Planta de generación de energía.

Planta de generación de energía, en particular planta de energía eólica, con un eje de accionamiento, un generador

(8) y con un engranaje diferencial de transmisión (11 a 13), con tres accionamientos y/o sistemas accionados, estando unido un primer accionamiento con el eje de accionamiento, un eje accionado con un generador (8) y un segundo accionamiento con un accionamiento diferencial (6),en el que está unido un soporte de la corona (18) con un eje del generador (24), caracterizado porque el eje del generador (24) está apoyado (25) a través del soporte de la corona (18) en una carcasa (26) del generador (8).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AT2012/000062.

Solicitante: HEHENBERGER, GERALD.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: Kinkstrasse 30 9020 Klagenfurt AUSTRIA.

Inventor/es: HEHENBERGER, GERALD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D9/00 (Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan (disposiciones relativas a conjuntos de propulsión de vehículos alimientados por energía eólica B60K 16/00; bombas caracterizadas por su combinación con motores de viento F04B 17/02))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos... > F03D11/02 (Transmisión de la potencia, p. ej. utilizando álabes de aspiración huecos)
  • 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 > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente... > H02K7/18 (Asociación estructural de generadores eléctricos con motores de arrastre, p. ej. turbinas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS (máquinas o motores... > Partes constitutivas o detalles no cubiertos por,... > F03B11/06 (Disposición de los cojinetes)

PDF original: ES-2542104_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Planta de generación de energía La invención se refiere a una planta de generación de energía, en particular planta de energía eólica, con un eje de accionamiento, un generador y con un engranaje diferencial de transmisión, con tres accionamientos y/o sistemas accionados, estando unido un primer accionamiento con el eje de accionamiento, un sistema accionado con un generador y un segundo accionamiento con un accionamiento diferencial, estando unido un soporte de la corona con un eje del generador.

Las plantas de energía eólica tienen una importancia creciente como instalaciones de generación de electricidad. Esto y un equipamiento eléctrico de potencia de media tensión necesario debido al creciente tamaño de las instalaciones sugieren la utilización, sugieren el empleo de generadores síncronos de media tensión de excitación independiente conectados directamente con la red. Para compensar el inconveniente de la velocidad de giro fija de los generadores síncronos acoplados directamente con la red, existe la posibilidad de utilizar accionamientos diferenciales.

No obstante, los inconvenientes de las ejecuciones conocidas son la mayoría de las veces una mecánica compleja, que implica elevados costes en componentes y en mantenimiento. Otro punto importante es un diseño total 20 compacto del sistema, para poder configurar la casa de máquinas lo más pequeña posible.

El documento WO 2010/135754 A muestra cómo puede conectarse un engranaje diferencial de transmisión ocupando un espacio mínimo con un generador. La solución técnica allí descrita permite ciertamente una conexión compacta de la corona de la etapa diferencial al eje del generador, pero el inconveniente es que las deformaciones del eje del generador debidas a las masas y a la magnetización se transmiten al engranaje diferencial de transmisión y allí provocan indeseadas deformaciones en los componentes que forman la etapa diferencial. Debido a ello resulta una inclinación del eje de la etapa diferencial, que repercute negativamente sobre la marca de contacto. Ya no queda garantizado así un funcionamiento permanente fiable y optimizado en cuanto a vibraciones y/o ruido y/o existe el peligro de un desgaste masivo en el dentado giratorio.

El objetivo de la invención es evitar al máximo los inconvenientes citados y proporcionar un accionamiento diferencial que además de pequeñas dimensiones garantice también una conexión fiable y de forma estable del engranaje diferencial de transmisión con el eje del generador.

Este objetivo se alcanza según la invención en una planta de generación de energía del tipo citado al principio estando apoyado el eje del generador a través del soporte de la corona en una carcasa del generador.

Así es posible una forma constructiva de la instalación muy compacta y eficiente, con la que además tampoco se influye negativamente en esencia sobre la marca de contacto del engranaje diferencial de transmisión de la planta 40 de generación de energía, en particular planta de energía eólica.

Formas de realización preferentes son objeto de las demás reivindicaciones subordinadas.

A continuación se describirán detalladamente formas de realización preferentes de la invención con referencia a los 45 dibujos adjuntos.

La figura 1 muestra el principio de un engranaje diferencial de transmisión con un accionamiento diferencial eléctrico según el estado de la técnica, 50 la figura 2 muestra una forma de realización de acuerdo con la invención de un engranaje diferencial de transmisión en el contexto de la presente invención, la figura 3 muestra una forma de realización de acuerdo con la invención del apoyo de la corona de la etapa diferencial. 55 La potencia del motor de una planta de energía eólica se calcula mediante la fórmula Potencia del rotor = superficie del rotor * coeficiente de potencia * velocidad del viento 3 * densidad del aire / 2

dependiendo el coeficiente de potencia del coeficiente de velocidad de punta (= relación entre la velocidad de la punta de la pala y la velocidad del viento) del rotor de la planta de energía eólica. El rotor de una planta de energía eólica está diseñado para un coeficiente de potencia óptimo basado en un coeficiente de velocidad de punta (la mayoría de las veces un valor entre 7 y 9) a fijar en el curso del desarrollo. Por esta razón ha de ajustarse durante el funcionamiento de la planta de energía eólica en la zona de carga parcial una velocidad de giro del rotor correspondientemente baja, para garantizar un rendimiento aerodinámico óptimo.

