Instalación de energía eólica.

Instalación de energía eólica con un soporte para maquinaria que está dispuesto de modo giratorio sobre una subestructura, con un eje del rotor alojado en el soporte para maquinaria

(14) con un cubo del rotor (30) y con al menos una hoja del rotor y caracterizada por un dispositivo (32) para la descarga continua de carga electrostática de al menos una hoja del rotor (5) de la instalación de energía eólica.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04027646.

Solicitante: WOBBEN, ALOYS.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ARGESTRASSE 19 26607 AURICH ALEMANIA.

Inventor/es: .

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D11/00 (Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > ELECTRICIDAD ESTATICA; ELECTRICIDAD DE ORIGEN NATURAL > Eliminación de las cargas electrostáticas (de los... > H05F3/02 (por medio de conexiones a tierra)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Motores de viento con el eje de rotación dispuesto... > F03D1/06 (Rotores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > INSTALACION DE CABLES O DE LINEAS ELECTRICAS, O DE... > H02G13/00 (Instalaciones de pararrayos; Fijación de éstos a su estructura de soporte (indicación, cómputo o registro de rayos G01; pararrayos H01C 7/12, H01C 8/04, H01G 9/18, H01T; tomas de tierra, clavijas u otros contactos H01R))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > ELECTRICIDAD ESTATICA; ELECTRICIDAD DE ORIGEN NATURAL > Eliminación de las cargas electrostáticas (de los... > H05F3/04 (por medio de descargadores u otros dispositivos de descarga (dispositivos previstos para la descarga corona H01T 19/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > H02P9/00 (Disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ESPINTEROMETROS; LIMITADORES DE SOBRETENSION QUE... > H01T4/00 (Limitadores de sobretensión utilizando espinterómetros (H01T 2/00 tiene prioridad; circuitos de protección contra sobretensiones utilizando espinterómetros H02H 9/06))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ESPINTEROMETROS; LIMITADORES DE SOBRETENSION QUE... > Detalles de los espinterómetros > H01T1/22 (por la forma o la composición de los electrodos)

PDF original: ES-2381783_T3.pdf

 

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Instalación de energía eólica.

Fragmento de la descripción:

Instalación de energía eólica.

La invención se refiere a una instalación de energía eólica. Este tipo de instalaciones de energía eólica de tipo moderno, por ejemplo, una del tipo E-40 o E-66 de la empresa Enercon, están equipadas normalmente con un sistema pararrayos, que se conoce, por ejemplo, de los documentos DE 4436290, DE 19826086, DE 19501267, DE 4445899, WO 00/14405 o WO 96/07825. De acuerdo con el estado de la técnica más próximo, por el documento DE 4436197 se conoce una instalación de energía eólica según el preámbulo de la reivindicación 1 con un dispositivo pararrayos.

En este tipo de sistemas pararrayos conocidos descritos anteriormente, la hoja del rotor correspondiente se puede cargar estáticamente cuando la hoja del rotor esté separada del cubo. Esta carga electrostática de una hoja del rotor se origina por medio de la fricción del aire con las hojas del rotor rotatorias del rotor de una instalación de energía eólica. Dependiendo de la humedad del aire o bien de otras influencias meteorológicas desfavorables, las hojas del rotor (o bien sus sistemas pararrayos) se cargan más rápida o más lentamente. La carga estática se produce hasta que se alcanza la tensión disruptiva de la distancia disruptiva. Entonces se realiza la descarga eléctrica, y todo el sistema o bien las hojas del rotor se descargan. Una descarga eléctrica de este tipo genera ondas electromagnéticas (EMV) con un ancho de banda extremadamente alto, ya que la descarga eléctrica se produce prácticamente en forma de un impulso, que idealmente dispone de un ancho de banda extremadamente alto (idealmente dispone de un ancho de banda infinito) . Estas descargas repentinas, que no están provocadas por el impacto de un rayo debido a una tormenta, sino por la carga electrostática de los rotores, interfieren en todo el sistema electrónico de la instalación de energía eólica que se encuentra en el entorno de la descarga eléctrica, como por ejemplo los ordenadores o los microprocesadores que controlan y regulan una hoja individual del rotor. Sin embargo, también resultan afectados otros dispositivos electrónicos de la instalación de energía eólica que se encuentran en la barquilla o cerca de la distancia disruptiva. Por medio de la carga de las hojas del rotor que están rotando, se produce normalmente una descarga eléctrica en la distancia disruptiva, con una interferencia igualmente regular del sistema electrónico, que no se desea por lo que respecta a la protección de todos los dispositivos electrónicos de la instalación.

El objetivo de la presente invención es evitar las desventajas mencionadas anteriormente y, en particular, minimizar el número de interferencias en el sistema electrónico debidas a las descargas eléctricas en la distancia de disrupción.

