Dispositivo de ajuste de pala de rotor para una instalación de energía eólica.

Instalación de energía eólica que comprende un rotor (12) con palas de rotor

(13) ajustables para accionar un generador (14), con un dispositivo de ajuste (3) para las palas de rotor (13) con un motor de ajuste (4) que presenta al menos un devanado de excitación (41), presentando el dispositivo de ajuste (3) un dispositivo de debilitamiento de par de giro que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste (4), caracterizada porque el dispositivo de debilitamiento de par de giro presenta un divisor de corriente (8') realizado como devanado de excitación (41) que presenta al menos dos devanados parciales (47, 48), que conmuta una corriente por el devanado de excitación (41) de tal forma que el devanado de excitación (41) es atravesado totalmente por la corriente (IA) en el régimen de motor y sólo parcialmente en el régimen de empuje, y en el régimen de empuje un elemento de conmutación (82') interrumpe la corriente (IA) por al menos uno, pero no por todos los devanados parciales (47).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12192628.

Solicitante: Repower Systems AG..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: UBERSEERING 10 22297 HAMBURG ALEMANIA.

Inventor/es: LETAS,HEINZ-HERMANN,DR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/02 (teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > H02P7/00 (Disposiciones para controlar la velocidad o el par de motores eléctricos de corriente continua)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones para parar o poner en ralentí motores,... > H02P3/08 (para parar o ralentizar un motor de corriente continua)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones para controlar la velocidad o el par... > H02P7/28 (utilizando dispositivos semiconductores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones para parar o poner en ralentí motores,... > H02P3/14 (por frenado de recuperación)

PDF original: ES-2523476_T3.pdf

 

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Dispositivo de ajuste de pala de rotor para una instalación de energía eólica.
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Dispositivo de ajuste de pala de rotor para una instalación de energía eólica.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de ajuste de pala de rotor para una instalación de energía eólica La invención se refiere a una instalación de energía eólica con un rotor con palas de rotor ajustables para accionar un generador, con un dispositivo de ajuste para las palas de rotor con un motor de ajuste que presenta al menos un devanado de excitación, presentando el dispositivo de ajuste un dispositivo de debilitamiento de par de giro que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste.

Las instalaciones de energía eólica modernas presentan rotores con palas de rotor ajustables. Mediante el ajuste es posible modificar el ángulo de ataque de las palas de rotor con respecto a la corriente de aire. El ajuste de las palas de rotor sirve también para parar el rotor de la instalación de energía eólica. Para ello, las palas de rotor se desplazan a una llamada posición de bandera. Por razones de seguridad, las instalaciones de energía eólica deben estar concebidas de tal forma que el rotor se pueda parar rápidamente en caso de necesidad. Esto ocurre por una parte cuando el viento se vuelve demasiado fuerte, pero por otra parte también en caso de un fallo de partes de la instalación de energía eólica. El ajuste de las palas de rotor a la posición de bandera segura se realiza durante el régimen regular mediante el accionamiento de ajuste de palas y su regulación. Pero para un régimen de emergencia seguro ya no se puede partir de que la regulación aún esté disponible en su envergadura total. El dispositivo de ajuste de palas debe estar realizado de tal forma que incluso en el régimen de emergencia no regulado, las palas de rotor puedan ser desplazadas de forma rápida y segura a la posición de bandera.

Se ha mostrado que en el régimen de emergencia no regulado, bajo determinadas condiciones, la pala de rotor se ajusta a causa de fuerzas aerodinámicas más rápidamente de lo que corresponde a la velocidad del motor de ajuste. El motor de ajuste es accionado entonces por la pala de rotor y actúa como generador. Se invierte el flujo de corriente por el inducido. Esta llamada corriente de retroalimentación fluye por el devanado de excitación en serie, por lo que aumenta la magnetización. Aumenta la tensión inducida, lo que pueden conducir a otro aumento de la corriente. Como resultado, se produce una realimentación positiva que puede conducir a inestabilidades peligrosas. En especial, cambia la carga que actúa sobre la cabeza de torre de la instalación de energía eólica, por lo que se pueden producir oscilaciones en la torre.

