器的机械稳定性,在一些实施方式中,电极的滑动表面外接滑动件的滑动表面。以此方式,实现了电极和滑动件的组合的稳健构造。
在一些实施方式中,只有滑动件与滑道机械接触。通过与滑道表面的材料组合,抗磨垫材料提供低滑动摩擦系数进而提供低磨损。在这些实施方式中,电极被布置成在滑道上方一定距离处移动。因为滑动件由导电塑料制成,所以即使火花隙没有点亮,也提供静电电荷放电的永久电流通路。然而,为了保护滑动器免受雷电电流的损害,电极被布置成在滑道上方一定距离处移动,从而形成至滑道的火花隙。在一些实施方式中,滑动件和电极并联电连接。因此,接触滑道的滑动件提供通往滑道的第一电流通路,并且在出现桥接火花隙的火花时,电极提供通往滑道的第二电流通路,其中,第一电流通路和第二电流通路是并联的电流通路。
当火花隙没有点亮时,静电电荷在第一电流通路之上放电,并且整个放电电流在导电滑动件上流动。因此,可能足以将滑动件布置成携带由静电放电引起的电流。然而,万一出现雷电电击,滑动件的电压降和滑动件与滑道的滑动连接将不足以点燃火花隙。因为火花隙闪络的电阻比接触滑道的滑动件的电阻低得多,所以大部分雷电电流将在火花隙的闪络上流动。因此,保护滑动件免受由于雷电电击电流导致的损害。
为了给导电通道提供火花隙,在一些实施方式中,电极从滑动件的滑动表面凹进一定的凹进距离。因此,当滑动件沿着滑道移动时,火花隙电极和滑道之间的距离被恒定地保持在大约该凹进距离。在这些实施方式中,滑动件具有两种功能:第一,为导电滑道提供可靠的电接触;第二,充当火花隙的间隔件。火花隙电极与滑动件一起移动,从而控制火花隙的宽度。如果滑动件由于滑道的径向或轴向不平坦而导致向上或向下移动,则火花隙电极也向上或向下移动同样的程度。以此方式,提供火花隙电极的恒定宽度,因此,可以控制火花隙的点火电压。点火电压对应于当风轮机受到雷电电击时出现的贯穿滑动件的最大电压降。因为最大电压降可以受到火花隙宽度的控制,所以可以控制在火花隙点亮之前流过滑动件的最大电流。
当包括滑动件的第一电流通路表现出另一电阻时,可以进一步增强通过限制通过第一通路的最大电流对滑动件的保护。为此目的,在一些实施方式中,第一电流通路中的滑动件电阻从大约10kΩ至大约10MΩ。在这些实施方式中,滑动件的塑料材料不仅充当接触滑动件和火花隙的间隔件,而且还充当用于保护滑动件的电阻器,从而(例如)在雷电电击期间进一步限制滑动件中的电流强度。
然而,作为另一功能,使风轮机的雷电接地系统为高电阻性的,从而减小了将充当辐射不期望的电磁波的天线的风轮机的倾斜。例如,永久放电通路中的电阻进一步有助于减小由于电连接的短时中断或者由于接收附近无线电发送器发出的无线电功率而导致出现的电流突变的幅度。
迄今为止,注意力都是放在接触滑动器的功能上。在一些实施方式中,雷电电流转移布置不仅具有一个滑动器和一个相关滑道,而且具有带有相关滑道的两个滑动器。例如,如果第一部分和第二部分能够绕着两个不同的旋转轴相对于彼此旋转,这是有用的。第一滑道电连接到第二部分,并且第二滑道电连接到第一部分。第二滑动器为第二滑道提供电接触,其中,其滑动件接触滑道和朝向滑道的电极。这两个滑动器串联地首尾相连。在一些实施方式中,两个滑动器都是具有高电阻性滑动件的火花隙类型。然而,在其它实施方式中,只有第一滑动器是具有高电阻性滑动件的火花隙类型,而第二滑动器具有也接触滑道的电极,因此提供与第一滑动器一起存在的火花隙电极和第一部分之间的低电阻性电接触。
在一些实施方式中,具有两个滑动器和两个滑道的雷电电流转移布置被布置在风轮机的转子叶片和机舱之间。这种雷电电流转移布置使电荷能够从转子叶片经由机舱放电至地。电流转移单元被安装在轮毂上并且随着轮毂旋转。然而,滑动器和连接滑动器的电缆连接件与轮毂电绝缘,使得雷电电流将轮毂和转子轴承旁路。
下面是对附图中示出的本发明实施方式的详细描述。这些实施方式是例子并且其细节清楚地传达本发明。然而,所提供的细节量不旨在限制实施方式的预期变型形式;但是相反地,旨在涵盖落入所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改形式、等效形式和替代形式。
图1示出风轮机1的实施方式,风轮机1具有凭借塔架2上的方位轴承安装的机舱3。风轮机1具有凭借叶片(或变桨)轴承11(图2a)桨距可调地安装在轮毂4上的三个转子叶片5。轮毂4(例如)被安装在由机舱3中的主轴轴承支承的主轴10(图2A)上。
接地系统保护机械和电子设备免于因(例如)雷电电击而受损,并且防止转子叶片5积累静电荷。风轮机叶片5的末梢8装配有雷电接收器6,雷电接收器6通过沿着叶片5内部引导的下引线9电连接到转子叶片5的根部。与下引线9连接的其它雷电接收器在叶片5的长度上分布。在一些实施方式中,叶片5局部被与下引线9连接的导电网覆盖。
转子叶片由非导电材料如玻璃纤维增强塑料制成。接收器不仅可能受雷电袭击,而且在某些状况下,还可能收集静电荷。
