DE349421C - Control device for wind turbine drives - Google Patents

Control device for wind turbine drives

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DE349421C DE1920349421D DE349421DD DE349421C DE 349421 C DE349421 C DE 349421C DE 1920349421 D DE1920349421 D DE 1920349421D DE 349421D D DE349421D D DE 349421DD DE 349421 C DE349421 C DE 349421C
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Description

Regelungsvorrichtung für Windradantriebe. Die wenigen bisher durch Windräder angetriebenen elektrischen Anlagen litten hauptsächlich an zwei .Übelständen, erstens an den relativ großen, durch die Kegelradübersetzungen verursachten Reibungsverlusten und zweitens an dem schlechten Wirkungsgrad des Windrades, denn die günstigste Ausnutzung findet bekanntlich statt, wenn die Geschwindigkeit der Schaufelbewegung etwa gleich der halben- Windgeschwindigkeit ist. Da der gewöhnliche Dynamoantrieb eine konstante oder nahezu konstante Geschwindigkeit der Antriebsmaschine erfordert, so wies das Windrad demgemäß nur bei einer ganz bestimmten Windgeschwindigkeit den besten Wirkungsgrad auf, während jede Änderung der Windgeschwindigkeit über oder unter diesen Betrag ein Sinken des Wirkungsgrades zur Folge haben mußte.Control device for wind turbine drives. The few through so far Electrical systems driven by wind turbines suffered mainly from two. first of all due to the relatively large friction losses caused by the bevel gear ratios and secondly, the poor efficiency of the wind turbine, because the most favorable utilization is known to take place when the speed of the blade movement is about the same is half the wind speed. Since the ordinary dynamo drive is a constant or requires almost constant speed of the prime mover, so this pointed out Accordingly, the wind turbine only has the best efficiency at a very specific wind speed on while any change in wind speed is above or below this amount a decrease in efficiency had to result.

Nachstehend wird eine Vorrichtung beschrieben, welche die vorerwähnten Übelstände vermeidet. Abb. r zeigt beispielsweise den nach der Erfindung ausgebildeten Antrieb einer Gleichstromdynamo. Das Windrad r treibt mittels der Riemenscheibe 2 die Gleichstromdynamo 3 an, die gemeinsam mit dem Windrad als Ganzes um die Vertikalachse drehbar angeordnet ist, um der Windrichtung folgen zu können. Das kleine Windrad 4 und eine von der Welle des großen Windrades angetriebene Riemenscheibe 5 sind direkt gekuppelt mit den Sonnenrädern eines Differentialgetriebes 6. Die Planetenräder sind mit einer durch die Hohlwelle der Scheibe 5 hindurchgehenden Welle 7 fest verbunden, auf der wiederum eine das Handrad des Nebenschlußreglers 8 antreibende Schnurscheibe g sitzt. Die Drehrichtung des kleinen Windrades ist der des großen entgegengesetzt gerichtet. Das übersetzungsverhältnis des Antriebs von der Welle des großen Windrades zur Scheibe 5 ist so gewählt, daß die beiden Planetenräder uni die horizontale Achse nicht umlaufen, die Welle ; also mit dein Handrad des Nebenschlußreglers stillsteht, sobald das große Windrad mit der halben Windgeschwindigkeit und das kleine Windrad fast reibungslos mit nahezu der vollen Windgeschwindigkeit umläuft. Die an ein Gleichstromnetz von konstanter Spannung angeschlossene Dynamo sei dabei auf eine bestimmte Erregerstromstärke und eine entsprechende beliebige, mittlere Leistung eingestellt.An apparatus using the aforementioned will be described below Avoids evils. Fig. R shows, for example, that formed according to the invention Driving a DC dynamo. The wind turbine r drives by means of the pulley 2 the DC dynamo 3, which together with the wind turbine as a whole around the vertical axis is rotatably arranged in order to be able to follow the wind direction. The little wind turbine 4 and a pulley 5 driven by the shaft of the large windmill directly coupled to the sun gears of a differential gear 6. The planet gears are firmly connected to a shaft 7 passing through the hollow shaft of the disk 5, on the turn a handwheel of the bypass regulator 8 driving cord pulley g sits. The direction of rotation of the small wind turbine is opposite to that of the large one directed. The gear ratio of the drive from the shaft of the large wind turbine to disk 5 is chosen so that the two planet gears uni the horizontal axis do not run around the wave; So with your handwheel of the bypass regulator stands still, as soon as the large wind turbine with half the wind speed and the small wind turbine runs almost smoothly at almost full wind speed. The to a direct current network of constant tension connected dynamo is on one certain excitation current and a corresponding arbitrary average power set.