Para evitar la aparición de este tipo de inestabilidades también en el régimen de empuje, se conoce el modo de puentear, en motores de ajuste realizados como motores de excitación mixta, el devanado de excitación en serie mediante un diodo en el régimen de empuje. La corriente generada por el motor de ajuste en el régimen de empuje se cortocircuita por el diodo, de modo que ya no fluye corriente por el devanado de excitación en serie disminuyendo correspondientemente la magnetización. De esta manera, se reduce el par de arrastre del motor (documento EP-A-1744444) . Sin embargo, se ha mostrado que en determinados tipos de construcción, especialmente de motores de excitación mixta, el cortocircuito del devanado de excitación en serie conduce a un curso desfavorable de la línea característica de par de giro y número de revoluciones, siendo en concreto demasiado plano el ascenso del par de giro sobre el número de giro. Existe el peligro de números de revoluciones excesivos con un daño del dispositivo de ajuste.

La invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo de ajuste mejorado para las palas de rotor de una instalación de energía eólica, que evite de manera sencilla las desventajas mencionadas anteriormente.

La solución según la invención consiste en las características de las reivindicaciones independientes. Algunas variantes ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

En una instalación de energía eólica que comprende un rotor con palas de rotor ajustables para accionar un generador, con un dispositivo de ajuste para las palas de rotor con un motor de ajuste que presenta al menos un devanado de excitación, presentando el dispositivo de ajuste un dispositivo de debilitamiento de par de giro que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste, está previsto según la invención que el dispositivo de debilitamiento de par de giro comprende un divisor de corriente que conmuta una corriente por el devanado de excitación de tal forma que el devanado de excitación es atravesado totalmente por la corriente en el régimen de motor y sólo parcialmente en el régimen de empuje.

La invención ha encontrado que mediante una alimentación parcial de corriente al devanado de excitación mediante el divisor de corriente, la magnetización producida por el devanado de excitación se puede ajustar de manera sencilla de tal forma que se pueda conseguir por una parte la estabilidad deseada por la reducción de la magnetización en el régimen de generador del motor de ajuste, pero por otra parte se siga manteniendo la magnetización de tal forma que aún se desarrolle un par de frenado suficientemente grande. En comparación con la forma de realización conocida por el estado de la técnica con el puenteo del devanado de excitación resulta por tanto el curso más empinado deseado de la línea característica de par de giro y de número de revoluciones. La

invención confiere al motor de ajuste una línea característica propia para el régimen de empuje. Permite añadir a la línea característica inalterada del motor de ajuste para el régimen de motor con el menor gasto una segunda línea característica seleccionable para el régimen de empuje.

Como se describe en detalle a continuación, el divisor de corriente puede estar realizado totalmente a partir de componentes pasivos. Por lo tanto, el divisor de corriente según la invención combina de manera asombrosamente sencilla ventajas en el sentido de una estabilidad mejorada, un par de frenado suficientemente grande con la máxima seguridad contra fallos, y por tanto, la aptitud para el régimen de emergencia. Se contrarresta el peligro de daños del accionamiento. Además, se contrarresta el peligro de oscilaciones de la torre o de la cabeza de torre, por lo que se reduce el riesgo de sobrecargas de la estructura mecánica. La seguridad funcional y la seguridad contra fallos de la instalación se pueden incrementar con un reducido gasto gracias a la invención.

A continuación, se explican algunos términos empleados:

Por par de arrastre se entiende el par de giro recibido por el motor que recibe como freno de efecto generador.

Por régimen de empuje se entiende un régimen en el que no es necesario ningún control externo y que, dado el caso, se alimenta desde un suministro de energía (de corriente continua) propio, autónomo. Preferentemente, puede estar previsto un "control de disyuntor" realizado con componentes robustos.

Convenientemente, el divisor de corriente comprende un elemento de conmutación que en el régimen de empuje conmuta de forma pasiva. Por pasivo se entiende que no se requiere ninguna señal de conmutación suministrada por un control o una regulación externos. Para el régimen de emergencia esto ofrece la enorme ventaja de que el elemento de conmutación trabaja de forma autónoma. De esta manera, un fallo del control de funcionamiento de la instalación de energía eólica o de otras piezas de control no influye en el funcionamiento del divisor de corriente según la invención.

