BRPI1103915A2 - sistema de mediÇço para um condutor descendente de uma lÂmina de turbina eàlica - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE MEDIÇçO PARA UM CONDUTOR DESCENDENTE DE UMA LÂMINA DE TURBINA EàLICA. A presente invenção refere-se a um sistema de medição para um condutor descendente (2) de uma lâmina de turbina eólica (1) que inclui um cabo de medição (11) conectado em série com sua primeira extremidade (11a) ao condutor descendente (2). Uma segunda extremidade (11b) do cabo de medição (11) é acessível para medição da resistência elétrica em uma parte de base inferior (4) da lâmina (1).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE MEDIÇÃO PARA UM CONDUTOR DESCENDENTE DE UMA LÂMINA DE TURBINA EÓLICA".
A presente invenção refere-se a um sistema de medição para um condutor descendente de uma lâmina de turbina eólica e a uma lâmina e uma turbina eólica com um sistema de medição para um condutor descen- dente. Mais especificamente, a invenção é direcionada à medição da resis- tência elétrica do condutor descendente.
Turbinas eólicas são normalmente equipadas com sistemas de proteção contra raios para garantir que as grandes correntes induzidas por um raio possam ser conduzidas para a terra sem danificar os componentes da turbina eólica.
As partes mais expostas aos raios são as lâminas. Portanto, as lâminas são equipadas com um ou mais condutores descendentes internos. Cada condutor descendente é conectado a um ou mais receptores de re- lâmpago que são na superfície externa da lâmina.
Para garantir o funcionamento adequado do condutor descen- dente é necessário conhecer sua resistência elétrica. De acordo com os pa- drões internacionais, o registro da resistência elétrica de cada condutor des- cendente instalado é obrigatório.
A resistência elétrica de um condutor descendente de uma lâmi- na é normalmente medida a partir de um receptor de ponta externa até a parte inferior da lâmina. A medição é realizada com um medidor de ohm ou com uma corrente conhecida e uma unidade de detecção. Algumas vezes os resultados da medição são ilustrados com uma luz vermelha ou verde ou um alarme sonoro ou campainha. O acesso ao receptor de ponta pode ser difícil especialmente para lâminas já instaladas.
É um objetivo da invenção aperfeiçoar a medição da resistência elétrica de um condutor descendente de uma lâmina de turbina eólica.
Esse objetivo é solucionado de acordo com a invenção com as características das reivindicações 1, 10, 11 e 12, respectivamente. Modifica- ções vantajosas e/ou detalhes da invenção são descritos nas reivindicações dependentes.
Em um aspecto, a invenção é direcionada a um sistema de me- dição para um condutor descendente de uma lâmina de turbina eólica com um cabo de medição conectado em série com sua primeira extremidade ao condutor descendente. Uma segunda extremidade do cabo de medição é acessível para medir a resistência elétrica em uma parte de base inferior da lâmina. Essa disposição permite a medição fácil visto que ambos os contatos de medição estão localizados na base da lâmina. O termo cabo engloba ou- tros condutores adequados também.
A primeira extremidade do cabo de medição pode ser conectada ao condutor descendente em uma parte superior da lâmina. Se a primeira extremidade for conectada ao condutor descendente no topo ou ponta da lâmina todo o condutor descendente pode ser medido. Se a primeira extre- midade for conectada ao condutor descendente, por exemplo, no meio da lâmina, metade do condutor descendente pode ser medida.
O condutor descendente e o cabo de medição podem ser conec- tados através de um receptor de relâmpago. A resistência elétrica do cami- nho que a corrente do raio está na verdade percorrendo pode ser medida. O receptor de relâmpago permite uma instalação muito fácil do cabo de medi- ção visto que já existe um ponto de fixação presente para o condutor des- cendente.
O receptor de relâmpago pode compreender materiais de con- dução elétrica do grupo de alumínio, bronze, aço inoxidável, e/ou ligas rela- cionadas e/ou carbono. O material ou combinação de materiais pode ser escolhido dependendo do preço, peso ou situação da lâmina ou turbina eóli- ca.
O condutor descendente e o cabo de medição podem ser conec- tados através de um bloco receptor do receptor de relâmpago que acomoda os receptores móveis. A invenção também pode ser utilizada com esse tipo de receptor que é amplamente utilizado visto que esforços de substituição depois de um relâmpago são muito baixos.
O sistema de medição para um condutor descendente pode compreender mais de um cabo de medição, cada um conectado a um dentre uma pluralidade de receptores de relâmpago que são conectados ao condu- tor descendente. Isso permite a medição exata de cada forma possível de corrente de relâmpago dos receptores de relâmpago.