Läßt die Windgeschwindigkeit nach, so tritt eine verhältnismäßig starke Entlastung der Dynamo ein, ohne daß sich die Geschwindigkeit des großen Windrades wesentlich verringert, weil mit dem Nachlassen des Winddruckes bzw. der Dynamoleistung durch die Entlastung auch das zu überwindende Drehmoment sofort sehr viel kleiner geworden ist. Das kleine fast leer laufende Windrad ist dagegen dem Abfall der Windgeschwindigkeit mehr gefolgt als die vom großen Windrad angetriebene Scheibe 5. Infolgedessen beginnt, da das algebraische Mittel aus den beiden Sonnenradgeschwindigkeiten nicht mehr - o ist, das Planetenräderpaar bzw. die Achse 7 und das Handrad des Reglers 8 sich zu drehen und verstärkt den Erregerstrom. Hierdurch erhöht sich die Leistung der Dynamo, das Drehmoment wird größer und die Geschwindigkeit des großen Windrades i fällt ab, bis die Achse 7 zum Stillstand gekommen und der Beharrungszustand wieder eingetreten ist. Bci Steigerung der Windgeschwindigkeit vollzieht sich der Vorgang in umgekehrtem Sinne.If the wind speed decreases, a relatively strong one occurs Discharge the dynamo without affecting the speed of the large wind turbine significantly reduced, because with the decrease of the wind pressure or the dynamo output as a result of the relief, the torque to be overcome is immediately much smaller has become. The small, almost idle wind turbine, on the other hand, is due to the drop in wind speed followed more than the disk driven by the large wind turbine 5. As a result, because the algebraic mean of the two sun wheel speeds is no longer - o is, the pair of planet gears or the axis 7 and the handwheel of the controller 8 itself to rotate and amplify the excitation current. This increases the performance of the Dynamo, the torque increases and the speed of the big wind turbine increases i drops until axis 7 has come to a standstill and the steady state again has occurred. The process takes place when the wind speed increases in the opposite sense.

In Abb. 2 ist der nach der Erfindung ausgeführte Antrieb eines als Generator finit Übersynchronismus arbeitenden Kurzschluß-J)rehstrom-Asynchronmotors dargestellt. Um für den Generator io möglichst kleine Abmessungen zu erhalten, sind beide Anker in entgegengesetztem Drehsinne drehbar angeordnet. Jeder Anker ist mit einem Riemenantrieb versehen. Einer von beiden Riemen läuft, um den entgegengesetzten Drehsinn der Anker zu erzeugen, verschränkt. Da die Tourenzahl des Generators nicht mit der Windgeschwindigkeit willkürlich geändert werden kann, so müssen für den Antrieb die beiden Konus-Riemenscheibenpaare 11, 12, und 13, 14 zur Anwendung kommen. Auf der Achse A des Differentialgetriebes sitzen -rwei durch Rechts- und Linksgewinde gegeneinander verstellbare Riemengabeln 1.5 und r6. Je nach der Drehrichtung der Achse 7 wird das Übersetzungsverhältnis n#ischen dem Generator io und der Hauptantriebswelle geändert.In Fig. 2, the drive implemented according to the invention is a Generator finite over-synchronism working short-circuit J) right current asynchronous motor shown. In order to obtain the smallest possible dimensions for the generator io both armatures rotatably arranged in opposite directions of rotation. Every anchor is with provided with a belt drive. One of the two belts runs to the opposite one To generate the direction of rotation of the armature, entangled. Since the number of revolutions of the generator is not with the wind speed can be changed arbitrarily, so must for the Drive the two cone pulley pairs 11, 12 and 13, 14 are used. On the axis A of the differential gear sit -rwei through right and left-hand threads adjustable forks 1.5 and r6. Depending on the direction of rotation of the Axis 7 is the gear ratio between the generator and the main drive shaft changed.

