PL205351B1 - Sposoby monitorowania maszyny synchronicznej i maszyny synchroniczne do realizacji tych sposobów, sposoby monitorowania siłowni wiatrowej z generatorem synchronicznym i siłownie wiatrowe do realizacji tych sposobów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są sposoby monitorowania maszyny synchronicznej i maszyny synchroniczne do realizacji tych sposobów, sposoby monitorowania siłowni wiatrowej z generatorem synchronicznym i siłownie wiatrowe do realizacji tych sposobów. W szczególności wynalazek obejmuje maszynę synchroniczną z wydatnymi biegunami i uzwojeniami biegunowymi galwanicznie połączonymi ze sobą, przy czym maszyna synchroniczna jest generatorem synchronicznym.

Maszyny synchroniczne są powszechnie znane. Jeden rodzaj konstrukcji kształtuje albo wirnik albo stojan z (wydatnymi) biegunami, każdy biegun posiada co najmniej jedno uzwojenie biegunowe, którym płynie prąd wzbudzenia. Ten prąd wzbudzenia jest w maszynach synchronicznych zawsze prądem stałym.

Dlatego uzwojenia biegunowe wszystkich lub wielu biegunów są galwanicznie połączone ze sobą. Mimo tego, że uzwojenia biegunowe są produkowane jako oddzielne uzwojenia biegunowe i mocowane indywidualnie, połączenia te są realizowane za pomocą odpowiednich środków łączących takich jak zaciski, połączenia lutowane i tak dalej. W szczególności te miejsca połączeń, ale również inne miejsca, w których na przykład uzwojenie ulega zniszczeniu, są narażone na ryzyko przerwania galwanicznego połączenia, spowodowane na przykład drganiami podczas pracy maszyny.

W wyniku takiego przerwania, na skutek przepływu dużego prądu, może powstać łuk elektryczny, powodując ubytek materiału i powiększenie się przerwy, która może wynosić wiele centymetrów. Powstaje niebezpieczeństwo zapalenia się otaczającego materiału i powstania pożaru, który zniszczy maszynę. Stąd celem wynalazku jest ulepszenie maszyny synchronicznej i sposobu jej eksploatacji, zmniejszające ryzyko pożaru.

Zadanie to zostało osiągnięte przy zastosowaniu monitorowania połączenia galwanicznego (co najmniej jednego) uzwojenia biegunowego i w przypadku przerwania połączenia galwanicznego, wprowadzenia co najmniej ograniczenia prądu wzbudzenia. Monitorowanie galwanicznych połączeń pozwala na uzyskanie, w samą porę, informacji o przerwie w obwodzie. Zmniejszenie prądu wzbudzenia zapobiega wystąpieniu łuku elektrycznego, a zatem zmniejsza ryzyko zapalenia się otaczającego materiału.

Tak więc według wynalazku sposób monitorowania maszyny synchronicznej, będącej generatorem zawierającym wirnik, który posiada wiele biegunów z uzwojeniami biegunowymi, które są galwanicznie połączone, a przez uzwojenia biegunowe płynie prąd wzbudzenia, charakteryzuje się tym, że w celu wykrycia galwanicznej przerwy w obwodzie prądu wzbudzenia, monitoruje się przewód pierwszy za pomocą z góry określonego sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny pierwszy usytuowany w sąsiedztwie pierwszego przewodu, a korzystnie łącznika galwanicznego, zaś obecność tego sygnału kontrolnego monitoruje się, przy czym sygnał z urządzenia monitorującego podaje się na urządzenie sterujące i w przypadku wykrycia dużej zmiany lub zaniku tego sygnału kontrolnego redukuje się prąd wzbudzenia za pomocą urządzenia sterującego.

Korzystne jest, gdy w przypadku dużej zmiany lub zaniku sygnału kontrolnego prąd wzbudzenia wyłącza się za pomocą urządzenia sterującego.

Przy wielu równolegle połączonych grupach uzwojeń biegunowych, prąd wzbudzenia korzystnie wyłącza się w tej grupie uzwojeń biegunowych, w której wystąpiła galwaniczna przerwa, a korzystniej w innych grupach jest on zachowany.