Dois ou mais cabos de medição podem ser fornecidos para uma medição de ponte compensada. Possuir mais de um cabo de medição per- mite várias combinações de medição de ponte. As medições de ponte po- dem ser mais precisas e/ou podem compensar as mudanças de temperatura ou suprir resistência de linha.
Os cabos de medição únicos podem ser parte de um ou mais cabos de fita chata ou múltiplos núcleos. Esses cabos podem ser manusea- dos de forma mais fácil durante a instalação.
A segunda extremidade do cabo de medição ou cabos e/ou o condutor descendente ou condutores descendentes podem ser conectados a um bloco de encerramento disposto na parte de base da lâmina, onde a se- gunda extremidade do cabo de medição ou cabos é conectada de forma destacável ao bloco de encerramento. Enquanto são conectados ao bloco de encerramento, os cabos de medição estão em um estado elétrico definido e curtos-circuitos acidentais podem ser evitados. Os cabos de medição e o condutor descendente podem compartilhar um bloco de encerramento ou mais de um bloco de encerramento pode ser utilizado. Por exemplo, um blo- co de encerramento para os cabos de medição e um bloco de encerramento para o condutor descendente ou condutores descendentes.
Em um segundo aspecto, a invenção é direcionada na direção de uma lâmina de uma turbina eólica compreendendo um condutor descen- dente e um sistema de medição para o condutor descendente como descrito acima. Se uma única lâmina ou mais lâminas forem fabricadas e/ou instala- das, por exemplo, como uma substituição, é vantajoso ter o sistema de me- dição ou sistemas instalados.
Em um aspecto adicional, a invenção é direcionada para uma turbina eólica compreendendo uma ou mais lâminas como descrito acima. Para uma turbina eólica completa é benéfico ter o sistema ou sistemas de medição instalados na lâmina ou lâminas.
Em um aspecto adicional, a invenção é direcionada para um mé- todo de medição da resistência elétrica de um condutor descendente de uma lâmina como descrito acima, com as etapas de:
conexão de um dispositivo de medição de resistência elétrica à segunda extremidade do cabo de medição;
medição da resistência elétrica do condutor descendente. O método permite a medição fácil da resistência elétrica do con- dutor descendente visto que o dispositivo de medição de resistência elétrica como um medidor de ohm precisa ser conectado e pode ser utilizado sim- plesmente na parte de base da lâmina.
Uma resistência elétrica combinada do condutor descendente e do cabo de medição pode ser medida e a resistência elétrica do condutor descendente pode ser calculada a partir da resistência elétrica combinada medida. Se apenas a resistência elétrica combinada puder ou for medida a resistência elétrica do condutor descendente pode ser calculada a partir da mesma, por exemplo, com a resistência elétrica conhecida do cabo de medi- ção.
Dois dos cabos de medição podem ser utilizados para uma me- dição de ponte compensada. Tendo-se mais de um cabo de medição é pos- sível se obter várias combinações de medição de ponte. As medições de ponte podem ser mais precisas e/ou podem compensar mudanças de tem- peratura ou resistência de linha de suprimento.
Os desenhos anexados estão incluídos para fornecer uma com- preensão adicional das modalidades. Outras modalidades e muitas das van- tagens pretendidas serão prontamente apreciadas à medida que se tornam mais bem compreendidas por referência à descrição detalhada a seguir. Os elementos dos desenhos não estão necessariamente em escala. Referên- cias numéricas similares designam partes similares correspondentes.
A figura 1 ilustra uma vista esquemática de uma lâmina conheci- da de uma turbina eólica.
A figura 2 ilustra uma vista esquemática de uma ponta de uma lâmina com um sistema de medição para um condutor descendente de acor- do com a invenção.
A figura 3 ilustra uma vista esquemática de uma parte de base de uma lâmina com um sistema de medição para um condutor descendente de acordo com a invenção.
A figura 4 ilustra uma vista esquemática de uma lâmina com um sistema de medição para um condutor descendente de acordo com a inven- ção.
Na descrição detalhada a seguir, referência é feita aos desenhos anexados que formam parte da mesma e nos quais são ilustradas por meio de modalidades específicas de ilustração nas quais a invenção pode ser pra- ticada. A esse respeito, a terminologia direcional, tal como "superior" ou "in- ferior", etc., é utilizada com referência à orientação da(s) figura(s) sendo descrita(s). Visto que os componentes das modalidades podem ser posicio- nados em várias orientações diferentes, a terminologia direcional é utilizada para fins de ilustração e não deve ser considerada limitadora. Deve-se com- preender que outras modalidades podem ser utilizadas e mudanças estrutu- rais ou lógicas podem ser realizadas sem se distanciarem do escopo da pre- sente invenção. A descrição detalhada a seguir, portanto, não deve ser con- siderada limitadora, e o escopo da presente invenção é definido pelas reivin- dicações anexadas.
