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DE2940485A1 - Anlage zur erzeugung elektrischer energie - Google Patents

Anlage zur erzeugung elektrischer energie

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Publication number
DE2940485A1
DE2940485A1 DE19792940485 DE2940485A DE2940485A1 DE 2940485 A1 DE2940485 A1 DE 2940485A1 DE 19792940485 DE19792940485 DE 19792940485 DE 2940485 A DE2940485 A DE 2940485A DE 2940485 A1 DE2940485 A1 DE 2940485A1
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DE
Germany
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energy
generator
sensor
powered
shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19792940485
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English (en)
Inventor
Sidney Philadelphia Pa. Dvorak
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Description

PATENTANWÄLTE
WUESTHOFF-V-PECHMANN-BZHRENS-GClIrZ
PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEPORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGREES PRES !.'OFFICE EUROPiEN DES BREVETS
liK.-INC. FRANZ TliESTHOFF
Γ Γ. PHIL. FREUA XlJ F ST HOF F (1927-1956)
LllPL.-ING. GERHARD PUIS (1952-I971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-lNG. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; D1PL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ
D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE
telefon: (089) 66 20 telegramm: protectpatent telex: 514070
1A-52 782
Anmelder:
Sidney Dvorak Stenton Avenue,
Philadelphia, PA. 19118, USA
Titel:
Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie.
130016/0Λ5Λ
2940A85
DK. ING. FRANZ VUESTHOFF
PATENTANWÄLTE
LlK. FHIL. FREDA VUESTHOFF
WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS- GOZT2
MiL.1HC. GE*„ARD iül5
DIPL.-CHEM. DK. E. FREIHERR VON FECHMANN
FROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DK.-ING. DIETEK BEHKENS
UANDATAIiES AGf.tts PRES l'oFFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPL.-ING.; DIPL.-TIRTSCH.-ING. KUPEKT COETZ
- S-
D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2
telefon: (089) 66 20 51 telegramm: pkotectratent telex: 524070
1A-52 782 Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie
Die Erfindung bezieht sich auf Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie mit einem Wechselstromgenerator und einer Wind- oder einer Wasserenergiequelle.
Bei Energieerzeugungsanlagen mit einem Wechselstromgenerator ist es nicht nur notwendig, die Frequenz des Stroms auf einem festen Wert zu ' Iten, sondern auch, daß die Ausgangsleistung stets ausgeglichen ist. Dies ist ein besonderes Problem, wenn die Anlage Energie ausnutzen soll, die durch natürliche Quellen wie Wind oder Wasser statt durch Naturbrennstoffe geliefert wird, da die Ausgangsenergie von Wind- oder Wasserquellen vom einen zum anderen Moment erheblich schwanken kann.
Es wurde bereits bei der Energieerzeugung vorgeschlagen, die Naturbrennstoff-Energiequellen und die Wind- oder Wasserenergiequellen gemeinsam zu benutzen, wobei die Wind- oder Wasserenergiequellen als Zusatzenergiequellen für die Naturbrennstoffenergiequelle wie eine Brennkraftmaschine oder dergleichen verwendet wird. Diese beiden Arten von Energiequellen wurden jedoch entweder gleichzeitig oder zum Betrieb gesonderter Generatoren verwendet.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, überschüssige Energie, die von der natürlichen Energiequelle geliefert wird, in Batterien zu speichern oder sie zur elektrischen Erzeugung
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von Wasserstoff und dann den Wasserstoff zur Hydrierung natürlicher Brennstoffe zu verwenden, die danach in flüssige Brennstoffe umgewandelt werden. Solche flüssigen Brennstoffe werden zur nachfolgenden Verwendung in Brennkraftmaschinen gelagert, die als Zusatzgeneratoren wirken.