Sposób monitorowania maszyny synchronicznej, będącej generatorem zawierającym wirnik, który posiada wiele biegunów z uzwojeniami biegunowymi, przy czym uzwojenia biegunowe są galwanicznie połączone, a przez uzwojenia biegunowe płynie prąd wzbudzenia, charakteryzuje się tym, że w celu wykrycia galwanicznej przerwy w obwodzie prądu wzbudzenia, monitoruje się przewód pierwszy za pomocą z góry określonego sygnału kontrolnego, który jest napięciem przemiennym o określonej częstotliwości i/lub amplitudzie, które nakłada się na prą d wzbudzenia w co najmniej jednym, z góry określonym punkcie wejściowym sygnału kontrolnego łącznika galwanicznego, przy czym obecność tego sygnału kontrolnego monitoruje się, za pomocą urządzenia monitorującego, w co najmniej jednym, z góry określonym punkcie pobierania sygnału przez obwód sprzęgający, a sygnał z urządzenia monitorującego podaje się na urządzenie sterujące i w przypadku wykrycia dużej zmiany lub zaniku tego sygnału kontrolnego redukuje się prąd wzbudzenia za pomocą urządzenia sterującego.

W przypadku bardzo duż ej zmiany lub zaniku sygnał u kontrolnego prą d wzbudzenia wyłącza się za pomocą urządzenia sterującego.

PL 205 351 B1

Przy wielu równolegle połączonych grupach uzwojeń biegunowych, prąd wzbudzenia wyłącza się najkorzystniej w tej grupie uzwojeń biegunowych, w której wystąpiła galwaniczna przerwa, a korzystnie w innych grupach jest on zachowany.

Według wynalazku maszyna synchroniczna, będącą generatorem zawierającym wirnik z wieloma biegunami, z których każdy jest zaopatrzony w co najmniej jedno odpowiadające uzwojenie biegunowe, przy czym te uzwojenia biegunowe wielu biegunów są galwanicznie połączone za pomocą pierwszego przewodu, przez który płynie prąd wzbudzenia, charakteryzuje się tym, że w sąsiedztwie pierwszego przewodu usytuowany jest przewód kontrolny pierwszy, który jest sprzężony z urządzeniem do wykrywania sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny pierwszy, ponadto urządzenie do wykrywania sygnału kontrolnego sprzężone jest z urządzeniem sterującym, które co najmniej redukuje, a korzystnie wyłącza prąd wzbudzenia w pierwszym przewodzie w przypadku wykrycia zmiany sygnału kontrolnego w przewodzie kontrolnym pierwszym.

Korzystnie przewód kontrolny pierwszy usytuowany jest śrubowo wokół łącznika galwanicznego łączącego uzwojenia biegunowe.

Korzystniej przewód kontrolny pierwszy, jest w postaci przewodu elektrycznego.

Najkorzystniej przewód kontrolny pierwszy jest w postaci przewodu optycznego.

Sposób monitorowania siłowni wiatrowej, będącej generatorem zawierającym wirnik, który posiada wiele biegunów z uzwojeniami biegunowymi, przy czym uzwojenia biegunowe są galwanicznie połączone, a przez uzwojenia biegunowe płynie prąd wzbudzenia, zaś energię elektryczną produkowaną przez generator przekazuje się z rejonu gondoli do rejonu podstawy wieży za pomocą szyn zbiorczych charakteryzuje się tym, że w celu wykrycia galwanicznej przerwy w obwodzie szyn zbiorczych, na przewód kontrolny drugi usytuowany w sąsiedztwie szyn zbiorczych podaje się z góry określony sygnał kontrolny, a obecność tego sygnału kontrolnego monitoruje się, przy czym sygnał z urządzenia monitorującego podaje się na urządzenie sterujące i w przypadku wykrycia dużej zmiany lub zaniku tego sygnału kontrolnego odłącza się za pomocą urządzenia sterującego układ szyn zbiorczych i wyłącza się z ruchu elektrownię wiatrową.

Według wynalazku siłownia wiatrowa z maszyną synchroniczną, będącą generatorem zawierającym wirnik z wieloma biegunami, z których każdy jest zaopatrzony w co najmniej jedno odpowiadające uzwojenie biegunowe, przy czym te uzwojenia biegunowe wielu biegunów są galwanicznie połączone za pomocą pierwszego przewodu, przez który płynie prąd wzbudzenia, zaś z rejonu gondoli do rejonu podstawy wieży poprowadzone są szyny zbiorcze, którymi przekazywana jest energia elektryczna produkowana przez generator, charakteryzuje się tym, że w sąsiedztwie szyn zbiorczych usytuowany jest przewód kontrolny drugi sprzężony z urządzeniem do wykrywania sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny drugi, ponadto urządzenie do wykrywania sygnału kontrolnego sprzężone jest z urządzeniem sterującym, które co najmniej redukuje, a korzystnie wyłącza prąd płynący w szynie zbiorczej w przypadku zmiany sygnału w przewodzie kontrolnym drugim.

Korzystne jest, gdy przewód kontrolny drugi nawinięty jest wokół poszczególnej prądowej szyny zbiorczej albo grupy prądowych szyn zbiorczych.

Przewód kontrolny drugi jest korzystnie w postaci przewodu elektrycznego.

