SE529131C2

SE529131C2 - Wind turbine, has device for altering blade angle in response to variation in turbine torque caused by wind speed change

Info

Publication number: SE529131C2
Application number: SE0402522A
Authority: SE
Inventors: Gunnar Sjoeoe
Original assignee: Gunnar Sjoeoe
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2007-05-08
Also published as: SE0402522D0; SE0402522L

Abstract

The turbine includes a device which temporarily alters the angle of the blades (1) when the turbine torque changes. The device reduces the angle when an increase in torque is caused by an increase in wind strength and increases the angle when the wind strength is reduced.

Description

529 131 Fenomenet inträder när den relativa luﬁströmmens riktning alltßr mycket avviker från skovelproﬁlplanets riktning, luftströmmen klarar då inte längre av att följa skovelproﬁlens läsida utan ”slâpper”. Resultatet blir virvelrörelser på skovlarnas läsida, vindens kinetiska energi tillförs inte längre skovlarna utan binds som rörelseenergi hos luﬂströmmens virvelrörelser och resultatet blir en plötsligt inträdande, kraftig minskning av skovlarnas effektivitet. 529 131 The phenomenon occurs when the direction of the relative air current deviates much from the direction of the vane profile plane, the air flow can then no longer follow the reading side of the vane profile but “releases”. The result is vortex motions on the lee side of the vanes, the kinetic energy of the wind is no longer supplied to the vanes but is bound as kinetic energy by the vortex motions of the lu och current and the result is a sudden onset, a sharp reduction in the efficiency of the vanes.

Eftersom den relativa luﬁströmmens anfallsvinkel relativt skovelplanet är störst invid turbinnavet och avtar med ökat avstånd till rotoraxeln är avlösning ett fenomen som börjar invid turbinnavet och vid ökande vindstyrka arbetar sig radiellt utåt i riktning mot skoveltopparna. Genom att reglera storleken av skovelvinkelökningen kan man reglera hur stor del av turbinen som omfattas av avlösning och därmed också turbinens etïektnivå.Since the angle of attack of the relative air current relative to the vane plane is greatest next to the turbine hub and decreases with increasing distance to the rotor shaft, release is a phenomenon that begins next to the turbine hub and with increasing wind force works radially outwards towards the vane tops. By regulating the size of the vane angle increase, it is possible to regulate how large a part of the turbine is covered by replacement and thus also the turbine's etiquette level.

Detta sätt att reglera en vindturbins effektnivâ är inte problemfritt. a) Avlösningen leder lätt till vibrationer hos turbinskovlarna med hållfasthetsproblem (utmattningsbrott) som följd. Fenomenet går under benämningen ”vingﬂadde ”, ”periodisk virvelavkastning” eller ”strömningsinducerade vibratione ”, har utretts av von Karman (Theodore von Karman, 1881-1963), och beror på olämplig storlek på Strouhals tal (Vincent Strouhal, 1850-1922). Om víngﬂadderfrekvensen ligger i närheten av turbinskovelns egensvängriingstal kan vibrationerna få mycket stor amplitud, s.k. ”galloping”. Turbinskovlarna måste därför konstrueras så att dessa vibrationer förhindras och det kan medföra, att turbinskovlarna inte får den mest ideala formen ur aerodynarnisk synpunkt b) Strömningsinducerade vibrationer orsakar även ökad ljudnivå hos turbinen (eng. ”vortex-induced soun ”). c) Aktiv stallreglering kan lösa problemet med effektbegränsning vid höga vindstyrkor, men kan inte maximera verkningsgraden vid normala eller lätta vindar. För att åstadkomma detta krävs komplettering med en annan typ av skovelvinkelreglering. d) Vid mycket höga vindstyrkor blir skovelvinkeln nära 90 °, dvs. skovelplanet står i stort sett tvärs vindriktningen. Vindtrycket mot en sådan skovel blir mycket stort och orsakar stora böj spänningar hos skoveln, i syrmerhet som skovelns yttröghetsmoment i böjriktningen har nära minimum vid denna skovelvinkel. Skoveln måste följaktligen uppfylla högt ställda hållfasthetskrav. e) När vindstyrkan blir så stor att vindkraftverket måste ställas av är således skovelvinkeln nära 90 °. Man kan då inte ﬁöjla skovlarna (vrida skovlarna tills skovelvinkeln = 0 °), eftersom under vridningstörloppet skovelvinklama kommer att passera värden, som ger hög verkningsgrad och överbelastning av generatorn vore oundviklig.This way of regulating the power level of a wind turbine is not without problems. a) The release easily leads to vibrations of the turbine blades with strength problems (fatigue failure) as a result. The phenomenon is referred to as "wing wing", "periodic vortex return" or "current-induced vibration", has been investigated by von Karman (Theodore von Karman, 1881-1963), and is due to the inappropriate size of Strouhal's speech (Vincent Strouhal, 1850-1922). If the winding adder frequency is close to the turbine blade's natural speed, the vibrations can have a very large amplitude, so-called "Galloping". The turbine blades must therefore be designed so that these vibrations are prevented and this can mean that the turbine blades do not get the most ideal shape from an aerodynamic point of view. B) Flow-induced vibrations also cause increased noise level of the turbine ("vortex-induced sound"). c) Active stable control can solve the problem of power limitation at high wind speeds, but can not maximize efficiency in normal or light winds. To achieve this, supplementation with another type of vane angle control is required. d) At very high wind speeds, the paddle angle is close to 90 °, ie. the vane plane is largely across the wind direction. The wind pressure against such a blade becomes very large and causes large bending stresses of the blade, in particular as the moment of inertia of the blade in the bending direction has near a minimum at this blade angle. The paddle must therefore meet high strength requirements. e) When the wind force becomes so great that the wind turbine has to be shut down, the paddle angle is thus close to 90 °. It is then not possible to. Loop the vanes (turn the vanes until the vane angle = 0 °), because during the rotation dryer the vane angles will pass values, which give high efficiency and overloading of the generator would be inevitable.