La figura 1 muestra un principio posible de un sistema diferencial electromecánico con una etapa de transmisión diferencial 11 a 13, una etapa de transmisión de adaptación 3 y un accionamiento diferencial 6. El accionamiento 10 diferencial 6 puede ser a elección un accionamiento eléctrico o hidrodinámico o hidrostático. El rotor 1 de la planta de energía eólica acciona el engranaje de transmisión principal 2. El engranaje de transmisión principal 2 es la mayoría de las veces un engranaje de 3 etapas con dos etapas planetarias y una etapa de piñón recto. Entre el engranaje de transmisión principal 2 y un generador 8 se encuentra una etapa diferencial 11 a 13, accionada por el engranaje de transmisión principal 2 a través del soporte del planetario 12 de la etapa diferencial. Entre el engranaje 15 de transmisión principal 2 y la etapa diferencial 11 a 13 se encuentra la mayoría de las veces un acoplamiento 14 y un freno principal 15. El generador 8 - preferiblemente un generador síncrono - está unido con la corona 13 de la etapa diferencial 11 a 13 y es accionado por la misma. El piñón 11 de la etapa diferencial 11 a 13 está unido mediante una o varias etapas de transmisión de adaptación 3 con el accionamiento diferencial 6. La velocidad de giro del accionamiento diferencial 6 se regula, para por un lado garantizar una velocidad de giro constante del generador 8 cuando varía la velocidad de giro del rotor 1 y por otro lado regular el par de giro en el ramal de accionamiento entero de la planta de energía eólica. El accionamiento diferencial 6 es preferiblemente una máquina trifásica de baja tensión, conectada a una red mediante un convertidor de frecuencia 7 y un transformador 5.

Para poder operar el accionamiento diferencial 6 con una velocidad de giro y/o par de giro óptimos es posible realizar la/s etapa/s de transmisión de adaptación 3 entre la etapa diferencial 11 a 13 y el accionamiento diferencial 6, tal como muestra el documento WO 2008/061263 A, como transmisión de ajuste con una o alternativamente también con varias etapas de conexión y con ello lograr varias relaciones de transformación. Entonces, cuando se utiliza un sistema diferencial electromecánico, no es necesario unir el "engranaje de transmisión regulable de forma continua" citado en el documento WO 2008/061263 A con el eje accionado de la transmisión diferencial del lado del generador, ya que el accionamiento diferencial eléctrico 6 obtiene su energía de la red y/o la cede a la misma. Al conmutar de una relación de transformación a otra, procede realizar el proceso de conmutación sin carga, regulando por ejemplo el par de giro en el accionamiento diferencial y con ello en el ramal de accionamiento completo hasta las proximidades de cero.

Como alternativa a las etapas de conexión de la transmisión de ajuste, sería posible también utilizar un accionamiento diferencial 6 de polos conmutables.

El documento WO 2010/135754 A muestra una estructura para unir un engranaje diferencial de transmisión a un generador ahorrando espacio. Entonces se colocan (a) el apoyo del soporte del planetario, (b) la unión de la estructura de soporte de la corona (soporte de la corona) con el eje... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Planta de generación de energía, en particular planta de energía eólica, con un eje de accionamiento, un generador (8) y con un engranaje diferencial de transmisión (11 a 13) , con tres accionamientos y/o sistemas accionados, estando unido un primer accionamiento con el eje de accionamiento, un eje accionado con un generador (8) y un segundo accionamiento con un accionamiento diferencial (6) , en el que está unido un soporte de la corona (18) con un eje del generador (24) , caracterizado porque el eje del generador (24) está apoyado (25) a través del soporte de la corona (18) en una carcasa (26) del generador (8) .

2. Planta de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la unión entre soporte de la corona (18) y eje del generador (24) es una unión eje-buje (23) en arrastre de forma, preferiblemente una unión por eje dentado según DIN 5480.

3. Planta de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la unión 15 entre soporte de la corona (18) y eje del generador (24) es una unión eje-buje en arrastre de fuerza.

4. Planta de generación de energía de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque un soporte del planetario (12, 19) está apoyado mediante un cojinete (17) en el soporte de la corona (18) .

5. Planta de generación de energía de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque la unión eje-buje (23) en arrastre de forma, en particular la unión por eje dentado, tiene sólo un centraje (27) por un lado.

6. Planta de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el centraje (27) está dispuesto en el lado de la unión eje-buje (23) en arrastre de forma opuesto al engranaje diferencial de transmisión (11 a 13) .

7. Planta de generación de energía de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la unión (23) entre el soporte de la corona (18) y el eje del generador (24) por un lado y el cojinete (25) entre 30 el soporte de la corona (18) y la carcasa (26) del generador (8) por otro lado se encuentran en un plano radial.

8. Planta de generación de energía de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la unión entre soporte de la corona (18) y corona (22) es una unión eje-buje (28) en arrastre de forma, preferiblemente una unión por eje dentado de acuerdo con DIN 5480.

9. Planta de generación de energía de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el accionamiento diferencial (6) es una máquina eléctrica.

10. Planta de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque la 40 máquina eléctrica es una máquina síncrona excitada por imanes permanentes.