Korzystniej przewód kontrolny drugi jest w postaci przewodu optycznego.

Najkorzystniej przewód kontrolny drugi rozciąga się od początku do końca prądowej szyny zbiorczej.

Według wynalazku sposób monitorowania siłowni wiatrowej z generatorem synchronicznym, którego wirnik posiada wiele biegunów z uzwojeniami biegunowymi, przy czym uzwojenia biegunowe są galwanicznie połączone, a przez uzwojenia biegunowe płynie prąd wzbudzenia, zaś energię elektryczną produkowaną przez generator przekazuje się z rejonu gondoli do rejonu podstawy wieży za pomocą szyn zbiorczych znamienny tym, że w celu wykrycia galwanicznej przerwy w obwodzie prądu wzbudzenia generatora, monitoruje się przewód kontrolny pierwszy za pomocą z góry określonego sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny pierwszy usytuowany w sąsiedztwie pierwszego przewodu, a korzystnie łącznika galwanicznego, zaś obecność tego sygnału kontrolnego monitoruje się, przy czym sygnał z urządzenia monitorującego podaje się na urządzenie sterujące i w przypadku wykrycia dużej zmiany lub zaniku tego sygnału kontrolnego redukuje się prąd wzbudzenia za pomocą urządzenia sterującego.

Siłownia wiatrowa według wynalazku posiadająca wieżę, gondolę oraz maszynę synchroniczną, przy czym wieża posiada z kolei podstawę, a maszyna synchroniczna jest usytuowana w gondoli i jest generatorem zawierającym wirnik z wieloma biegunami, z których każdy jest zaopatrzony w co naj4

PL 205 351 B1 mniej jedno odpowiadające uzwojenie biegunowe, zaś uzwojenia biegunowe wielu biegunów są galwanicznie połączone za pomocą pierwszego przewodu, przez który płynie prąd wzbudzenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w sąsiedztwie pierwszego przewodu usytuowany jest przewód kontrolny pierwszy, który jest sprzężony z urządzeniem do wykrywania sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny pierwszy, ponadto urządzenie do wykrywania sygnału kontrolnego sprzężone jest z urządzeniem sterującym, które co najmniej redukuje, a korzystnie wyłącza prąd wzbudzenia w pierwszym przewodzie w przypadku wykrycia zmiany sygnału kontrolnego w przewodzie kontrolnym pierwszym.

Korzystnie przewód kontrolny pierwszy usytuowany jest śrubowo wokół łącznika galwanicznego łączącego uzwojenia biegunowe.

Przewód kontrolny pierwszy, jest korzystnie w postaci przewodu elektrycznego.

Korzystniej przewód kontrolny pierwszy, jest w postaci przewodu optycznego.

Jak podano wyżej, w korzystnym wykonaniu wynalazku prąd wzbudzenia jest całkowicie wyłączany w celu uzyskania pewności wygaszenia ewentualnie występującego łuku. W ten sposób przy zauważeniu przerwy w samą porę, możliwe jest niezawodne zapobieżenie powstaniu pożaru z powodu łuku elektrycznego.

W szczególnie korzystnym rozwinię ciu wynalazku, na przykład, gdy grupy uzwojeń biegunowych są połączone równolegle, tylko ta grupa, w której wystąpiła przerwa uzwojenia jest odłączana. W takim przypadku tylko ta grupa jest pozbawiona zasilania, ale prą d wzbudzenia w uzwojeniach innych grup będzie nadal płynął i maszyna synchroniczna nadal będzie działała.

Aby móc rozpoznać przerwę, a szczególnie wystąpienie łuku elektrycznego, na przewód sąsiadujący z połączeniem podawany jest z góry określony sygnał i monitorowana jest obecność tego sygnału. W razie wystąpienia łuku, sąsiadujący przewód również ulegnie przerwaniu. W ten sposób sygnał zostanie przerwany i maszyna synchroniczna może być odpowiednio sterowana sposobem według wynalazku.

Aby konstrukcja mechaniczna była możliwie najprostsza, przewód kontrolny usytuowany jest równolegle albo śrubowo wokół połączenia galwanicznego albo też jest on nawinięty na łącznik galwaniczny lub jest na nim zamocowany albo do niego przyklejony.

W szczególnie korzystnym wykonaniu wynalazku przewód kontrolny jest przewodem elektrycznym, jest to na przykład, zwykły izolowany drut miedziany. Jest on dostępny na rynku i niedrogi i może być zamocowany w prosty sposób zgodnie z wynalazkiem. Dodatkowo, gdy stosuje się przewód elektryczny, możliwe jest podawanie określonego z góry sygnału przy niskim stopniu komplikacji i kosztach. W wykonaniu alternatywnym przewód kontrolny jest przewodem optycznym. Nie da się ukryć, że w takim przypadku podanie na przewód sygnałów pociąga za sobą komplikacje wyższego rzędu, ale z drugiej strony, w porównaniu z elektromagnetycznymi, sygnały te są mniej wraż liwe i z tego powodu posiadają większy stopień odporności na zakłócenia.

