SE424232B - Sett att dempa pendlingar hos ett roterande system - Google Patents

Description

7901293-6 Figurförteclcning Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, som visar en utíöringsform därav och på vilka fig l är en schematisk vy av ett roterande system, som primärt innefattar en turbin och en därav driven generator; tig 2 är ett blockschema av det dämpande systemet; tig 3 är ett diagram som visar generatorns elektrodynarniska momentsvar över tiden på ett ingående stegmoment och utan någon dämpning av pendlingar- na; fig li är ett diagram som visar ögonblicksvärdet av generatorströinmen över tiden då generatormomentet pendlar enligt íig 3 och ingen dämpning av pendlingarna sålunda användes; _ ' _ fig 5 är ett diagram som visar derivatan av generatorns lastvinkel över tiden, motsvarande förhållandena enligt fig 3 och lf; fig 6 är ett diagram motsvarande lig 3 då pendlingarna dämpas enligt det uppfinningsmässiga sättet; fig 7 är ett diagram motsvarande tig li då förhållandena enligt fig 6 råder; fig 8 är ett diagram motsvarande tig 5 då förhållandena enligt fig 6 råder; och tig 9 är ett diagram som visar dämpningsinomentet över tiden.

Beskrivning av en íöredragen utföringsform Såsom framgår av fig l är en turbin lO, t ex en vindturbin av luftpropel- lertyp, ansluten till en axel ll, som är roterbart monterad på ett ej visat, konventionellt sätt. En generator 12, såsom en synkron generator, är också ansluten till denna axel. För att hålla en förutbestämd rotationshastighet hos axeln 11 kan en konventionell, ej visad, hastighetsregulator finnas, som avkän- ner rotationshastigheten och reglerar turbinen i beroende av hastigheten, t ex genom att justera vinkeln hos dess blad (långsiktig reglering). Generatorns hastighet kan också styras av ett till generatorn anslutet nät för bibehållande av den synkrona hastigheten, såsom är brukligt.

För att dämpa sådana pendlingar som kan uppträda i det roterande systemet på grund av hastiga eller abrupta ändringar i vindens hastighet och riktning eller i generatorbelastningen (kortsiktig reglering) innefattar det roterande systemet organ för genomförande av sättet enligt uppfinningen.

Dessa organ besår av en virvelströmsbroms 13, innefattande ett till axeln ll 790329 anslutet roterande element 14 och ett fast element 15, som omger det roterande elementet och är monterat i en ej visad ram.

Dessa organ kan även innefatta en energilagrande anordning 16 innefat- tande ett svänghjul 17, som är rotcrbart lagrat omkring sin axel :ned hjälp av lager 18 för att vara roterbart i förhållande till axeln ll och oberoende av dennas rotation. Svänghjulet l7 kan emellertid drivas av axeln över en växellåda 19, vars ingångselement är anslutet till axeln ll och vars utgångselement är anslutet till en del 20 av en virvelströmskoppling, vars andra del Zl är ansluten till svänghjulet 17. Då virvelströznskopplingen 20, Zl inkopplas anslutes sålunda svåinghjulet 17 operativt till axeln ll för att roteras därav. växellådan ökar axelns rotationshastighet; uppväxlingsförhållandet kan vara t ex 1:2, så att svänghjulet 17 därigenom drives med dubbelt så hög rotationshastighet som axeln ll. En andra virvelströrnskoppling innefattar en del 22, ansluten till svänghjulet vid dess omkrets, och en andra del 23, ansluten till axeln ll. Då denna koppling inkopplas kan ett tillsatsmoment tillföras till axeln 11 från det roterande svänghjulet. Virvelströrnskopplingarna 20, 21 och 22, 23 skall omväx- lande inkopplas och frånkopplas, så att axeln ll är förbunden med svänghjulet över blott en koppling åt gången. En släpringssats 24 är anordnad på svänghjuls- axeln för anslutning av kopplingarna till en elektrisk spänningskåilla; kopplingar- nas liksom bromsens inkoppling respektive frânkoppling regleras av det i fig, 2 visade systemet.

Det bör noteras att svänghjulet 17 i stället för att drivas över växellådan 19 kan drivas av en separat motor av något slag.

Funktionen av virvelströxnsbrornsen 13 kan, särskilt för pendlingar på grund av mindre moment, tagas över av den drivande virvelströmskopplingen 20, 21, som i ett sådant fall verkar som en broms. Virvelströmsbromsen 13 kan till och med i speciella fall helt uteslutas.

I fig 2, till vilken nu hänvisas, är axeln angiven genom en cirkel ll.

