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Anwurfvorrichtung für nicht selbständig anlaufende Windradschnelläufer
Sollen Windkraftanlagen dazu dienen, elektrische Energie zu erzeugen, sind sie zweckmäßigerweise
als Schnelläufer zu bauen, um Übersetzungsgetriebe zu sparen oder um diese überhaupt
zu vermeiden. Man kann durch geeignete Wahl der Flügelform und Anstellwinkel bekanntermaßen
erreichen, daß bei noch gutem Wirkungsgrad die Umfangsgeschwindigkeit des Rades
das -Fünf- bis Sechsfache . der Windgeschwindigkeit oder sogar noch etwas mehr beträgt.
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Leider haben solche Anlagen einen großen Mangel: Sie laufen nicht
mehr von selbst an, sondern müssen angeworfen werden.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, Windräder, die als Schnelläufer
gebaut sind, mit einer mechanischen Wellenkupplung zu versehen, die zunächst ein
lastfreies Anlaufen des Windrades zuläßt und erst nach einer gewissen Bewegung des
Rades die Last einrückt. Aber ganz abgesehen davon, daß für große Anlagen derartige
mechanische Kupplungen auf der Wsndradwe11e wegen der dann notwendigen. sehr großen
Anpressungsdrucke praktisch kaum ausführbar werden, kann eine derartige Bauart'auch
nur dann von selbst anlaufen, solange es gelingt, die Anlaufreibung sehr klein zu
halten, so daß mit wachsender Größe oder dem Alter der Anlage die Unzuverlässigkeit
-des Anlaufgetriebes immer größer wird. Dem kann man nur begegnen, wenn man auf
den direkten Selbstanlauf das Rades durch die Arbeitsflügel verzichtet und die Energie
zum Andrehen von besonderen. Einrichtungen liefern läßt.
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Bei Elektrowindkraftwerken kann dies auf elektrischem Wege geschehen.
Gleichstrommaschinen wird man einfach als Motor von fremder Energiequelle aus oder
aus einem Akkumulator anlassen. Bei Wechselstromgeneratoren, wie sie für Großkraftanlagenhauptsächlich
in Frage kommen, ist dies leider nicht auf so einfachem Wege möglich. Man muß zu
diesem Zweck im Generator bieson-. dere Hilfswicklungen vorsehen oder Wicklungen
umschalten, sofern man nicht gar einen besonderen Anwurfmotor einbaut.
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Man kann das Anwerfen der Windradschnelläufer selbsttätig durch den
Wind hervorrufen, indem man Hilfsflügel vorsieht, die so geformt und eingestellt
sind, daß sie auch bei ruhendem Rad, sofern sie der Wind trifft, ein großes Drehmoment
ausüben. Damit diese Flügel aber bei großer Radgeschwindigkeit nicht bremsend wirken,
müssen sie so gelagert und so geformt sein, daß sie sich in Abhängigkeit von der
Radgeschwindigkeit oder vom Verhältnis der Radgeschwindigkeit zur Windgeschwindigkeit
bei in -Betrieb befindlichem Rad so einstellen, daß eine merkliche Bremsung durch
sie nicht eintritt. Ändert man die Einstellwinkel der Hilfsflügel dabei entsprechend,
so kann man sogar erreichen, daß sie sich auch bei Höchstgeschwindigkeit des Rades
an der Energieerzeugung beteiligen. Wenn man bei Großanlagen aus naheliegenden
Gründen
vermeiden will, die Hauptflügel einstellbar_zü machen, so kann dies bei: den Anwerfflügeln
doch unbedenklich geschehen, da diese verhältnismäßig nur, klein und leicht ausfallen.
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Das Bewegungsgetriebe kann sehr einfach sein. Beispielsweise genügt
@es, hinter den Hilfsflügelflächen, die um ihre Längsachse drehbar gelagert sind,
Anschläge so anzubringen, daß sie vom Wind gegen die Hilfsflügelflächen unter einem
großen Winkel, der ein großes Drehmoment ergibt, angedrückt werden. Dreht sich dann
das Rad, angetrieben -durch die Hauptflügel, schneller, als es diesem Winkel entspricht,
so - heben, @ die Hilfsflächen sich von ihren Anschlägen ab und stellen sich in
-die Richtung des geringsten Widerstandes ein, so daß das Hauptrad frei läuft.