图2A和图2B示出采用雷电电流转移布置的第一实施方式的、图1的风轮机的包括轮毂4、叶片轴承11、转子叶片5的根部部分和机舱3的相邻部分的更详细的视图。轮毂4被固定在主轴10上并且随之旋转。主轴10绕着(几乎)水平轴线旋转,而转子叶片5能够绕着(非固定)纵轴线旋转,该纵轴线垂直于主轴轴线。因此,如从观察者在转子上看到的,转子叶片5和机舱3绕着两个不同的(垂直)轴线旋转。电流转移单元13在每个叶片5的根部和机舱3之间被安装轮毂4上。这样能够使电荷被直接从叶片5转移到机舱3,从而将轮毂4旁路。每个转子叶片5具有绕着其根部布置并且在内部连接到下引线9的导电滑道18。在其中叶片5由非导电材料制成的实施方式中,在叶片滑道18和轮毂4之间没有设计直接的电通路。机舱3面对轮毂4的那一侧装配有环绕机舱3的主轴开口的导电滑道17,导电滑道17电连接到机舱3外部的下引线和塔架2,再连接到地12。所谓的“雷电电流转移布置”是由电流转移单元13、其相关的叶片滑道18和机舱滑道17形成的。因为给每个转子叶片5设置一个电流转移单元13,所以在三个雷电电流转移布置之间,具体地,在三个转移单元13之间,共用机舱滑道17。
图3的电流转移单元13具有底座支承件14,底座支承件14凭借安装螺栓固定地安装到转子轮毂4。因此,电流转移单元13随着主轴旋转。滑动器15被安装到电绝缘材料的弹性可变形条带23的一端,弹性可变形条带23的另一端安装到底座支承件14的安装凸缘。这个安装凸缘朝向机舱3突出,使得弹性可变形条带23弯曲,将滑动器15朝向机舱滑道17弹性偏置。
在这个实施方式中,用调节槽中的螺栓将滑动器15安装在安装支架中。因此,滑动器15可以绕着旋转轴25枢转到使机舱滑道17平坦的位置。
滑动器15(参见图4A和图4B)包括导电塑料制成的滑动件28。滑动件28的材料具有绝缘塑料基质。该材料还包括用于使其导电的炭黑添加剂。
滑动器15包括金属电极32,在组装时,金属电极32可以与滑动件28刚性连接。在这个实施方式中,电极32由黄铜制成,并且被布置成为滑动件28以及滑道17提供电接触。在这个实施方式中,滑动件28具有滑动表面30,并且电极32具有滑动表面33,其中,这两个滑动表面共面。此外,电极的滑动表面33被滑动件的滑动表面30外接。
叶片滑道18是图2B的雷电电流转移布置的一部分,并且电流转移单元13具有接触叶片滑道18的第二滑动器16。在这个实施方式中,第二滑动器16与关于图4A和图4B的滑动器描述的相同。
以与滑动器15对应的方式,将滑动器16安装到底座支承件14:滑动器16可绕着旋转轴26枢转。滑动器16被安装在由绝缘材料制成的弹性可变形条带24上,该条带被安装在底座支承件14的向外突出凸缘上。滑动器16由此朝向叶片滑道18弹性偏置。
这两个滑动器15、16的电极32通过电缆19电连接,从而提供从叶片5到机舱3的电流通路并且旁路轮毂4。
图5示出雷电电流转移布置的另一个实施方式,其中,滑动器15、16分别接触机舱3和转子叶片5的滑道17、18。在这个实施方式中,接触转子叶片这侧的滑道18的滑动器16的类型与关于图4A和图4B的滑动器描述的类型相同。
此外,与图3的电流转移单元类似,电流转移单元13具有固定地安装到转子叶片4的底座支承件14。滑动器15被安装到弹性可变形条带23的一端,弹性可变形条带23弯曲使得其将滑动器15朝向机舱滑道17弹性偏置。以同一方式,滑动器16被安装到弹性可变形条带24的一端,弹性可变形条带24弯曲使得其将滑动器16朝向转子叶片滑道18弹性偏置。这两个滑动器15、16的电极35、32通过电缆19电连接,从而提供从叶片5到机舱3的电流通路并且将轮毂4旁路。
图5的实施方式提出了滑动器15、16分别与条带23、24的不同连接。作为使用安装支架的替代方式,使用中间支承件27(图6A、6B)安装滑动器15、16,中间支承件27进而凭借便于去除的卡扣联结器连接到弹性可变形条带23、24。
与机舱滑道17接触的滑动器15不同于图4A和图4B中示出的滑动器,如将结合图6A和图6B说明的。在这个实施方式中,导电滑动件36是唯一接触滑道17的部分。滑动件36由导电塑料制成。滑动件36的材料具有绝缘塑料基质,并且包括用于使其导电的炭黑添加剂。此外,在这个实施方式中,在电极35和滑道17之间测得的滑动件36的电阻被设计为大约100kΩ。
电极35由黄铜制成。然而,电极35的末梢20由钨制成。如可以从图5中看到的,滑动器15的电极35被布置成在滑道17上方一定距离处移动,而不与之接触,从而电极35的钨末梢20和滑道17形成火花隙。电极35在滑动器15中凹进一定的凹进距离d。因为电极35和滑动件36刚性连接,所以电极末梢20距离滑道表面一定距离w(称作“火花隙宽度”)与滑动件15一起在机舱滑道17之上移动,所述距离w由滑动件36控制。火花隙宽度w对应于凹进距离d。在这个实施方式中,滑动件36和电极35提供并联的电通路。接触滑道17的滑动件36提供通往滑道的第一电流通路,并且在出现桥接火花隙的电火花时,电极35提供通往滑道17的第二电流通路,其中,第一电流通路和第二电流通路是并联的电流通路。