Aby podwyższyć niezawodność funkcyjną sposobu według wynalazku i maszyny synchronicznej, przewidziano szczególnie pierwszą aparaturę do podawania sygnału na przewód kontrolny oraz drugą aparaturę do monitorowania tego sygnału. W ten sposób w przypadku, gdy zawiedzie część składowa, funkcja jej może być przejęta przez istniejący dodatkowo składnik.

Wynalazek jest opisany bardziej szczegółowo z odniesieniem do rysunków, na których:

Fig. 1 pokazuje wycinek sektorowy koła biegunów,

Fig. 2 jest widokiem powiększonego elementu z fig. 1

Fig. 3 jest uproszczonym przedstawieniem przewodu w pierwszym wykonaniu wynalazku z przewodem elektrycznym,

Fig. 4 pokazuje inne wykonanie systemu monitorowania z przewodem optycznym,

Fig. 5 pokazuje system monitorowania bez dodatkowego przewodu oraz

Fig. 6 jest widokiem instalacji siłowni wiatrowej z prądową szyną zbiorczą, na której nawinięty jest przewód bezpiecznika.

Fig. 1 pokazuje wycinek sektorowy koła z biegunami maszyny synchronicznej (generatora). Odnośnik 10 oznacza poszczególne nabiegunniki biegunów wydatnych, a odnośnik 12 oznacza uzwojenia biegunowe usytuowane na tych biegunach wydatnych.

Te uzwojenia biegunowe 12 są połączone galwanicznie za pomocą łączników galwanicznych 14, tak że uzwojenia biegunowe 12 połączone są szeregowo i przepływa przez nie ten sam prąd. Ponieważ uzwojenia biegunowe 12 produkowane są jako oddzielne, ich łączniki galwaniczne 14 połączone są ze sobą w miejscach połączenia 16 na przykład za pomocą tulei łącznikowych. Tak więc,

PL 205 351 B1 uzwojenia biegunowe 12 wielu biegunów są galwanicznie połączone za pomocą pierwszego przewodu, przez który płynie prąd wzbudzenia, przy czym na pierwszy przewód składają się łączniki galwaniczne 14 oraz tuleje łącznikowe.

Fig. 2 jest widokiem szczegółów z fig. 1 przedstawionych w większej skali i pokazuje dwa nabiegunniki 10 z usytuowanymi za nimi uzwojeniami biegunowymi 12. Pomiędzy tymi uzwojeniami biegunowymi 12 istnieje łącznik galwaniczny 14. Łącznik galwaniczny 14 zrobiony jest z tego przewodu, z którego zrobione jest również uzwojenie biegunowe 12. Obwody poszczególnych biegunów są połączone w miejscu połączenia 16, na przykład tuleją łącznikową albo połączeniem lutowanym albo innym stosownym połączeniem galwanicznym. Miejsca połączeń 16 tego typu można znaleźć z kolei pomiędzy dwoma uzwojeniami 12 przedstawionymi na tym rysunku i sąsiadującymi z nimi uzwojeniami biegunowymi 12 (nie pokazanymi). Jednakże takie miejsca połączeń 16 są strukturalnie słabymi miejscami łączników galwanicznych 14, tak że przerwa może się pojawić na przykład w wyniku drgań występujących podczas pracy maszyny synchronicznej.

Wokół łącznika galwanicznego 14 i miejsca połączenia 16 nawinięty jest przewód kontrolny pierwszy 18 pokazany w wariancie śrubowym, pełniący rolę urządzenia monitorującego albo przewodu monitorującego.

Jeżeli w miejscu połączenia 16 dojdzie do przerwania przewodu na przykład na skutek drgań, powstaje łuk, ponieważ przerwa jest początkowo stosunkowo niewielka, a prąd wzbudzenia jest stosunkowo duży. Łuk powoduje ubytki materiału i powiększanie się przerwy. Usuwanie materiału przez łuk powoduje przerwanie również przewodu kontrolnego pierwszego 18, co można wykryć za pomocą odpowiedniego monitorowania przewodu kontrolnego pierwszego 18 i wyciągnąć wniosek, że przerwany jest również łącznik galwaniczny 14 i że wytworzył się łuk elektryczny. Można następnie podjąć stosowne kroki, takie jak wyłączenie prądu wzbudzenia w celu zgaszenia łuku i zapobieżenia pożarowi.