A figura 1 ilustra uma lâmina convencional 1 para uma turbina eólica. Uma turbina eólica possui normalmente uma a três lâminas 1 que são fixadas a um cubo de lâmina rotativa. O cubo de lâmina gira em torno de um eixo principal que é montado em cima de uma torre. Normalmente uma na- cela cerca o eixo principal e sistemas elétricos como o gerador.
A lâmina 1 possui um condutor descendente interno 2 que al- cança de uma ponta superior ou ponta 3 da lâmina 1 para uma parte de ba- se inferior 4. O condutor descendente 2 é um condutor normalmente feito de metal na forma de um cabo ou uma barra. O diâmetro do condutor descen- dente 2 soma cinqüenta milímetros quadrados ou mais em muitas aplica- ções. Os vários blocos receptores 5 são conectados ao condutor des- cendente 2. Os blocos receptores 5 são distribuídos pelo comprimento do condutor descendente 2 onde o número de blocos receptores 5 depende do comprimento da lâmina 1. O bloco receptor 5 pode ser diretamente fixado ao condutor descendente 2 ou através de um pino curto 2a que também é parte do condutor descendente 2.
O bloco receptor 5 consiste em um material condutor como, por exemplo, alumínio. O bloco receptor 5 possui duas aberturas às quais os receptores de relâmpago são conectados. Um receptor é fornecido para ca- da um dos dois lados da lâmina 1. A combinação do bloco receptor 5 e re- ceptores é freqüentemente denominada receptor de relâmpago também.
A extremidade inferior do condutor descendente 2 é conectada a um bloco de encerramento 6 que é o ponto de conexão entre o condutor descendente 2 da lâmina 1 e as partes adicionais subsequentes do sistema de proteção contra relâmpagos da turbina eólica.
A figura 2 ilustra a parte superior 3 da lâmina 1 em maiores deta- lhes. Dois receptores 7 são dispostos no bloco receptor 5. Como pode ser observado um receptor 7 é fornecido para cada lado da lâmina 1. O condutor descendente 2 é conectado ao bloco receptor 5 com um parafuso 8 e uma arruela 9. Outras conexões destacáveis ou fixas também podem ser utiliza- das.
A lâmina 1 é equipada com um sistema de medição 10 para o condutor descendente 2. O sistema de medição 10 compreende um cabo de medição 11 possuindo uma primeira extremidade 11a conectada ao condu- tor descendente 2. A primeira extremidade 11a pode ser alternativamente conectada ao bloco receptor condutor 5 que, por sua vez, está em conexão com o condutor descendente 2. Dessa forma, a primeira extremidade 11a do cabo de medição 11 direta ou indiretamente conectada ao condutor descen- dente 2.
O cabo de medição 11 é preferivelmente um cabo isolado.
A figura 3 ilustra a parte de base 3 da lâmina 1. Conectados ao bloco de encerramento 6 se encontram o condutor descendente 2 e as se- gundas extremidades 11b dos cabos de medição 11. As segundas extremi- dades 11 b são conectadas de forma destacável ao bloco de encerramento 6 para permitir a liberação do cabo de medição 11 para o processo de medi- ção.
O número de cabos de medição 11 depende do número de blo- cos receptores 5. Um ou dois cabos de medição 11 são fornecidos para ca- da bloco receptor 5 - dependendo do método de medição. Para uma medi- ção de resistência simples, um cabo é suficiente enquanto para uma medi- ção de ponte compensada dois cabos podem ser fornecidos.
A figura 4 ilustra a lâmina completa 1 com o sistema de medição 10. Para fins de facilitar a compreensão, apenas dois blocos receptores 5 são apresentados. Cada bloco receptor 5 é conectado ao condutor descen- dente 2 que encerra no bloco de encerramento 6. Cada bloco receptor 5 é conectado adicionalmente com uma primeira extremidade 11a de um cabo de medição 11. As segundas extremidades 11b dos cabos de medição 11b são conectadas de forma destacáveis ao bloco de encerramento 6.
A segunda extremidade 11b do cabo de medição 11, que é co- nectado ao bloco receptor mais superior 5, é desconectada do bloco de en- cerramento para medição da resistência elétrica do condutor descendente 2. Um dispositivo de medição de resistência elétrica 12 como um medidor ohm é conectado à segunda extremidade 11b do cabo de medição 11 e à extre- midade inferior do condutor descendente 2 do bloco de encerramento 6 para medição.
Visto que o condutor descendente 2 e o cabo de medição 11 são conectados em série, a medição fácil da resistência elétrica do condutor descendente 2 é possível. A interação só é necessária na parte de base 4 da lâmina 1.