在这个实施方式中,电极35的末梢20位于由滑动件36形成的腔体37中。腔体具有横向减压开口,减压开口使空气能够在被火花突然加热时扩张。减压开口被取向成平行于滑动方向(垂直于图5中的纸面)。该取向减少了出现从电极末梢20或机舱滑道17溅射出的来并在减压开口中被向外吹开、沉积在滑动件36掠过的机舱滑道17的表面区域上的材料颗粒。
图7示出火花隙类型的滑动器的替代实施方式。在该实施方式中,滑动器36和电极35的末梢20的替代布置被互换:滑动件36现在被布置在火花隙电极末梢20(实际上由两个电极末梢20形成)的中心。
本说明书中提到的所有公开内容以引用方式被并入本文中。虽然已经通过描述各种实施方式示出了本发明并且虽然已经相当详细地描述了这些实施方式,但是申请人的意图不是将所附权利要求书的范围限制或者以任何方式限定于这种细节。对于本领域的技术人员,额外的优点和变型是显而易见的。本发明的更广范围因此不限于具体细节、代表性方法和示出且描述的示例性例子。因此,在不脱离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下,可以偏离这类细节。

Claims (15)

1.一种风轮机的雷电电流转移布置,所述风轮机包括能够相对于彼此旋转的第一部分和第二部分,其中,所述雷电电流转移布置被布置成提供所述第一部分和所述第二部分之间的电接触,并且包括:
电流转移单元,该电流转移单元电连接到所述第一部分;以及
导电滑道,其电连接到所述第二部分,并且能够相对于所述电流转移单元旋转;
所述电流转移单元包括朝向所述滑道弹性偏置的滑动器;
所述滑动器包括:
-滑动件,该滑动件由导电塑料制成并且接触所述滑道;以及
-电极,该电极由金属制成并且指向所述滑道,所述电极和所述滑动件刚性连
接。
2.根据权利要求1所述的雷电电流转移布置,其中,所述导电塑料包括至少一种导电添加剂。
3.根据权利要求2所述的雷电电流转移布置,其中,所述至少一种导电添加剂是炭黑、石墨、金属薄片、金属纤维、涂布有金属的塑料或纤维、导电涂布的矿物、导电涂布的陶瓷和粉状石炭中的至少一种。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的雷电电流转移布置,其中,所述导电塑料具有基质,并且其中,所述基质是绝缘基质和导电基质中的任一种。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的雷电电流转移布置,其中,所述导电塑料表现出电导率,并且其中所述导电塑料的电导率是从10-6S/m至105S/m。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的雷电电流转移布置,其中,所述电极被布置成也接触所述滑道。
7.根据权利要求6所述的雷电电流转移布置,其中,所述滑动件和所述电极具有滑动表面,其中,所述滑动件的滑动表面和所述电极的滑动表面共面。
8.根据权利要求7所述的雷电电流转移布置,其中,所述电极的滑动表面由所述滑动件的滑动表面外接。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的雷电电流转移布置,其中,所述电极被布置成在所述滑道上方一定距离处移动,从而形成至所述滑道的火花隙。
10.根据权利要求9所述的雷电电流转移布置,其中,所述滑动件具有滑动表面,并且
所述电极从所述滑动件的滑动表面凹进一定的凹进距离,
所述滑动件沿所述滑道而行,从而将所述电极和所述滑道之间的距离恒定地保持在所述凹进距离。
11.根据权利要求9所述的雷电电流转移布置,其中,所述滑动件和所述电极并联地电连接;并且
接触所述滑道的所述滑动件提供通往所述滑道的第一电流通路,并且在出现桥接所述火花隙的火花时,所述电极提供通往所述滑道的第二电流通路;
其中,所述第一电流通路和所述第二电流通路是并联的电流通路。
12.根据权利要求11所述的雷电电流转移布置,其中,所述滑动件提供在所述第一电流通路中的从10kΩ至10MΩ的电阻。
13.根据权利要求1至3中的任一项所述的雷电电流转移布置,该雷电电流转移布置还包括电连接到所述第一部分的第二滑道,所述电流转移单元还包括为所述第二滑道提供电接触的第二滑动器,所述第二滑动器包括接触所述第二滑道的滑动件和朝向所述第二滑道取向的电极。
14.根据权利要求13所述的雷电电流转移布置,其中,所述风轮机具有至少一个转子叶片和机舱,并且所述雷电电流转移布置被布置在所述转子叶片和所述机舱之间,使电荷能够从所述转子叶片经由所述机舱放电至地。
15.一种风轮机,所述风轮机包括根据权利要求1至14中的任一项所述的至少一个雷电电流转移布置。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103124849B (zh) 2010-08-02 2015-09-23 维斯塔斯风力系统有限公司 风轮机的雷电电流转移布置