Fig. 3 pokazuje w uproszczeniu możliwy sposób monitorowania sytuacji, w jakiej znajduje się przewód kontrolny pierwszy 18. Jeden koniec przewodu kontrolnego pierwszego 18 jest uziemiony. Na drugim końcu przewodu umieszczone jest urządzenie przełączające 20, w tym przypadku przekaźnik, który jest zasilany wystarczającym napięciem, aby mógł zadziałać. Przekaźnik ten posiada urządzenie otwierające 22 (np. styki bierne), które są rozłączone, gdy przekaźnik działa. Jeżeli przerwie się zasilanie za pośrednictwem przewodu kontrolnego pierwszego 18, przekaźnik przestaje działać i urządzenie otwierające 22 załącza się. Załączenie to może zostać wykryte na przykład przy zaciskach przyłączeniowych 24, za pomocą dalej podłączonego urządzenia i odpowiednio zanalizowane.

Należy zauważyć, że przekaźnik może być umieszczony przy drugim końcu przewodu kontrolnego pierwszego 18. I również w tym przypadku przewód jest zasilany odpowiednim napięciem, które powoduje uruchomienie przekaźnika 20, a gdy przewód kontrolny pierwszy 18 zostanie przerwany, przekaźnik jest odłączany i może to prowadzić bezpośrednio do odłączenia prądu wzbudzenia.

Fig. 4 pokazuje inne wykonanie systemu monitorowania niż przedstawione na fig. 3. Przewód 18 z fig. 4 jest światłowodem albo włóknem optycznym. Za pomocą tego przewodu kontrolnego pierwszego 18 sygnał optyczny jest połączony ze źródłem światła 30, przedstawionym tutaj w formie diody elektroluminescencyjnej. Na drugim końcu sygnał optyczny odbierany jest za pomocą odbiornika 32, w tym przypadku fotorezystora, który z kolei może być elementem mostka elektrycznego.

Dlatego, o ile światło emitowane przez źródło światła jest transmitowane przewodem kontrolnym pierwszym 18, odbiornik 32 posiada określony opór. Gdy pojawia się przerwa w przewodzie 18, światło wysyłane ze źródła 30 nie dotrze do odbiornika 32 i odbiornik 32 zmieni swą oporność i w ten sposób przerwa w przewodzie kontrolnym pierwszym 18 zostanie wykryta.

Należy zauważyć, że odbiornik może być na przykład fototranzystorem lub innym elementem światłoczułym.

Jeszcze inny system monitorowania łącznika galwanicznego 14 pokazany jest na fig. 5. W tym przypadku, w punkcie wejściowym 36 sygnału kontrolnego na płynący prąd wzbudzenia nakładane jest napięcie przemienne o niskiej amplitudzie i określonej uprzednio częstotliwości. To napięcie przemienne jest monitorowane w punkcie 38 pobierania sygnału przez obwód sprzęgający. Przy tym to monitorowanie może być realizowane na przykład pojemnościowo lub indukcyjnie. Rysunek pokazuje okładzinę kondensatora 40. Drugą okładziną może być sam łącznik galwaniczny 14.

Napięcie przemienne, które jest odbierane z kondensatora 40 może być monitorowane dalej za pomocą odpowiedniego układu, umieszczonego dalej. Gdy pojawi się przerwa w połączeniu galwanicznym 14, prąd wzbudzenia wprawdzie wciąż będzie płynął z powodu łuku, ale nałożone napięcie

PL 205 351 B1 przemienne nie będzie mogło być dłużej tak przenoszone, a więc również monitorowane w punkcie wyjściowym 38. Dzięki temu możliwe jest wykrycie przerwy w łączniku galwanicznym 14.

Jeżeli większa ilość uzwojeń biegunowych tworzy grupę i jest wiele takich grup, zaleca się zainstalowanie dla każdej grupy oddzielnego przewodu kontrolnego pierwszego 18, tak aby w przypadku przerwania tego przewodu kontrolnego pierwszego 18 prąd wzbudzenia tylko uszkodzonej grupy został zredukowany lub wyłączony. Pozostałe grupy mogą działać dalej pozwalając na nieprzerwaną pracę generatora.