Según la invención pueden estar previstas especialmente dos maneras de las que se pueda conseguir la división de la corriente que fluye por el devanado de excitación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación de energía eólica que comprende un rotor (12) con palas de rotor (13) ajustables para accionar un generador (14) , con un dispositivo de ajuste (3) para las palas de rotor (13) con un motor de ajuste (4) que presenta al menos un devanado de excitación (41) , presentando el dispositivo de ajuste (3) un dispositivo de debilitamiento de par de giro que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste (4) , caracterizada porque el dispositivo de debilitamiento de par de giro presenta un divisor de corriente (8') realizado como devanado de excitación (41) que presenta al menos dos devanados parciales (47, 48) , que conmuta una corriente por el devanado de excitación (41) de tal forma que el devanado de excitación (41) es atravesado totalmente por la corriente (IA) en el régimen de motor y sólo parcialmente en el régimen de empuje, y en el régimen de empuje un elemento de conmutación (82') interrumpe la corriente (IA) por al menos uno, pero no por todos los devanados parciales (47) .

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque están previstos una pluralidad de devanados parciales (47, 48) que están conectados al elemento de conmutación (82') de forma seleccionable.

3. Instalación de energía eólica que comprende un rotor (12) con palas de rotor (13) ajustables para accionar un generador (14) , con un dispositivo de ajuste (3) para las palas de rotor (13) con un motor de ajuste (4) que presenta al menos un devanado de excitación (41) , presentando el dispositivo de ajuste (3) un dispositivo de debilitamiento de par de giro que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste (4) , caracterizada porque el dispositivo de debilitamiento de par de giro presenta un divisor de corriente (8) de varias etapas que comprende una rama paralela hacia el devanado de excitación (41) con un elemento de conmutación (82) que conmuta en el régimen de empuje y varias resistencias en paralelo (81) de diferentes valores, que están conectados al elemento de conmutación (82) de forma seleccionable, y que conmuta una corriente por el devanado de excitación (41) de tal forma que el devanado de excitación (41) es atravesado totalmente por la corriente (IA) en el régimen de motor y sólo parcialmente en el régimen de empuje.

4. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1 o 3, caracterizada porque el elemento de conmutación (82, 82') está realizado de tal forma que conmuta de forma pasiva en el régimen de empuje.

5. Instalación de energía eólica según la reivindicación 2 o 3, caracterizada porque está previsto un selector (88) para seleccionar las resistencias (81) o los devanados parciales.

6. Instalación de energía eólica según la reivindicación 5, caracterizada porque el selector (88) y el elemento de conmutación (82) están realizados de forma combinada.

7. Dispositivo de ajuste para las palas de rotor (13) de una instalación de energía eólica con un motor de ajuste (4) que presenta al menos un devanado de excitación (41) , presentando el dispositivo de ajuste (3) un dispositivo de debilitamiento de par de giro que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste (4) , caracterizada porque el dispositivo de debilitamiento de par de giro presenta un divisor de corriente (8, 8') realizado como devanado de excitación (41) que presenta al menos dos devanados parciales (47, 48) , que conmuta una corriente por el devanado de excitación (41) de tal forma que el devanado de excitación (41) es atravesado totalmente por la corriente (IA) en el régimen de motor y sólo parcialmente en el régimen de empuje, y en el régimen de empuje un elemento de conmutación (82') interrumpe la corriente (IA) por al menos uno, pero no por todos los devanados parciales (47) .

8. Dispositivo de ajuste para las palas de rotor (13) de una instalación de energía eólica con un motor de ajuste (4) que presenta al menos un devanado de excitación (41) , presentando el dispositivo de ajuste (3) un dispositivo de debilitamiento de par de giro que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste (4) , caracterizada porque el dispositivo de debilitamiento de par de giro presenta un divisor de corriente (8) de varias etapas que comprende una rama paralela hacia el devanado de excitación (41) con un elemento de conmutación (82) que conmuta en el régimen de empuje y varias resistencias en paralelo (81) de diferentes valores, que están conectados al elemento de conmutación (82) de forma seleccionable, y que conmuta una corriente por el devanado de excitación (41) de tal forma que el devanado de excitación (41) es atravesado totalmente por la corriente (IA) en el régimen de motor y sólo parcialmente en el régimen de empuje.

9. Dispositivo de ajuste según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el divisor de corriente (8, 8') está realizado según una de las reivindicaciones 2 a 8.