Batterien liefern jedoch nur Gleichstrom, der zuerst in Wechselstrom umgewandelt werden muß, bevor er in einer Wechselstromanlage verwendbar ist. Da Wind- oder Wasserenergie intermittierend auftritt, muß diese intermittierende Energie vor der Speicherung in den Batterien zuerst in Gleichstrom umgewandelt werden. Die Verwendung von Speicherbatterien zur Speicherung von Wind- oder Wasserenergie erfordert daher zuerst eine Umwandlung der Energie in Gleichstromenergie, Speicherung der Gleichstromenergie in Batterien, dann die Rückumwandlung der Gleichstromenergie in Wechselstromenergie, und schließlich die Zuführung der Wechselstromenergie zur Anlage.
Die elektrolytische Umwandlung der Energie in Wasserstoff und dessen verwendung zur Umwandlung von natürlichem Brennstoff in flüssigen Brennstoff ist nicht nur ein relativ teurer und komplizierter Vorgang, sondern es wird dabei so viel natürlicher Brennstoff verwendet, wie üblicherweise zum Betrieb einer Maschine erforderlich ist. Wegen der Verknappung von natürlichem Brennstoff sollte dessen Verwendung möglichst vermieden werden. Außerdem entstehen Probleme aufgrund der Verknappung und des Transports flüssigen Brennstoffs.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der zuvor erwähnten Schwierigkeiten eine Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie unter direkter Verwendung eines Wechselstromgenerators zu schaffen, bei der natürliche Energiequellen wie Wind und Wasser wahlweise verwendbar sind, um dem Generator direkt Energie
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Λ-
zuzuführen, der wahlweise oder automatisch durch eine andere Energiequelle betätigbar ist, wenn die natürlichen Energiequellen ausfallen oder ihre Ausgangsenergie abnimmt. Der Generator sollte dabei stets auf konstanter Geschwindigkeit gehalten werden.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Figur 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der Anlage,
Figur 2 eine Seitenansicht eine bgewandelten Sensoreinheit, und
Figur 3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausf» ungsform der Anlage.
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Fig. 1 zeigt eine Anlage 10 zur Erzeugung elektrischer Energie/ bestehend aus einer Grundplatte 12, auf der ein Wechselstromgenerator 14 angeordnet ist. Der Generator 14 hat eine Welle 16, die durch getrennte Lager 18 verläuft. Zwischen den Lagern 18 ist ein Energiespeicher-Schwungrad 20 auf der Welle 16 angeordnet. Das Schwungrad wird dazu verwendet, das Drehmoment während Zeitintervallen zwischen Änderungen von Energiequellen aufrecht zu erhalten.
Die Welle 16 ist am einen Ende über eine Strömungsmittelkupplung 22 mit einer Maschine 24 lösbar gekuppelt, die ein Diesel-, Gas- oder Benzinmotor, eine Gas- oder Dampfturbine oder dergleichen sein kann. Am anderen Ende ist die Welle 16 über eine Strömungsmittelkupplung 25 mit einer Welle 28 einer Antriebseinheit 30 lösbar gekuppelt, die bei veiiiJerharer Eingangsgescnwindigkeit eine konstante Ausgangsgeschwindigkeit bewirkt. Diese Antriebseinheit hat eine angetriebene Scheibe 16, deren Geschwindigkeit durch einen durch ein Servomotor-Übergangsstück gesteuert wird, das einstückig mit der einstellbaren Scheibe verbunden ist. Ein Eingangssignal einer Steuereinheit startet automatisch den Servomotor, um entweder eine Erhöhung oder Verringerung der Drehzahl der angetriebenen Scheibe zu. bewirken. Die Antriebseinheit 30 hat einen Magnetsensor und ein Sensorzahnrad, so daß jede Änderung der bestimmten Drehzahl der angetriebenen Scheibe von dem Magnetsensor erfaßt wird, der ein Signal zur Steuereinheit sendet, das zu einer Einstellung der Scheibe führt, bis die vorbestimmte Drehzahl wieder erreicht ist.
