Windkraftanlage kleinster Leistung mit einem Wechselstromerzeuger,
der über einen Gleichrichter auf eine Batterie arbeitet Bei Windkraftanlagen kleinster
Leistung (Größenordnung etwa bis Ioo W) ist es üblich, zur Stromerzeugung einen
Wechselstromerzeuger zu benutzen, dessen Strom vorzugsweise über Trockengleichrichter
einer Speicherbatterie zugeleitet wird. Hierdurch werden Stromwender, Schleifkohlen
oder sonstige der Abnutzung unterworfene bzw. der Wartung bedürftige Teile vermieden.
Des weiteren fällt aber auch der sonst bei Gleichstromanlagen erforderliche Rückstromschalter
fort, was noch wesentlicher ist, da der Eigenstromverbrauch der Anlage gesenkt werden
kann, zumal es sich bei denselben um solche von wenigen Watt Leistung handelt. Ferner
wird durch diese Ersparnis eine Preisabsenkungerzielt. Trockengleichrichter, sowohl
Kupferoxydul- als auch Selengleichriehter, haben bekanntlich den Nachteil, daß sie
während der Zeit ihrer Nichtbenutzung einen dauernden kleinen Rückstrom, den sogenannten
Sperrstrom, durchlassen. Selengleichrichter sind darüber hinaus mit der Eigenschaft
behaftet, daß sie bei einer dauernden Beanspruchung nur in einer Richtung mit der
Zeit ihre Gleichrichterwirkung verlieren, wodurch die Gefahr eines größeren Rückstromes
auftritt.Smallest capacity wind turbine with an alternator,
which works via a rectifier on a battery. Smallest wind turbines
Power (order of magnitude up to Ioo W) it is common to generate electricity
To use alternating current generator, whose current is preferably via dry rectifier
is fed to a storage battery. This turns commutators, carbon brushes
or other parts subject to wear and tear or requiring maintenance are avoided.
Furthermore, the reverse current switch, which is otherwise required in DC systems, is also eliminated
continues, which is even more important as the system's own electricity consumption is reduced
can, especially since the same are those of a few watts of power. Further
a price reduction is achieved through this saving. Dry rectifier, both
Copper oxide and selenium aligners are known to have the disadvantage that they
a continuous small reverse current, the so-called
Reverse current, let through. Selenium rectifiers are also featured with the property
afflicted by the fact that they are only in one direction with the
Time to lose their rectifying effect, which creates the risk of a larger reverse current
occurs.
Um diese übelstände zu vermeiden ist nach der Erfindung ein auf der
Gleichstromseite des Gleichrichters gelegener Schalter vorgesehen, der den Gleichrichtersatz
zu Beginn des Anlaufs des Windmotors ein- bzw. nach dessen Stillsetzen ausschaltet.
Hierdurch wird erreicht, daß auch bei
langen Betriebspausen kein
Entladestrom von der Batterie über den Gleichrichtersatz fließt. Der nach der Erfindung
vorgesehene Schalter kann ein in Abhängigkeit von der Fliehkraft gesteuerter oder
aber auch ein elektromagnetisch gesteuerter Schalter sein. Eine größere Genauigkeit
wird in vorliegendem Fall nicht gefordert, da der Schalter praktisch stromlos schaltet.
Er kann daher einfach ausgebildet sein, denn es wird an ihn lediglich die Bedingung
gestellt, daß er bei möglichst kleiner Drehzahl des Windmotors zuschaltet und bei
noch geringerer Drehzahl ausschaltet. Für den Fall, daß der Wechselstromerzeuger
nicht durch einen Dauermagneten erregt ist, sondern durch die Batterie, kann dieser
Schalter zweckmäßig zusätzlich dazu benutzt werden, um den Erregerstromkreis des
Generators beim Stillsetzen mit zu unterbrechen. Hierfür ist es nur erforderlich,
den Schalter hinter den Anschluß der Erregerwicklung zu legen. Auch in diesem Fall
der doppelten Ausnutzung des Schalters hat dieser keine wesentlichen Ströme zu bewältigen,
denn der Erregerstrom des Generators ist ebenfalls niedrig und stellt daher keine
wesentliche Belastung dar, zumal ohnedies parallel zur Erregerwicklung der Maschine
der Gleichrichter liegt, der bei Unterbrechung des Erregerstromes die magnetische
Energie ableitet und so einer induktiven Überspannung vorbeugt.To avoid these evils is according to the invention on the
DC side of the rectifier located switch provided that the rectifier set
switches on at the beginning of the start of the wind motor or switches off after it has been stopped.