WO2013084361A1 (ja) 2011-12-09 2013-06-13 三菱重工業株式会社 風車翼
EP2712472B1 (en) 2011-12-09 2015-12-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine blade for a wind turbine
US9709039B2 (en) 2012-06-08 2017-07-18 Vestas Wind Systems A/S Lightning current transfer unit for a wind turbine
DE102013208792A1 (de) * 2013-05-14 2014-11-20 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage und Blitzschutzeinheit für eine Windenergieanlage
US10215163B2 (en) 2013-10-21 2019-02-26 Vestas Wind Systems A/S Lightning current transfer system with spark gap and wind turbine using the lightning current transfer system
WO2015086025A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-18 Vestas Wind Systems A/S Rotor-blade discharge unit for wind turbines
WO2016022150A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 Schunk Graphite Technology, LLC Electrostatic noise grounding system for use in a wind turbine and a rotor and wind turbine comprising the same
EP3234352B1 (en) * 2014-12-18 2018-09-19 Vestas Wind Systems A/S A lightning current transfer unit for a wind turbine
ES2667501T3 (es) * 2015-08-10 2018-05-11 Nordex Energy Gmbh Pala de rotor de instalación de energía eólica con un descargador de chispa
DE102017007371A1 (de) * 2017-08-07 2019-02-07 Senvion Gmbh Rotorblatt einer Windenergieanlage und Verfahren zum Nachrüsten einer Blitzschutzeinrichtung eines Rotorblatts
CN108087212A (zh) * 2017-12-29 2018-05-29 华润新能源(连州)风能有限公司 一种风电机组防雷系统
ES2731173B2 (es) 2018-05-14 2020-12-09 Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology SL Sistema de protección eléctrica para aerogeneradores
EP3690238A1 (en) * 2019-01-30 2020-08-05 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Current transfer arrangement of a wind turbine lightning protection system
EP3719303A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-07 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Electromagnetic measurements for a wind turbine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4436197A1 (de) * 1994-10-11 1996-04-18 Aloys Wobben Windenergieanlage mit Blitzschutzeinrichtung