Eine Welle 31 geht von der Antriebseinheit 30 aus und hat in einem Getriebegehäuse3i* eiiKe^lzahrrnad 32,das auf einer Welle 38 sitzt und mit einem Kegelzahnrad 40 auf einer Welle 42 kämmt.
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-S-
Die Welle 38 ist über eine Kupplung 44 mit einer Welle lösbar gekuppelt, die in einem Ring 48 eines Bügels 50 drehbar gelagert ist, der auf der Grundplatte 12 befestigt ist. Die Welle 46 Hat ein Zahnrad (nicht gezeigt), das mit einem Zahnrad in Eingriff steht, das mit einem windgetriebenen Flügelrad 54 verbunden ist, das Flügel veränderbarer Steigung aufweist. Das Flügelrad ist aus der vertikalen in die horizontale Ebene einstellbar.
Die Welle 42 ist über eine Kupplung 46 mit dem einen
Ende einer Welle 58 lösbar gekuppelt, die an einem Ring 60 des Bügels 50 drehbar gelagert ist. Die Welle 58 ist am anderen Ende mit einer wasserbetriebenen Turbine 62 verbunden, die in einem Fluß angeordnet ist oder durch von oben auftreffendes Wasser angetrieben wird, wie bei 64 angedeutet ist. Die Kupplungen 44 und 56 können entweder von Hand oder elektrisch steuerbar sein, sind jedoch in jedem Falle wahlweise betätigbar, um entweder das Lüfterrad 54 oder die Turbine 62 mit der Welle der Antriebseinheit 30 zu verbinden.
Eine Sensor- bzw. Schalteinheit 66 ist mit dem Generator 14 elektrisch verbunden, um die vom Generator aufgenommene Energie zu überwachen. Die Sensoreinheit ist als
an dem Gehäuse des Generators angeordnet gezeigt, kann jedoch auch getrennt angeordnet sein.
Die Sensoreinheit 66 enthält Starkstromrelais, die das normale Netz überwachen. Wenn das Netz ausfällt oder die Spannung auf einen bestimmten Wert fällt, werden die
Relais entregt, so daß das Hauptsteuerrelais abfällt
und der Kreis zu dem anderen Antrieb bzw. dem Notantrieb geschlossen wird. Wenn die normale Spannung wieder auf etwa 90 % ihres Normalwertes ansteigt, arbeiten die
Spannungssensorrelais, so daß das Hauptsteuerrelais
anzieht und der Generator über die Wicklungssteuer-
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relaiskontakte gespeist wird und der Ubertragunqsschalter in die normale Lage zurückkehrt. Die Sensoreinheit 66 ist mit den Kupplungen 22 und 26 durch übliche elektrische Bürsten oder dergleichen verbunden, so daß, wenn die Spannung unter den vorbestimmten Wert fällt, die Kupplung 26 ausrückt und die Kupplung 22 einrückt, um den Generator von der Maschine 24 aus zu speisen.
Anstelle der Sensoreinheit 66 kann auch eine einfachere Einheit verwendet werden, die auf der Welle 31 angeordnet sein kann, wie bei 78 in Fig. 2 gezeigt ist, und die eine Konstruktion haben kann, bei der eine Welle 80 entsprechend der Welle 31 mit einer Umfangsrippe 82 aus Eisen versehen ist, die einen oder mehrere in Umfangsrichtung verteilte Vorsprünge 84 hat. Ein Magnetsensorelement 86 ist vorgesehen, das einen Schlitz 88 hat, in dem die Rippe 82 läuft. Das Sensorelement 86 erfaßt die Drehgeschwindigkeit der Welle mittels eines Zählers 9O. Die Drehgeschwindigkeit wird durch die Zeitintervalle zwischen dem Erscheinen des Vorsprungs bzw. der Vorsprünge 84 am Sensorelement gemessen. Das Vorhandensein der Eisenvorsprünge am Magnetsensorkopf führt zur Erzeugung von Impulsen bzw. Signalen für den Zähler. Wenn die Geschwindigkeit dieser Impulse unter einen bestimmten Wert fällt, löst der Zähler, der mit den beiden Kupplungen 22 und 26 verbunden ist, die Kupplung 26 und rückt die Kupplung 22 ein. Wenn die Geschwindigkeit dieser Impulse auf einen bestimmten Wert ansteigt, löst der Zähler die Kupplung 22 und rückt die Kupplung 26 ein, so daß der Antrieb wieder auf die natürliche Energiequelle umgestellt wird. Die Rippe 82 kann sich auch in den Schlitz 88 erstrecken und Nuten können die Vorsprünge ersetzen, so daß das NichtVorhandensein von Metall aufgrund der Nuten am Sensorelement zu Signalen für den Zähler führt.
