DE681224C - Elektrische Windkraftanlage - Google Patents

Elektrische Windkraftanlage

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DE681224C
DE681224C DEH150764D DEH0150764D DE681224C DE 681224 C DE681224 C DE 681224C DE H150764 D DEH150764 D DE H150764D DE H0150764 D DEH0150764 D DE H0150764D DE 681224 C DE681224 C DE 681224C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

  • Elektrische Windkraftanlage Bekanntlich unterliegt die von einem elektrischen Windkraftwerk gelieferte Energie gewissen zeitlichen Schwankungen, die meteorologisch bedingt sind und zu entsprechenden Spannungsschwankungen im angeschlossenen Verbrauchsnetz führen. Diese Spannungsschwankungen lassen sich durch einen Regeltransformator oder gleichartige Mittel nicht ohne weiteres ausgleichen, weil bei einem Windrade stets die Gefahr besteht, daß es durch Belastungsänderungen aus der aerodynamisch vorgegebenen optimalen Umlaufgeschwindigkeit herausfällt und dann entweder zum Stillstand kommt oder durchgeht.
  • Diesen Nachteil beseitigt die Erfindung dadurch, daß zwei getrennte und in verschiedener Weise geregelte Belastungskreise vorgesehen werden. Der eine von diesen Belastungskreisen verbindet die Kraftanlage mit dem allgemeinen Verbräuchsnetz und wird mit den hierfür üblichen Mitteln (Drehtransformator o. dgl.) auf konstante Ausgangsspannung geregelt. Der zweite Verbrauchskreis hingegen erhält eine in weiten Grenzen sehwankende Energieaufnahme und wird durch einen Strömungsmesser, welcher den Quotienten der vor und der hinter der Windturbine herrschenden Strömungsgeschwindigkeiten überwacht, derart gesteuert, daß dieser Quotient .dauernd einen unveränderlich vorgegebenen Wert beibehält. Auf diese Weise erreicht man, daß an das Hauptverbrauchsnetz dauernd eine konstante Spannung abgegeben wird, die sich auch bei starken Belastungsschwankungen nicht ändert, und daß gleichzeitig die Windturbinen völlig unberührt von diesen Belastungsschwankungen stets unter einer Belastung arbeiten, welche nur von der Windgeschwindigkeit abhängt und; welche die Turbinen stets in der für die betreffende Windgeschwindigkeit optimalen Umdrehungsgeschwindigkeit hält.
  • Die Bedeutung dieser Maßnahme erkennt man aus. Abb. z, deren Kurve I die zeitlichen Änderungen der Belastung eines Kraftwerkes durch ein normales Stadtnetz und deren Kurve II die atmosphärisch bedingten Schwankungen in der unter optimaler aerodynamischer Ausnutzung aus, einem Windkraftwerk zu entnehmenden Leistung wiedergibt. Wie man erkennt, laufen die Kurven I und II keineswegs parallel. Der Zweck der erfindungsgemäßen Maßnahmen besteht nun darin, einen Hilfskreis zu schaffen, dessen Energieaufnahme das schraffierte Gebiet zwischen den beiden Kurven umfaßt, d. h. in jedem Zeitpunkt der Differenz zwischen den Ordinaten der Kurven I und 1I entspricht; denn nur wenn diese Bedingung erfüllt ist, laufen die Turbinen stets unter optimalen aerodynamischen Verhältnissen und wird gleichzeitig dem Verbrauchskreis stets genau die Leistung zugeführt, durch deren Abgabe das Spannungsniveau auf einem konstanten Wert erhalten bleibt.
  • Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Abbildungen _ näher erläutert. Abb. 2 - zeigt ein Schaltungsschema der Ausgangskreise. Im Stromkreis des mit den Windturbinen gekuppelten Generators i liegen die beiden Regeltransformatoren 2 und 3. Der Regeltransformator 2 beliefert über die Klemmen 4 .das normale Verbrauchsnetz und ist mit einem Steuerapparat 5 verbunden, der seine Sekundärspannung mit bekannten Mitteln auf einen unveränderlich vorgegebenen. Wert (z. B. auf 22o Volt) hält. Der Regeltransformator 3 beliefert über die Klemmen 6 den Hilfsbelastungskreis uvd wird mittels des Motors 7 geregelt, der den Abgriffw ähler 8 über ein Schneckengetriebe 9 antreibt. Der Motor 7 läuft dabei in der einen oder in der anderen Drehrichtung an, wenn .die Kontaktzunge io den Kontakt ii oder den. Kontakt 12 schließt.
  • Die Steuerung der Kontaktzunge io erfolgt mittels einer Vorrichtung, welche den Quotienten der Strömungsgeschwindigkeit vor und hinter dem Windrad überwacht. Ein Ausführungsbeispiel für einen derartigen Quotientenmesser ist in den Abb.3 und 4 dargestellt. Abb. 3 zeigt die beiden Gitterbalken 13 und 14 der Auslegergabel, welche das Windrad trägt, sowie den gerade zwischen diesen Balken befindlichen Windflügel 15 im Querschnitt. Vor und hinter dem Windrad sind an diesen Balken je ein Stautrichter 16 bzw. 17 befestigt, die j e mit einer Standruckleitung i8 bzw. i9 in Verbindung stehen.