A resistência elétrica do percurso elétrico do bloco receptor 5 no meio da lâmina 1 pode ser medida tambémquando o outro cabo de medição é desconectado do bloco de encerramento 6 e conectado ao medidor de ohm 12. Nesse caso, parte do condutor descendente 12 é medida.
Para esclarecer o termo condutor descendente, as declarações a seguir são feitas. O termo condutor descendente é utilizado acima para todo o comprimento do condutor a partir do bloco receptor mais superior 5 até o bloco de encerramento 6. O termo parte do condutor descendente é utilizado para o comprimento parcial do condutor a partir do meio do bloco receptor 5 (ou qualquer outro bloco receptor) até o bloco de encerramento 6. No entanto, o comprimento parcial do condutor descendente 2 pode ser de- signado como "condutor descendente" também. Do ponto de vista do bloco receptor intermediário 5 ou a corrente induzida, essa parte do condutor des- cendente é o condutor descendente completo.
Diferentes tipos de métodos de medição podem ser emprega-
dos. Um método é ilustrado na figura 4 onde a resistência elétrica da cone- xão em série do condutor descendente 2 é medida diretamente. Pode ser necessário corrigir o resultado da medição com o valor de resistência elétrica (conhecida) do cabo de medição 11.
Com dois ou mais cabos, uma medição de ponte compensada
também é possível. Então, dois cabos de medição 11 são conectados a ca- da bloco receptor 5 ou a dois ou mais cabos de medição 11a partir dos blo- cos receptores diferentes 5 são utilizados.
Claims (14)
1. Sistema de medição para um condutor descendente (2) de uma lâmina de turbina eólica (1), compreendendo um cabo de medição (11) conectado em série com sua primeira extremidade (11a) para o condutor descendente (2), onde uma segunda extremidade (11b) do cabo de medição (11) é acessível para medição da resistência elétrica em uma parte de base inferior (4) da lâmina (1).
2. Sistema de medição para um condutor descendente (2), de acordo com a reivindicação 1, no qual a primeira extremidade (11a) do cabo de medição (11) é conectado ao condutor descendente (2) em uma parte superior (3) da lâmina (1).
3. Sistema de medição para um condutor descendente (2), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, no qual o condutor descendente (2) e o cabo de medição (11) são conectados através de um receptor de relâmpago (5).
4. Sistema de medição para um condutor descendente (2), de acordo com a reivindicação 3, no qual o receptor de relâmpago (5) compre- ende materiais de condução elétrica do grupo de alumínio, bronze, aço ino- xidável e/ou ligas relacionadas e/ou carbono.
5. Sistema de medição para um condutor descendente (2), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, no qual o condutor descendente (2) e o cabo de medição (11) são conectados através de um bloco receptor (5) do receptor de relâmpago que acomoda os receptores móveis (7).
6. Sistema de medição para um condutor descendente (2), de acordo com uma das reivindicações de 3 a 5, compreendendo mais de um cabo de medição (11), cada um conectado a um dentre uma pluralidade de receptores de relâmpago (5) que são conectados ao condutor descendente (2).
7. Sistema de medição para um condutor descendente (2), de acordo com a reivindicação 6, no qual dois dos cabos de medição (11) são fornecidos para uma medição de ponte compensada.
8. Sistema de medição para um condutor descendente (2), de acordo com a reivindicação 6 ou 7, no qual os cabos de medição únicos (11) são parte de um ou mais cabos de múltiplos núcleos.
9. Sistema de medição para um condutor descendente (2), de acordo com uma das reivindicações de 1 a 8, no qual a segunda extremida- de (11b) do cabo de medição ou cabos (11) e/ou o condutor descendente ou condutores descendentes (2) são conectados a um bloco de encerramento (6) disposto na parte de base (4) da lâmina (1), onde a segunda extremidade (11b) do cabo de medição ou cabos (11) é conectada de forma destacável ao bloco de encerramento (6).
10. Lâmina de uma turbina eólica, compreendendo um condutor descendente (2) e um sistema de medição (10) para o condutor descendente (2), como definido nas reivindicações de 1 a 9.
11. Turbina eólica, compreendendo uma ou mais lâminas (1), como definidas na reivindicação 10.
12. Método de medição de resistência elétrica de um condutor descendente (2) de uma lâmina (1), como definida na reivindicação 10, com as etapas de: conexão de um dispositivo de medição de resistência elétrica (12) à segunda extremidade (11b) do cabo de medição (11); medição da resistência elétrica do condutor descendente (2).
13. Método de medição, de acordo com a reivindicação 12, no qual uma resistência elétrica combinada do condutor descendente (2) e do cabo de medição (11) é medida e onde a resistência elétrica do condutor descendente (2) é calculada a partir da resistência elétrica combinada medi- da.
14. Método de medição, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, no qual dois dos cabos de medição (11) são utilizados para uma medi- ção de ponte compensada.
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