This ensures that also with
long breaks in operation no
Discharge current flows from the battery through the rectifier set. The one according to the invention
provided switch can be a controlled or dependent on the centrifugal force
but also be an electromagnetically controlled switch. Greater accuracy
is not required in the present case, since the switch practically switches off.
It can therefore be designed simply because it is merely the condition for it
placed that it switches on at the lowest possible speed of the wind motor and at
switches off at an even lower speed. In the event that the alternator
is not excited by a permanent magnet, but by the battery, it can
Switches can be used in addition to the excitation circuit of the
To interrupt the generator when it comes to a standstill. For this it is only necessary
to put the switch behind the connection of the excitation winding. In this case, too
the double utilization of the switch does not have to cope with any significant currents,
because the excitation current of the generator is also low and therefore does not provide any
significant load, especially since parallel to the excitation winding of the machine
the rectifier is located, the magnetic when the excitation current is interrupted
Dissipates energy and thus prevents inductive overvoltage.
Zweckmäßig ist der zu verwendende Schalter so ausgebildet, daß weder
im ein- noch im ausgeschalteten Zustand eine Reibungskraft auftritt. Diesem Gesichtspunkt
ist Beachtung beizumessen, da einerseits Energieverluste und Abnutzung, andererseits
eine Erschwerung des Anlaufs eintreten würden. Beide Erscheinungen sind aber bei
Windkraftanlagen höchst unerwünscht.Appropriately, the switch to be used is designed so that neither
a frictional force occurs when switched on or switched off. That point of view
Attention must be paid because on the one hand energy losses and wear and tear, on the other hand
the start-up would be more difficult. Both phenomena are at
Wind turbines highly undesirable.
Verwendet man einen in Abhängigkeit von der Fliehkraft gesteuerten
Schalter, so könnte dieser z. B. als Schrittschaltwerk ausgebildet sein, das beim
Austreten des Fliehgewichtes durch einen kurzen` Schlag ein- oder ausgeschaltet
wird. Verwendung finden können ferner alle elektromagnetisch gesteuerten Schalter.
Eine besondere Lösung läßt sich jedoch erreichen, wenn ein Stromerzeuger Anwendung
findet, der durch einen Dauermagneten erregt ist. Diese Maschinen enthalten meist
im Feldkreis ausgeprägte Magneten, und ebenso weisen vielfach die Anker ausgeprägte
Pole auf, z. B. einen Doppel-T-Anker. Auf Grund dieser konstruktiven Eigenheit des
Aufbauens der Maschine kann das Zu- und Abschalten der Batterie mit einem einfachen
Schalter besonders vorteilhaft erzielt werden. Bei den vorgeschilderten Stromerzeugern
bleibt nämlich das Polrad immer unter dem Ankerpolrad stehen, wenn die Anlage stillgesetzt
wird, weil in dieser Stellung der geringste magnetische Widerstand vorhanden, daher
die Anziehungskräfte am größten sind, weshalb diese Stellung einen ausgesprochenen
Hakpunkt darstellt. Dieser Umstand kann für die Schalterbetätigung vorteilhaft ausgenutzt
werden.If you use one that is controlled depending on the centrifugal force
Switch, this could e.g. B. be designed as a stepping mechanism, the
Leaving the flyweight switched on or off with a short blow
will. All electromagnetically controlled switches can also be used.
However, a special solution can be achieved when using a power generator
finds that is excited by a permanent magnet. These machines mostly contain
In the field circle pronounced magnets, and also often the armatures have pronounced
Pole on, e.g. B. a double-T anchor. Due to this constructive peculiarity of the
Setting up the machine can turn the battery on and off with a simple one
Switch can be achieved particularly advantageously. At the aforementioned power generators
namely, the pole wheel always remains under the armature pole wheel when the system is shut down
is because in this position there is the lowest magnetic resistance, therefore
the forces of attraction are greatest, which is why this position is a definite one
Represents hook point. This fact can be used to advantage for operating the switch
will.
In der Zeichnung ist der mit dem Windrad I verbundene Dauermagnetkranz
mit 2 bezeichnet. Diesem steht der Ankerpolkranz 3 gegenüber. Im Ruhezustand wird
der Magnetkranz infolge der magnetischen Zugkräfte immer in der gleichen Lage gehalten.