Jeżeli zatem każda grupa uzwojeń biegunowych posiada swój własny przewód kontrolny pierwszy 18 (oczywiście z odpowiednim urządzeniem zasilająco-monitorującym), umożliwia to jednoznaczne przyporządkowanie grupie uzwojeń biegunowych i odpowiedniego przewodu kontrolnego pierwszego 18, przy czym działanie grupy uzwojeń biegunowych może być stosownie przerwane, gdy przewód kontrolny pierwszy 18 ulegnie przerwaniu. Dalsza możliwa opcja rozwiązania zakłada zastosowanie indywidualnego przewodu kontrolnego pierwszego 18 dla uzwojenia biegunowego całego koła biegunów i wyłączanie prądu wzbudzenia w przypadku przerwania przewodu kontrolnego pierwszego 18. Gdy to wyłączenie - które musi być utrzymane przez określony okres czasu w celu umożliwienia niezawodnego zgaszenia łuku - zostanie zakończone, odpowiedni prąd wzbudzenia może znowu płynąć. Wtedy tylko ta grupa uzwojeń biegunowych, w której nastąpiło przerwanie pozostanie wyłączona. W tym rozwiązaniu jest jednak w pewnych warunkach niekorzystne to, że przewód kontrolny pierwszy 18 pozostaje przerwany, a więc albo praca jest kontynuowana bez przewodu kontrolnego pierwszego 18, czyli bez bezpiecznika albo nie może być kontynuowana ze względów bezpieczeństwa.

Wynalazek nie jest ograniczony przykładowo do monitorowania generatora w instalacji siłowni wiatrowej, ale może być zastosowany do innych części siłowni wiatrowej. Tak więc, na przykład problem występowania łuku pojawia się nie tylko w przypadku przerwania uzwojeń biegunowych, ale może również wystąpić przy przerwaniu szyn zbiorczych 17 prądu stałego, za pomocą których energia elektryczna wytwarzana w generatorze przekazywana jest z gondoli maszyny do pomieszczenia rozdzielni w wieży lub na zewnątrz niej. Te szyny zbiorcze 17 wykonane są zwykle z metalu, na przykład aluminium i są zamocowane wewnątrz wieży do jej ściany i stąd wyprowadzone. Ponieważ wieża również porusza się z powodu obciążenia wiatrem instalacji siłowni wiatrowej (w rejonie gondoli takie ruchy mogą osiągnąć amplitudę w zakresie od 0,5 do 2 m.), prądowe szyny zbiorcze 17 są odpowiednio przemieszczane i obciążane. W najgorszym przypadku, gdyby przemieszczenia były zbyt duże lub prądowe szyny zbiorcze nie były poprowadzone poprawnie, może to spowodować przerwanie prądowych szyn zbiorczych 17 i pomiędzy rozdzielonymi częściami może się pojawić łuk. Tak duży przepływ energii, w tej lokalizacji może prowadzić do poważnych zniszczeń instalacji siłowni wiatrowej szczególnie, że jest całkiem możliwe przeskakiwanie łuku z powrotem na uziemioną wieżę, tak że nie można wykluczyć wybuchu pożaru.

Konstrukcja przedstawiona na fig. 6 pokazuje część trójprzewodowej prądowej szyny zbiorczej 17 z nawiniętym przewodem bezpiecznikowym czyli przewodem kontrolnym drugim 19. W tym przypadku, do kontroli przewodu kontrolnego drugiego 19, możliwe jest zastosowanie urządzeń monitorujących pokazanych na fig. 3 do 5. Jeżeli na skutek przerwy w prądowej szynie zbiorczej 17, również w przewodzie kontrolnym drugim 19 pojawi się przerwa, w takim przypadku, celem zabezpieczenia samej siłowni, cała instalacja jest rozłączana i siłownia wyłączana jest z ruchu. Jest to szczególnie przypadek, gdy prądowe szyny zbiorcze 17 (szyny zbiorcze prądu stałego) muszą nie tylko być poddane naprawie, ale w określonych okolicznościach muszą zostać wymienione, aby gwarantować niezawodne kontynuowanie dalszej pracy. Prądowe szyny zbiorcze 17 w przedstawionym przykładzie służą jak zwykle, przekazywaniu energii z generatora w gondoli siłowni wiatrowej do podstawy wieży albo elektrycznych urządzeń tam umieszczonych, takich jak przekształtniki i/lub transformatory.

PL 205 351 B1

Claims (21)

1. Sposób monitorowania maszyny synchronicznej, będącej generatorem zawierającym wirnik, który posiada wiele biegunów z uzwojeniami biegunowymi, które są galwanicznie połączone, a przez uzwojenia biegunowe płynie prąd wzbudzenia, znamienny tym, że w celu wykrycia galwanicznej przerwy w obwodzie prądu wzbudzenia, monitoruje się przewód kontrolny pierwszy (18) za pomocą z góry określonego sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny pierwszy (18) usytuowany w sąsiedztwie pierwszego przewodu, a korzystnie łącznika galwanicznego (14), zaś obecność tego sygnału kontrolnego monitoruje się, przy czym sygnał z urządzenia monitorującego podaje się na urządzenie sterujące i w przypadku wykrycia dużej zmiany lub zaniku tego sygnału kontrolnego redukuje się prąd wzbudzenia za pomocą urządzenia sterującego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku dużej zmiany lub zaniku sygnału kontrolnego prąd wzbudzenia wyłącza się za pomocą urządzenia sterującego.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przy wielu równolegle połączonych grupach uzwojeń biegunowych (12), prąd wzbudzenia wyłącza się w tej grupie uzwojeń biegunowych, w której wystąpiła galwaniczna przerwa, a korzystnie w innych grupach jest on zachowany.