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Bei der obigen Anlage kann entweder das windgetriebene Flügelrad oder die Turbine wahlweise als Hauptantrieb^ zum direkten Antrieb des Generators 14 geschaltet sein. Wenn jedoch die Energie der angeschlossenen Quelle unter einen bestimmten Wert fällt, wird die Maschine 24 als Notantrieb automatisch in Betrieb genommen.
Bei der beschriebenen Anlage erfolgt die Wahl der wind- oder wasserangetriebenen Energiequelle von Hand. Es kann jedoch auch, wie bei 78 in Fig. 2 gezeigt, ein Sensor zwischen die Kupplungen der Flügelrad- und Wasserturbinenwellen geschaltet sein, die von dem Sensor elektrisch betätigt werden, so daß, wenn die Energie einer Energiequelle, z.B. des Flügelrades, unter einen bestimmten Wert fällt, die andere Energiequelle, d.h. die Wasserturbine, die Energieerzeugung übernimmt. Wenn keine von beiden in der Lage ist, ausreichend Energie zu erzeugen, bewirkt der Sensor 66 oder 78 die Übernahme der Energieerzeugung durch die Maschine. Solch eine Anlage ist in Fig. 3 gezeigt.
Wie Fig. 3 zeigt, hat die Anlage 100 die gleichen Teile, wie in Fig. 1, nämlich eine Maschine 102 mit einer Welle 104, die durch eine Strömungsmittelkupplung 106 mit der Welle 108 eines Generators 110 verbunden ist. Die Generatorwelle hat ein Schwungrad 112 und ist mit der Welle 114 einer Antriebseinheit 116 ähnlich der bei 30 in Fig. 1 gezeigten durch eine Strömungsmittelkupplung 118 verbunden. Eine Sensoreinheit 120 ähnlich der bei in Fig. 1 gezeigten ist mit dem Generator 110 und auch mit den Kupplungen 106 und 118 elektrisch verbunden. Die Welle 122 der Sensoreinheit 116 ist mit einem Kegelzahnrad versehen, das mit einem Zahnrad in einem Getriebe in der gleichen Weise wie in Fig. 1 in Eingriff steht.
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- sr-
Die Kupplungen 126 und 128 in jeweiligem Eingriff mit den Wellen 130 des Flügelrades 132 und der Welle 134 der Turbine 136 sind gleich den entsprechenden Kupplungen 44 und 56 in Fig. 1, mit der Ausnahme, daß die Kupplungen 126 und 128 mit einem Sensor 138 elektrisch verbunden sind, der auf der Welle 130 des Flügelrads 132 angeordnet ist. Der Sensor 138.und sein Zähler 140 bilden eine Sensoreinrichtung, die ähnlich der bei 78 in Fig. gezeigten ist und die vom Flügelrad 132 gelieferte Energie mißt, so daß, wenn die Drehung des Flügelrads 130 unter einen bestimmten Minimalwert fällt, die Kupplung 126 gelöst und die Kupplung 128 eingerückt wird. Die Anordnung kann auch umgekehrt sein, so daß die Hauptenergiequelle die Turbine 136 ist,in welchem Falle der Sensor auf der Turbinenwelle 134 angeordnet ist.