El objetivo se consigue por medio de una instalación de energía eólica con las características según la reivindicación 1 ó 21. En las reivindicaciones subordinadas se describen variantes ventajosas.

La invención se basa en la propuesta de descargar de un modo continuo las cargas electrostáticas de las hojas del rotor. En este caso hay que prestar atención al hecho de que la tensión en las distancias disruptivas poco antes de una descarga de tensión puede alcanzar fácilmente, dependiendo de la humedad, entre 20 y 30 kV. Debido a esto, el dispositivo para la descarga continua (conexión de descarga) de las hojas del rotor ha de cumplir fundamentalmente con dos condiciones, en concreto, en primer lugar, la distancia de descarga continua ha de tener una impedancia tan baja que se evite una carga estática de las hojas del rotor, y en segundo lugar, ha de ser capaz de resistir a una tensión de choque con un valor de 30 kV y de más (este tipo de tensiones de choque se generan en impactos de rayos) .

La invención se explica a continuación con más detalle a partir de dibujos representativos. En los dibujos se representa:

Fig. 1 una conexión en serie de una resistencia óhmica y de una inductividad;

Fig. 2 una realización de la invención con cinco resistores de hilo bobinado enrollados y conectados en serie;

Fig. 3 una vista/ una sección transversal parcial a través de una instalación de energía eólica conforme a la invención;

Fig. 4 una representación aumentada de la sección III a partir de la Fig. 3;

Fig. 5 otra vista detallada aumentada a partir de la Fig. 3; y Fig. 6 una vista detallada a partir de la región V de la Fig. 3.

Es especialmente adecuado que el dispositivo para la descarga continua de carga electrostática de las hojas del rotor esté formado por una conexión de descarga que presenta una conexión en serie de una resistencia óhmica de derivación 1 y una inductividad 2. Esto está representado en la Figura 1. En este caso, la resistencia de derivación presenta preferentemente un valor de aproximadamente 50 kG, y la inductividad presenta preferentemente un valor de 10 μH o más.

Durante la descarga estática de las hojas del rotor, la inductividad 2 no está en funcionamiento, ya que las corrientes de derivación representan una corriente continua con una amplitud muy pequeña. Con ello, cada hoja del rotor está unida para la descarga estática con una resistencia de 50 kG con el potencial de tierra, cuando la conexión representada en la Figura 1 une una hoja del rotor con la conexión de tierra del potencial de tierra.

En caso del impacto de un rayo (como consecuencia de una tormenta) , la tensión en la distancia disruptiva (la conexión de descarga según la Figura 1) se eleva de un modo considerable. El nivel de la tensión depende de la distancia, del radio de curvatura de los picos de contacto y de la humedad del aire. La inductividad 2 limita ahora la subida de la corriente que fluye a través del derivador (R+L) estático. Con ello se proporciona una protección pasiva suficiente para la resistencia de derivación.

Es especialmente ventajoso que la resistencia 1 óhmica esté conformada por medio de un resistor de hilo bobinado 1a y cuando éste está enrollado al mismo tiempo, tanto la resistencia 1 óhmica como la inductividad 2 se pueden conformar ahorrando mucho espacio. Esto se muestra en la Figura 2 de la solicitud en una vista. En este caso están representados cinco resistores de hilo bobinado 1a enrollados conectados en serie que disponen de líneas de alimentación correspondientes.

La realización de un resistor de hilo bobinado enrollado tiene la ventaja de que se da una distribución igual de tensión a lo largo de toda la longitud de la resistencia.

Otra ventaja de la conformación conforme a la invención reside en lo muy sencilla que es la solución, que igualmente garantiza una protección muy efectiva de todo el sistema electrónico de la instalación de energía eólica, y hace posible una descarga instantánea (de golpe) de cargas electrostáticas con la ayuda del derivador estático descrito.

El derivador estático (32) (el dispositivo para la descarga continua de la carga electrostática) está formado finalmente por una sencilla impedancia eléctrica con una componente óhmica y una componente inductiva, y el derivador estático (32) está dispuesto paralelamente respecto a la distancia disruptiva.

La Fig. 3 muestra la disposición del derivador estático conforme a la invención en una instalación de energía eólica. La instalación de energía eólica representada en este caso tiene un soporte para la maquinaria que aloja tanto a un cubo del rotor (30) , en el que están dispuestas las hojas del rotor,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación de energía eólica con un soporte para maquinaria que está dispuesto de modo giratorio sobre una subestructura, con un eje del rotor alojado en el soporte para maquinaria (14) con un cubo del rotor (30) y con al menos una hoja del rotor y caracterizada por un dispositivo (32) para la descarga continua de carga electrostática de al menos una hoja del rotor (5) de la instalación de energía eólica.

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1 caracterizada porque en la que el dispositivo

(32) para la descarga continua está formado por una conexión en serie de una resistencia óhmica y una inductividad, y la conexión une de modo eléctrico la hoja del rotor (5) con una conexión a tierra.

3. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el dispositivo (32) para la descarga continua está conectado de modo paralelo respecto a una distancia disruptiva de un sistema pararrayos de la instalación de energía eólica.

4. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la resistencia óhmica presenta una resistencia de al menos 10 kG, preferentemente de 50 kG.

5. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la inductividad es de al menos 2 μH, preferentemente mayor que 10 μH.

6. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la inductividad está formada por un resistor de hilo bobinado enrollado.

7. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la resistencia óhmica está formada por un resistor de hilo bobinado.

8. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo (32) para la descarga continua de carga electrostática está unido de modo eléctrico, por un lado, con la conexión eléctrica del derivador de rayos (8) de la hoja del rotor (5) y, por otro lado, con la conexión al adaptador de la hoja (31) de la hoja del rotor (5) .

9. Instalación de energía eólica según la reivindicación 8, caracterizada porque las cargas que se descargan a través del dispositivo (32) para la descarga continua de carga electrostática se descargan a través del cubo (30) de la instalación de energía eólica.

10. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por una transmisión del pararrayos desde las hojas del rotor (5) hasta un componente fijo conductor eléctricamente del soporte para maquinaria (14) que está puesto a tierra, en la que la transmisión del pararrayos está conformada como un órgano de derivación de los rayos que están en unión efectiva eléctrica con la raíz de la hoja del rotor (24) dispuesto en la región de la raíz de la hoja de rotor (24) a una distancia de aislamiento respecto al cubo del rotor (30) , que presenta un saliente de transmisión (11) , que se aproxima al componente fijo conductor eléctricamente del soporte para maquinaria (14) hasta una distancia predeterminada.

11. Instalación de energía eólica según la reivindicación 10, caracterizada porque el órgano de derivación del rayo es una varilla de seguridad (9) .

12. Instalación de energía eólica según la reivindicación 10 u 11, caracterizada porque el componente fijo que conduce eléctricamente del soporte para maquinaria (14) es un anillo de derivación (10) dispuesto de modo coaxial respecto al eje del rotor, y porque éste presenta en su región opuesta al saliente de transmisión (11) un recorrido de derivación del rayo (17) predeterminado.

13. Instalación de energía eólica según la reivindicación 11, caracterizada porque la varilla de seguridad

(9) se aproxima con su extremo (25) libre opuesto al saliente de transmisión (11) a un elemento conductor eléctrico dispuesto en la raíz de la hoja del rotor (24) hasta una distancia predeterminada.

14. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada hoja del rotor (5) presenta en su punta y a una distancia de aislamiento respecto al cubo de rotor (30) elementos conductores eléctricamente dispuestos en su raíz de la hoja del rotor (24) , que están unidos entre ellos de modo conductor eléctricamente.

15. Instalación de energía eólica según la reivindicación 14, caracterizada porque el elemento conductor

dispuesto en la punta de la hoja del rotor (5) está conformado como una pieza preformada de aluminio (6) .

16. Instalación de energía eólica según la reivindicación 14 ó 15, caracterizada porque en el borde delantero y en el borde trasero de cada hoja del rotor (5) están dispuestos elementos conductores (7) que unen de modo conductor eléctricamente los elementos conductores dispuestos en la punta de la hoja del rotor (5) y en su raíz de la hora del rotor (24) .

17. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizada porque el elemento conductor dispuesto en la raíz de la hoja del rotor (24) es un anillo de aluminio (8) que la rodea horizontalmente al menos por secciones en la superficie de la raíz de la hoja del rotor (24) .

18. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la región del soporte para maquinaria (14) que está opuesta a la subestructura está dispuesto un elemento de derivación del rayo que se encuentra en unión arrastrante con un componente conductor eléctricamente.

19. Instalación de energía eólica según la reivindicación 18, caracterizado porque el elemento de derivación de rayos está conformado como un empujador (19) solicitado con una presión de contacto.

20. Instalación de energía eólica según la reivindicación 18 ó 19, caracterizada porque el componente conductor eléctricamente de la subestructura es un disco de fricción (20) , que está dispuesto horizontalmente en la región superior de la subestructura en un plano horizontal y de modo coaxial respecto al eje de giro del soporte para maquinaria (14) .

21. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la hoja del rotor (5) está formada por un material que no conduce eléctricamente como, por ejemplo, plástico reforzado con fibra de carbono.

22. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque presenta un dispositivo pararrayo con un órgano de derivación de rayos y porque en la región del cubo de la hoja del rotor (30) las cargas electrostáticas se descargan a través de otro recorrido que las cargas causadas por un rayo, en la que las cargas electrostáticas se descargan a través del cubo (30) , y las cargas ocasionadas por un rayo se descargan sin pasar por el cubo (30) .