Turbinen, som har formen av ett block 10 till vilket föres ett moment AAW alstrat av vinden, såsom anges genom en pil, för detta moment, minus existerande förluster, via axeln ll till generatorn, angiven som ett block 12, vars ingângmoment har formen av en pil Mg. Bromsen, block 13, och energilag- rinsanordningen, block 16, är båda operativt förbundna med axeln ll, såsom anges genom pilar - resp +, för absorbering av moment från respektive tillföring av ytterligare moment till axeln för att minska resp öka det till generatorn 12 förda mornentet MG. Derivatan av generatorns lastvinkel å' ,varvid derivatan 7 a-ó 7901293-6 s' har beteckningen .f , avkännes av- ej visade kända organ och representerar en acceleration eller en retardation av axeln 11. Såsom anges a_v en pil fš föres en signal representerande lastvinkelns derivata till en kornparator 25, vilken har tvâ utgångar 26_ och 27 ochmatar en signal "ja" eller "nej" enligt relationen Ä > 0 till utgången 26 resp utgången 27. Om värdet av är positivt :riatas en signal till en proportionell integrator 28 via utgången 26, och om värdet är negativt matas en signal till en integrator 29 via utgången 27. Vardera av dessa integratorerlär anordnad att inkoppla bromsen 13 resp lagringsanordningen 16 enligt ett förutbestämt förhållande i beroende av lastvinkelns derivata 5 för att kompensera för en acceleration eller retardation av axeln ll, orsakande pendlingar av axeln i endera rotationsriktxiingeii. lin positiv lastviiikelderivata (acceleration) kommer sålunda att medföra inkoppling av bromsen .13 för retardation av axeln 11, medan ennegativ lastvinkelderivata Å (retardation) kommer att medföra urkoppling av kopplingen 20, 21 och inkoppling av kopplingen _22, 23 för att accelerera axeln ll med hjälp av det roterande svänghjulet 17, vars rotationshastighet är större än axelns rotationshastighet.

I l fig Bzvisas generatorns momentsvar över tiden, varvid momentet lvl anges på den vertikala axeln och tiden på den horisontella axeln. Diagrammet illustrerar förhållandena då ingen dämpning är pålagd det roterande systemet, och det framgår av diagrammet att generatormomentet pendlari avsevärd utsträckning på grund av ett pålagt stegmoment. Dessa pendlingar reflekteras i ögonblicksvärdet av generatorströmmen, såsom visas i fig lr, där den vertikala axeln indikerarlströlrinien och den horisontella axeln tiden. Axelns acceleration kan avkännas med lastvinkelns derivata som grund, vilket illustreras i fig 5, där den vertikala axeln anger graden per sekund och den horisontella axeln tiden.

Då lastvinkelns derivata utnyttjas för pendlingsdämpning genom det beskrivna systemet och sättet kan det ingående generatormornentet bringas till en konstant nivå efter en pendling, såsom framgår av fig 6, med en motsvarande reglering av generatorströmmens ögonblicksvärde, såsom framgår av fig 7. Det wärfklart att pendlingarna kan reduceras helt genom ökning av det dämpande momentets storlek. Fig 8 illustrerar att generatorns lastvinkelderivata 3 elimineras och att lastvinkeln sålunda bringas till en konstant nivå. Fig 9 illustrerar det dämpande momentet över tiden, och det kan noteras att i detta fall har blott bromsen 13 varit aktiv och ej den energilagrande anordningen 16.

Claims (3)

7901293-6 Lastvinkeln ö' och dess derivata á kan tagas ej blott från axelhastigheten och dess variationer utan även som ett alternativ från generatorns elektriska kraft eller ström eller det mekaniska axelmonientet mätt på generator- eller turbinaxeln. Det i tig l illustrerade systemet kan även innefatta organ f ör begränsning av effekten av bromsen och den energilagrande källan, och systemet kan även utvecklas ytterligare på ett i facket välkänt sätt inom ramen för föreliggande uppfinning. PATENTKRÅV

1. l. Sätt att dâirnpa pendlingar hos ett roterande systern, innefattande ett drivande roterande element (10) och ett drivet roteraride element (12), vilket är operativt förbundet med det drivande elementet med en torsionsaxel för att roteras därav, varvid pendlingarna alstras av att systemets ingångsmornent avviker från det moment som kräves av det drivna roterande elementet vid en viss rotationshastighet, kännetecknat av stegen att avkänna en acceleration hos det roterande systemet (10, ll, 12) och att mata en virvelströmsbroms (13) i beroende av accelerationen för att bortföra rotationsenergi från det roterande systemet med hjälp av nämnda broms och/eller av stegen att avkänna en retardation hos det roterande systemet (10, ll, 12) och att mata en virvel- strömskoppling (22, 23) i beroende av retardationen för att tillföra rotations- energi till nämnda system från en källa (l6) för rotationsenergi med hjälp av nämnda koppling.

2. Sätt enligt krav l, varvid det roterande systemet innefattar en turbin (10) och en därav driven generator (12), kännetecknat därav, att accelerationen och retardationen avkännes i form av derivatari ( ) av generatorns (12) lastvinkel( ).

3. Sätt enligt krav 2, kännetecknat därav, att en signal, som representerar lastvinkelns derivata ( ), integreras och förstärkes proportionellt, innan den matas vidare för reglering av bromsen (16) resp kopplingen (22, 23).