Der Reguliervorgang ist hier folgender: Läßt die Windgeschwindigkeit nach, so findet, wie bei der Anordnung nach Abb. r, eine starke Entlastung des großen Windrades ohne wesentliche 1linderung seiner Geschwindigkeit statt. Das kleine Windrad jedoch fällt mit der Geschwindigkeit ab und es beginnt die Welle 7, das Übersetzungsverhältnis vergrößernd, sich so lange zu drehen, bis durch die Vergrößerung des Drehmoments die Geschwindigkeit des großen Windrades sich auf die halbe Windgeschwindigkeit eingestellt hat und die Achse 7 zum Stillstand gekommen ist.The regulation process here is as follows: Leaves the wind speed after, as in the arrangement according to Fig. r, there is a strong relief of the large one Wind turbine without any significant reduction in speed. The little wind turbine however, the speed drops and shaft 7, the gear ratio, begins increasing to rotate until the torque increases the speed of the large wind turbine is reduced to half the wind speed has set and axis 7 has come to a standstill.

Claims (3)

PATEIQT-ANSpRÜCHE: i. Regelvorrichtung für Windradantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sonnenräder eines Differentialgetriebes (6) vom Hauptwindrad (i) und von einem Nebenwindrad (.4) in entgegengesetztem Drehsinne so angetrieben werden, daß die die Planetenräder tragende Achse (7) stillsteht, wenn die Schaufelgeschwindigkeit des großen Windrades ungefähr gleich der halben Windgeschwindigkeit ist, wobei die Achse (7) der Planetenräder mit einer Regelungsvorrichtung (8 bzw. 15, 16) in Verbindung steht. PATEIQT CLAIMS: i. Control device for wind turbine drive, characterized in that the two sun gears of a differential gear (6) are driven by the main wind wheel (i) and by a secondary wind wheel (.4) in opposite directions of rotation so that the axis (7) carrying the planet wheels is stationary when the blade speed is at a standstill of the large wind turbine is approximately equal to half the wind speed, the axis (7) of the planetary gears being connected to a control device (8 or 1 5, 1 6) . 2. Regelvorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Planetenrädern des Differentialgetriebes (6) in der einen oder anderen Drehrichtung bewegte Achse (7) den Nebenschlußregler (8) und damit den Erregerstrom einer Gleichstromdynamo (3) so verstellt, daß, der jeweiligen Windgeschwindigkeit entsprechend, immer das günstigste Drehmoment eingestellt wird. 2. Control device according to claim r, characterized in that that of the planetary gears of the differential gear (6) in one or the other Direction of rotation moving axis (7) the shunt regulator (8) and thus the excitation current a DC dynamo (3) adjusted so that, the respective wind speed accordingly, the most favorable torque is always set. 3. Regelvorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Planetenrädern in der einen oder anderen Drehrichtung bewegte Achse (7) mittels Schnecke und Riemengabel (i5, r6) das Übersetzungsverhältnis zwischen der konischen Antriebsscheibe (1i, 13) des Hauptwindrades und der angetriebenen konischen Scheibe (i2, 1d.) durch Verschieben des Riemens so verändert, daß, der je- weiligen Windgeschwindigkeit entsprechend, immer das günstigste Drehmoment eingestellt -wird. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Maschinen, bei denen nicht nur der Anker, sondern auch der sonst feststehende Teil umlaufend angeordnet sind, von zwei Riemen auf konischen Scheiben in entgegengesetztem Drehsinne mit von einer Regelvorrichtung beeinflußtem, veränderlichem Übersetzungsverhältnis angetrieben werden.3. Control device according to claim r, characterized in that the moved by the planetary gears in one or the other direction of rotation axis (7) by means of worm and belt fork (i5, r6) the transmission ratio between the conical drive pulley (1i, 13) of the main wind turbine and the The driven conical pulley (i2, 1d.) is changed by moving the belt in such a way that the most favorable torque is always set , depending on the respective wind speed. Control device according to claim 3, characterized in that machines in which not only the armature but also the otherwise fixed part are arranged in a rotating manner are driven by two belts on conical pulleys in opposite directions of rotation with a variable transmission ratio influenced by a control device.
DE1920349421D 1920-06-02 1920-06-02 Control device for wind turbine drives Expired DE349421C (en)

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DE (1) DE349421C (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4166596A (en) * 1978-01-31 1979-09-04 Mouton William J Jr Airship power turbine
FR2469622A1 (en) * 1979-11-14 1981-05-22 Humblot Michel Speed transmission for wind powered generator - uses standard components with chain or belt coupling to allow range selection of speed transmission ratios at assembly

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4166596A (en) * 1978-01-31 1979-09-04 Mouton William J Jr Airship power turbine
FR2469622A1 (en) * 1979-11-14 1981-05-22 Humblot Michel Speed transmission for wind powered generator - uses standard components with chain or belt coupling to allow range selection of speed transmission ratios at assembly

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