Seitlich von dem Magnetkranz ist der Anker 4. des Schalters angeordnet, der in der
Achse 5 drehbar gelagert ist. Die Feder 6 versucht, den Anker vom Magnetkranz abzuziehen.
Das Kontaktpaar 7 liegt im Zuge der Ladeleitung der Batterie und wird unter dem
Einfluß der magnetischen Kräfte des Stromerzeugers im Ruhezustand offengehalten,
denn bei Stillstand des Windrades steht dem Anker 4. des Windrades auf jeden Fall
ein Pol des Magnetkranzes 2 gegenüber, der den Schalteranker anzieht und damit die
Batterie vom Gleichrichter trennt. Beginnt der Anker sich zu drehen, dann bewegt
sich der Magnet weg, sein Einfluß wird geringer, und die Feder 6 zieht den Schalteranker
4. zurück, wodurch die Batterie eingeschaltet wird. Es kann nun zu Beginn des mit
niederer Drehzahl erfolgenden Anlaufs noch vorkommen, daß der nächste am Schalteranker
vorbeiziehende Ankerpol diesen wieder anzieht und damit den Schalter wieder öffnet.
Dieser Zustand des Pendelns des Schalters wird aber schnell aufgehoben, denn sobald
die Drehzahl eine gewisse Größe überschritten hat, wird die Zeit, während der der
Magnet vor dem Schalteranker 4. vorbeiwandert, nicht mehr ausreichen, um dessen
Masse zu beschleunigen und den Anker anzuziehen. Der Mittelwert der Zugkraft des
Ankers ist inzwischen so gering geworden, daß die Federkraft nicht mehr überwunden
wird, weshalb der Schalter geschlossen bleibt.The permanent magnet ring connected to the wind turbine I is shown in the drawing
denoted by 2. The armature pole rim 3 faces this. When idle, will
the magnetic ring is always kept in the same position due to the magnetic tensile forces.
The armature 4. of the switch is arranged to the side of the magnetic ring, which is in the
Axis 5 is rotatably mounted. The spring 6 tries to pull the armature off the magnetic ring.
The pair of contacts 7 is in the course of the charging line of the battery and is under the
Influence of the magnetic forces of the generator kept open in the idle state,
because when the windmill comes to a standstill, the anchor 4. of the windmill is in any case
a pole of the magnetic ring 2 opposite, which attracts the armature and thus the
Battery disconnects from rectifier. When the anchor begins to rotate, it moves
the magnet moves away, its influence is less, and the spring 6 pulls the armature of the switch
4. back, which turns on the battery. It can now be used at the beginning of the with
If the start-up takes place at a lower speed, the next one at the switch armature
passing armature pole attracts it again and thus opens the switch again.
This state of swinging the switch is quickly canceled, because as soon as
the speed has exceeded a certain size, the time during which the
Magnet in front of the switch armature 4. wanders past, no longer sufficient for its
To accelerate mass and to tighten the anchor. The mean value of the tensile force of the
Ankers has meanwhile become so small that the spring force can no longer be overcome
becomes, which is why the switch remains closed.
Das Arbeiten des Schalters kann fernerhin verbessert werden, wenn
man dessen Anker q. aus einem magnetisch etwas harten Werkstoff herstellt. Dann
wird zunächst nur jeder zweite Pol des Generatorankers anziehend wirken, wodurch
der Mittelwert der Zugkraft bei der Ankerdrehung weiter herabgesetzt wird. Indes
wird bei Stillstand, wenn zufällig sich gleichnamige Pole gegenüberstehen sollten,
Ummagnetisierung und damit Anziehung erfolgen, da der Schalteranker ¢ ja nur geringe
magnetische Härte haben soll. Er wird daher bei großer Drehzahl infolge der Hysteresis
praktisch unmagnetisch sein.The operation of the switch can also be improved if
one whose anchor q. made of a magnetically somewhat hard material. then
initially only every second pole of the generator armature will have an attractive effect, as a result of which
the mean value of the tensile force during armature rotation is further reduced. However
is at a standstill, if by chance poles of the same name should face each other,
Magnetization reversal and thus attraction take place, since the switch armature ¢ yes only slight
should have magnetic hardness. It is therefore at high speed due to the hysteresis
be practically non-magnetic.
Eine Windkraftanlage, die nach der Lehre der Erfindung ausgebildet
ist, zeichnet sich bei größter Einfachheit und höchster Betriebssicherheit durch
niederen Herstellungspreis aus.A wind turbine designed according to the teaching of the invention
is characterized by the greatest simplicity and maximum operational reliability
lower manufacturing price.