  • Die Staudruckleitungen 18, ig führen zu dem in Abb.4 dargestellten Steuerapparat. Dieser besteht aus zwei Zylindern 2o, 21, in denen zwei Kolben 22, 23 von verschiedenem Durchmesser gegenläufig angeordnet sind. Die beiden Kolben 22, 23 sind durch eine Stange 24 miteinander verbunden. Sie werden sich offenbar nur dann im Gleichgewicht miteinander befinden, wenn die Staudrucke in den zugehörigen Leitungen 18, i9 im umgekehrten Verhältnis zueinander stehen wie die Oberflächen der Kolben 22, 23. Wird dieses Gleichgewicht gestört, so bewegt sich das Kolbensystem 22-24 gegen den Druck der Blattfeder 25 nach rechts oder nach links und nimmt hierbei die Kontaktzunge io mit, welche dann entweder den Kontakt i i oder den Kontakt 12, (vgl. Abb. 2) schließt.
  • Zweckmäßig bemißt man das Verhältnis der Kolbenoberflächen auf etwa i : 3, 'so daß Gleichgewicht besteht, wenn vor der Windturbine die dreifache Strömungsgeschwindigkeit herrscht wie hinter der Windturbine; denn dieses Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten ergibt bekanntlich die beste Ausnutzung der Strömungsenergie. Wird die Windturbine vorübergehend überlastet, so sinkt die Strömungsgeschwindigkeit hinter der Windturbine auf weniger als ein Drittel der vor der Windturbine herrschenden Strömungsgeschwindigkeit. Das Kolbensystem 22-24 verschiebt sich .dann aus seiner Gleichgewichtsstellung nach rechts, und die Kontaktzunge io schließt den Kontakt i i. Infolgedessen läuft der Motor 7 in .der einen Drehrichtung an und regelt den Transformator 3 so lange herab, bis die Belastung der Windturbine wieder auf den Optimalwert zurückgesunken und damit der Strömungsquotient, welcher das Verhältnis der hinter der Windturbine bestehenden Strömungsgeschwindigkeit als Bruchteil der vor der Windturbine herrschenden Strömungsgeschwindigkeit angibt, wieder auf ein Drittel angestiegen ist. Steigt dieser Quotient auf einen höheren Wert als ein Drittel an, so verläuft der Vorgang in umgekehrter Richtung. Sobald die auf den Hilfsbelastungskreis übertragene Leistung auf Null sinkt, wird ein Signalgerät 26 (Abb. 2) unter Strom gesetzt, das die Bedienungsmannschaft des Kraftwerkes an .die rechtzeitige Bereitstellung von Hilfsmaschinen erinnert; dieses Signalgerät zeigt also an, daß die Kurven I und II (Abb. i) sich zu kreuzen drohen.
  • Die in den Hilfsbelastungskreis 6 gelieferte elektrische Energie kann zu allen Zwecken verwendet werden, bei denen es nicht auf konstante Leistung ankommt. Hierzu gehört z. B. in erster Linie die Bodenbeheizung für gärtnerische Zwecke. Ferner kann die dem Hilfsbelastungskreis zugeführte Energie auf elektrischem, wärmetechnischem oder chemischem Wege gespeichert und dann entweder aus den Speichern in konstantem Fluß abgegeben oder auch bei der Überbrückung von Flauten zur Erzeugung der notwendigen Ausgleichsleistung herangezogen werden.

Claims (1)

  1. PATL,NTANSPRU C13 Elektrische Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem mit Mitteln bekannter Art (Steuerapparat 5) auf konstante Spannung geregelten Verbrauchskreis (q.) ein zusätzlicher Hilfsbelastungskreis (6) vorgesehen ist, dessen Energieaufnahme durch einen Strömungsmesser, welcher den Quotienten der hinter und vor der Windturbine herrschenden Strömungsgeschwindigkeiten überwacht, derart geregelt wird, daB dieser Quotient einen unveränderlichen Wert behält.
DEH150764D 1937-02-20 1937-02-20 Elektrische Windkraftanlage Expired DE681224C (de)

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DEH150764D DE681224C (de) 1937-02-20 1937-02-20 Elektrische Windkraftanlage

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE743083C (de) * 1941-03-22 1943-12-17 Siemens Ag Anlage zur Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie
DE762134C (de) * 1941-09-18 1954-01-25 Arno Fischer Wind- und Wasserkraftstromerzeugungsanlage

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE743083C (de) * 1941-03-22 1943-12-17 Siemens Ag Anlage zur Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie
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