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Man kann auch das Hauptrad, den Schnellläufer, mit einem Langsamläufer,
- d7er von selbst anläuft, kuppeln. Aber auch- dann wird es in den meisten Fällen
zweckmäßig sein, zwischen beiden eine Frellaufvorrichtung ein- -zubauen, um anfangs
ein großes Drehmoment ausüben zu können,.ohne im Betriebe. eine Bremsung befürchten
- zu müssen.
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Die Kupplung der beiden Windrad r kann auf elektrischem Weg -geschehen.
Man sieht ,ein Hilfswindrad vor, welche leicht- selbsttätig anläuft und einen elektrischen
Generator betreibt, und läßt dann mit dem Strom dieses Generators - in der oben
;angegebenen Weise den .Schnelläufer elektrisch an. -Natürlich muß man auch hierbei
dafür Sorge -tragen, daß sich -nach' Erreichuxg des Zwecks, nachdem das Hauptrad
angeworfen ist, um dieses wicht zu bremsen,: die Hilfseinrichtung- wieder abschaltet.
Dag schließt natürlich. nicht aus, auch dann die. Energie der Hilfseinrichtung mit
zu verwerten.
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In der Abbildung ist als Beispiel eine elektrische Anlaufvorrichtung
gezeigt. a stellt eine Windfahne mit zwei- Windflügeln b und c dar, die durch -eine
Feder d gespreizt werden. An den Windflügeln- befinden . sich elektrische Kontakte
e und f. g ist :eine Dämpfungsvorrichtung. Die- Spreizfeder d ist so bemessen, daß
die Kontakte e und f sich- bei.einer etwas höheren Wundgeschwindigkeit, als zum
Betreiben des Windrades nötig ist, berühren.
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Diese Kontakte e und t schalten über Schleifringe an der Achse a in
bekannter Druckknopfsteuerung Strom zum Anwerfen des Windrades ein. Das Anwerfen
kann durch den Windradgenerator, sofern dieser dafür geeignet ist, selbst gesthehen,
indem er aus einer besonderen Stromquelle gespeist wird. Ist der Windradgenerator
zum Anwerfen nicht geeignet, so muß dies durch einen besonderen Amwerfmotor geschehen,
ähnlich wie bei einem Automobil. Wie dort, ist der Anwerfmotor mit einer Freiilaufvorrichtung
zu versehen, damit er, sobald das Windrad ihn durch Windkraft überholt, nicht bremst,
sondern ausgerückt wird.
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Die Schaltung über die Kontakte e und f entspricht der Schaltung für
die Druckknopfsteuerung bei Fahrstühlen; d. h. eine einmalige Kontaktgebung genügti
um den An-Iaßmotor in Betrieb zu setzen,- so däß Windschwankungen und damit wiederholtes
Einschalten der Kontakte das Anwerfen nicht beeinflussen. Wenn das Windrad läuft,
so setzt man durch mit diesem umlaufende Kontakte und Verzögerungsrelais oder durch
einen Fliehkraftscbalter die Kontakteinrichtungen überhaupt außer Betrieb. Dieselben
schalten sich dann erst wieder ein, wenn das Windrad zum Stillstand kommt und der
Fliehkraftschalber zurückfällt. - -Da die Kontakteinrichtungen erst bei höherer
Windgeschwindigkeit als bei der Windstärke, bei welcher das Windrad 'noch läuft,
eingeschaltet werden, ist vermieden, daß das Anlaufen- zwecklos. oder unsicher einsetzt,
Die weitere Schaltung beim Anwerfen mit Hilfsmotor ist so zu. treffen, däß die Erregung
des Windradgenerators sich erst einschaltet, wenn der Hilfsmotor ausgerückt ist,
um eine unnötige Belastung - desselben zu vermeiden. Die 1VIittel dafür sind bekannt.