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Claims (7)

Ansprüche
1. JAnlage zur Erzeugung elektrischer Energie, bestehend aus
inem Generator zur Wechselstromerzeugung, einem Hauptantrieb und einem Notantrieb für den Generator, wobei der Hauptantrieb aus einer abwechselnd angeschlossenen windbetriebenen und einer wasserangetriebenen Energieerzeugungseinrichtung und der Notantrieb aus einer brennstoffbetriebenen Maschine besteht, dadurch gekennzeichnet , daß der Haupt- und der Notantrieb (24, 54, 62) mit dem Generator (14) durch entsprechende lösbare Kupplungen abwechselnd verbindbar sind, daß eine Schalteinrichtung mit den Kupplungen verbunden ist, daß ein Sensor (66) '"mit dem Generator (14) und den Schaltern verbunden ist, wobei der Sensor die vom Generator erzeugte Energie ermittelt und die Schalter in Abhängigkeit davon betätigt, ob eine bestimmte Energie dem Generator zugeführt wird, und die Schalter in Abhängigkeit von der Größe der von dem Hauptantrieb dem Generator zugeführten und von dem Sensor ermittelten Energie eine der Kupplungen löst und die andere einrückt, und daß die windbetriebene Energieerzeugungseinrichtung (54) und die wasserangetriebene
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ORIGINAL INSPECTED
Energieerzeugungseinrichtung (62) durch einen zweiten Satz lösbarer Kupplungen (44, 56) abwechselnd verbindbar ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Schalter mit dem zweiten Satz Kupplungen (44, 56) verbunden sind, die eine der Kupplungen des zweiten Satzes in Abhängigkeit von der Größe der Energie lösen, die von der gewählten windbetriebenen oder wasserangetriebenen Energieerzeugungseinrichtung geliefert wird.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter elektrische Relais aufweisen, die mit den Kupplungen (22, 26) verbunden sind und entsprechend der Größe der den Relais zugeführten Spannung einen elektrischen Kreis zur einen Kupplung öffnen und zur anderen schließen.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter wenigstens einen Vorsprung (84) auf einer Welle (80) aufweisen, der den Hauptantrieb mit dem Generator verbindet, daß der Vorsprung einem Magnetsensor (78) drehbar zugeordnet ist, daß der Sensor mit einem Zähler verbunden ist, dem er elektrische Signale entsprechend der durch das aufeinanderfolgende Auftreten des Vorsprungs am Sensor gemessenen Drehgeschwindigkeit der Welle zuführt, und daß der Zähler mit den Kupplungen (22, 26) verbunden ist.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schalter wenigstens einen Vorsprung auf der Welle der windbetriebenen oder der wasserangetriebenen Energieerzeugungseinrichtung aufweisen, daß der Vorsprung einem Magnetsensor drehbar zugeordnet ist, daß der Sensor mit einem Zähler verbunden ist, dem er elektrische Signale entsprechend der durch das auf-
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einanderfolgende Auftreten des Vorsprungs am Sensor gemessenen Wellen- Drehgeschwindigkeit zuführt, und daß der Zähler mit den zweiten Kupplungen verbunden ist.
6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hauptantrieb (54, 62) und dem Generator (14) eine Antriebseinrichtung (30) verbunden ist, die bei veränderbarer Eingangsgeschwindigkeit eine konstante Ausgangsgeschwindigkeit erzeugt.
7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Energiespeicher-Schwungrad (20) zwischen dem Primärantrieb und dem Generator geschaltet ist.
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ORIGINAL INSPECTED
DE19792940485 1978-02-23 1979-10-05 Anlage zur erzeugung elektrischer energie Withdrawn DE2940485A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/880,466 US4186312A (en) 1978-02-23 1978-02-23 AC Electrical power systems with alternate sources of power

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2940485A1 true DE2940485A1 (de) 1981-04-16

Family

ID=25376341

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