4. Sposób monitorowania maszyny synchronicznej, będącej generatorem zawierającym wirnik, który posiada wiele biegunów z uzwojeniami biegunowymi, przy czym uzwojenia biegunowe są galwanicznie połączone, a przez uzwojenia biegunowe płynie prąd wzbudzenia, znamienny tym, że w celu wykrycia galwanicznej przerwy w obwodzie prądu wzbudzenia, monitoruje się przewód kontrolny pierwszy 18 za pomocą z góry określonego sygnału kontrolnego, który jest napięciem przemiennym o określonej częstotliwości i/lub amplitudzie, które nakłada się na prąd wzbudzenia w co najmniej jednym, z góry określonym punkcie wejściowym (36) sygnału kontrolnego łącznika galwanicznego (14), przy czym obecność tego sygnału kontrolnego monitoruje się, za pomocą urządzenia monitorującego, w co najmniej jednym, z góry określonym punkcie (38) pobierania sygnału przez obwód sprzęgający, a sygnał z urządzenia monitorującego podaje się na urządzenie sterujące i w przypadku wykrycia dużej zmiany lub zaniku tego sygnału kontrolnego redukuje się prąd wzbudzenia za pomocą urządzenia sterującego.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że w przypadku bardzo dużej zmiany lub zaniku sygnału kontrolnego prąd wzbudzenia wyłącza się za pomocą urządzenia sterującego.

6. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że przy wielu równolegle połączonych grupach uzwojeń biegunowych (12), prąd wzbudzenia wyłącza się w tej grupie uzwojeń biegunowych, w której wystąpiła galwaniczna przerwa, a korzystnie w innych grupach jest on zachowany.

7. Maszyna synchroniczna, będącą generatorem zawierającym wirnik z wieloma biegunami, z których każdy jest zaopatrzony w co najmniej jedno odpowiadające uzwojenie biegunowe, przy czym te uzwojenia biegunowe wielu biegunów są galwanicznie połączone za pomocą pierwszego przewodu, przez który płynie prąd wzbudzenia, znamienna tym że w sąsiedztwie pierwszego przewodu usytuowany jest przewód kontrolny pierwszy (18), który jest sprzężony z urządzeniem do wykrywania sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny pierwszy (18), ponadto urządzenie do wykrywania sygnału kontrolnego sprzężone jest z urządzeniem sterującym, które co najmniej redukuje, a korzystnie wyłącza prąd wzbudzenia w pierwszym przewodzie w przypadku wykrycia zmiany sygnału kontrolnego w przewodzie kontrolnym pierwszym (18).

8. Maszyna synchroniczna według zastrz. 7, znamienna tym, że przewód kontrolny pierwszy (18) usytuowany jest śrubowo wokół łącznika galwanicznego (14) łączącego uzwojenia biegunowe (12).

9. Maszyna synchroniczna według zastrz. 7, znamienna tym, że przewód kontrolny pierwszy (18) jest w postaci przewodu elektrycznego.

10. Maszyna synchroniczna według zastrz. 7, znamienna tym, że przewód kontrolny pierwszy (18) jest w postaci przewodu optycznego.

11. Sposób monitorowania siłowni wiatrowej z generatorem synchronicznym, którego wirnik posiada wiele biegunów z uzwojeniami biegunowymi, przy czym uzwojenia biegunowe są galwanicznie połączone, a przez uzwojenia biegunowe płynie prąd wzbudzenia, zaś energię elektryczną produkowaną przez generator przekazuje się z rejonu gondoli do rejonu podstawy wieży za pomocą szyn zbiorczych, znamienny tym, że w celu wykrycia galwanicznej przerwy w obwodzie szyn zbiorczych (17), na przewód kontrolny drugi (19) usytuowany w sąsiedztwie szyn zbiorczych (17) podaje się z góry określony sygnał kontrolny, a obecność tego sygnału kontrolnego monitoruje się, przy czym

PL 205 351 B1 sygnał z urządzenia monitorującego podaje się na urządzenie sterujące i w przypadku wykrycia dużej zmiany lub zaniku tego sygnału kontrolnego odłącza się za pomocą urządzenia sterującego układ szyn zbiorczych (17) i wyłącza się z ruchu elektrownię wiatrową.