WO2004001224A1 (en) * 2002-06-19 2003-12-31 Neg Micon A/S Lightning protection means for a wind turbine
CN2604534Y (zh) * 2003-04-10 2004-02-25 徐四海 家庭式小型风力发电机
WO2005050008A1 (en) * 2003-11-20 2005-06-02 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine lightning connection means method and use hereof
CN1711418A (zh) * 2002-11-12 2005-12-21 Lm玻璃纤维制品有限公司 可俯仰控制的风轮机叶片的防雷法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4445899A1 (de) 1994-12-22 1996-06-27 Autoflug Energietech Gmbh Windkraftanlage mit Blitzstromableitung
DK173607B1 (da) * 1999-06-21 2001-04-30 Lm Glasfiber As Vindmøllevinge med system til afisning af lynbeskyttelse
DE10022128C1 (de) * 2000-05-06 2001-12-20 Aloys Wobben Windenergieanlage
US8268222B2 (en) * 2001-02-15 2012-09-18 Integral Technologies, Inc. Methods of making electrical motor components from conductive loaded resin-based materials
DE102004012946B4 (de) * 2004-03-17 2006-03-23 Stemmann-Technik Gmbh Windenergieanlage
WO2005114782A2 (en) 2004-05-13 2005-12-01 Integral Technologies, Inc. Low cost electrical motor components manufactured from conductive loaded resin-based materials
US7502215B2 (en) * 2005-11-18 2009-03-10 General Electric Company Systems and methods for directing a current
DE102008020262B4 (de) 2008-04-22 2010-04-08 Christoph Lucks Funkenstrecke für Blitzableitung in Windenergieanlagen
CN103124849B (zh) 2010-08-02 2015-09-23 维斯塔斯风力系统有限公司 风轮机的雷电电流转移布置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4436197A1 (de) * 1994-10-11 1996-04-18 Aloys Wobben Windenergieanlage mit Blitzschutzeinrichtung
WO2004001224A1 (en) * 2002-06-19 2003-12-31 Neg Micon A/S Lightning protection means for a wind turbine
CN1711418A (zh) * 2002-11-12 2005-12-21 Lm玻璃纤维制品有限公司 可俯仰控制的风轮机叶片的防雷法
CN2604534Y (zh) * 2003-04-10 2004-02-25 徐四海 家庭式小型风力发电机
WO2005050008A1 (en) * 2003-11-20 2005-06-02 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine lightning connection means method and use hereof

Also Published As

Publication number Publication date
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CN103154508B (zh) 2016-01-20

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