12. Siłownia wiatrowa z generatorem zawierającym wirnik z wieloma biegunami, z których każdy jest zaopatrzony w co najmniej jedno odpowiadające uzwojenie biegunowe, przy czym te uzwojenia biegunowe wielu biegunów są galwanicznie połączone za pomocą pierwszego przewodu, przez który płynie prąd wzbudzenia, zaś z rejonu gondoli do rejonu podstawy wieży poprowadzone są szyny zbiorcze, którymi przekazywana jest energia elektryczna produkowana przez generator, znamienna tym, że w sąsiedztwie szyn zbiorczych (17) usytuowany jest przewód kontrolny drugi (19) sprzężony z urządzeniem do wykrywania sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny drugi (19), ponadto urządzenie do wykrywania sygnału kontrolnego sprzężone jest z urządzeniem sterującym, które co najmniej redukuje, a korzystnie wyłącza prąd płynący w szynie zbiorczej (17) w przypadku zmiany sygnału w przewodzie kontrolnym drugim (19).

13. Siłownia wiatrowa według zastrz. 12, znamienna tym, że przewód kontrolny drugi (19) nawinięty jest wokół poszczególnej prądowej szyny zbiorczej (17) albo grupy prądowych szyn zbiorczych (17).

14. Siłownia wiatrowa według zastrz. 12, znamienna tym, że przewód kontrolny drugi (19) jest w postaci przewodu elektrycznego.

15. Siłownia wiatrowa według zastrz. 12, znamienna tym, że przewód kontrolny drugi (19) jest w postaci przewodu optycznego.

16. Siłownia wiatrowa według zastrz. 12 albo 13, znamienna tym, że przewód kontrolny drugi (19) rozciąga się od początku do końca prądowej szyny zbiorczej (17).

17. Sposób monitorowania siłowni wiatrowej z generatorem synchronicznym, którego wirnik posiada wiele biegunów z uzwojeniami biegunowymi, przy czym uzwojenia biegunowe są galwanicznie połączone, a przez uzwojenia biegunowe płynie prąd wzbudzenia, zaś energię elektryczną produkowaną przez generator przekazuje się z rejonu gondoli do rejonu podstawy wieży za pomocą szyn zbiorczych, znamienny tym, że w celu wykrycia galwanicznej przerwy w obwodzie prądu wzbudzenia generatora, monitoruje się przewód kontrolny pierwszy 18 za pomocą z góry określonego sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny pierwszy (18) usytuowany w sąsiedztwie pierwszego przewodu, a korzystnie łącznika galwanicznego (14), zaś obecność tego sygnału kontrolnego monitoruje się, przy czym sygnał z urządzenia monitorującego podaje się na urządzenie sterujące i w przypadku wykrycia dużej zmiany lub zaniku tego sygnału kontrolnego redukuje się prąd wzbudzenia za pomocą urządzenia sterującego.

18. Siłownia wiatrowa posiadająca wieżę, gondolę oraz maszynę synchroniczną, przy czym wieża posiada z kolei podstawę, a maszyna synchroniczna jest usytuowana w gondoli i jest generatorem zawierającym wirnik z wieloma biegunami, z których każdy jest zaopatrzony w co najmniej jedno odpowiadające uzwojenie biegunowe, zaś uzwojenia biegunowe wielu biegunów są galwanicznie połączone za pomocą pierwszego przewodu, przez który płynie prąd wzbudzenia, znamienna tym, że w sąsiedztwie pierwszego przewodu usytuowany jest przewód kontrolny pierwszy (18), który jest sprzężony z urządzeniem do wykrywania sygnału kontrolnego podawanego na przewód kontrolny pierwszy (18), ponadto urządzenie do wykrywania sygnału kontrolnego sprzężone jest z urządzeniem sterującym, które co najmniej redukuje, a korzystnie wyłącza prąd wzbudzenia w pierwszym przewodzie w przypadku wykrycia zmiany sygnału kontrolnego w przewodzie kontrolnym pierwszym (18).

19. Siłownia wiatrowa według zastrz. 18, znamienna tym, że przewód kontrolny pierwszy (18) usytuowany jest śrubowo wokół łącznika galwanicznego (14) łączącego uzwojenia biegunowe (12).

20. Siłownia wiatrowa według zastrz. 18 albo 19, znamienna tym, że przewód kontrolny pierwszy (18) jest w postaci przewodu elektrycznego.

21. Siłownia wiatrowa według zastrz. 18 albo 19, znamienna tym, że przewód kontrolny pierwszy (18) jest w postaci przewodu optycznego.