Visserligen kan man öka skovelvinkeln till 90 ° och bromsa turbinen till stopp, men då kommer skovelplanet att stå tvärs vinden med stillastående rotor och mycket kraftiga böjpåkänningar för skovlarna som resultat.Admittedly, you can increase the blade angle to 90 ° and brake the turbine to a stop, but then the blade plane will be across the wind with a stationary rotor and very strong bending stresses for the blades as a result.

Att ﬂöjla turbinskovlarna med stillastående rotor är ej heller att rekommendera, eftersom det vridande momentet under ﬂöjlingsíörloppet blir mycket stort (mycket större än under dritt), resulterande i mycket stora böjpåkänningar hos turbinskovlarna och påfrestningar för kraﬁövertöringen. Återstår att ställa in en skovelvinkel nära 90 ° och svänga turbinen ”ur vinden”, dvs. svänga turbinhuset så att rotorplanet blir parallellt med vindrikmingen. Någon gång under svängningstörloppet kommer generatorn att lämna nolleiïekt och kan då 529 131 ﬁikopplas från nätet. Därefter kan turbinen bromsas fast, skovlarna ﬂöjlas och turbinhuset svängas tillbaka så att rotorplanet ånyo står vinkelrätt mot vindriktmngen. 3) Turbin med fasta skovlar så aerodynarniskt utformade, att avlösning uppstår vid turbineffekter, som närmar sig generatorns bromsiönnåga/märksnömsnivå (passiv stallreglering).Loosening the turbine blades with a stationary rotor is also not recommended, as the torque during the looping cycle becomes very large (much larger than during shit), resulting in very large bending stresses in the turbine blades and stresses due to the force override. It remains to set a paddle angle close to 90 ° and swing the turbine "out of the wind", ie. swing the turbine housing so that the rotor plane is parallel to the wind direction. At some point during the oscillation dry run, the generator will leave zero power and can then 529 131 ﬁ be connected from the mains. Then the turbine can be braked, the blades sk looped and the turbine housing swung back so that the rotor plane is again perpendicular to the wind direction. 3) Turbine with fixed blades so aerodynarically designed that relief occurs at turbine effects that approach the generator's brake current / rated current level (passive stable control).

Turbinskovlarna anbringas fast med sådana skovelvinklar, att man ligger på gränsen till avlösning vid vindstyrkor, som ger maximalt tillåten effekt. Överskrids den tillåtna effekten inträffar avlösning och effekten minskar.The turbine blades are mounted with such paddle angles that you are on the verge of release at wind speeds that give the maximum allowable effect. If the permitted effect is exceeded, relief occurs and the effect decreases.

Detta är den vanligaste metoden ßr etïektbegränsning tör i dag existerande víndkrattverk men ej heller denna metod är problemfri: a) Liksom vid aktiv stallreglering ökar turbinens ljudutstrålning och risk för ”vingﬂadder” föreligger. b) Eitersom turbinskovlarna är fast anbringade ﬁnns det ingen möjlighet att reglera in skovelvinklar-na för maximal verkningsgrad. c) Turbinen klarar inte av att leverera konstant effekt med denna typ av eifektbegränsning, utan effekten avtar gradvis med ökande vindstyrka. d) Effektbegränsningen är endast verksam vid en viss effektnivå och turbineffekten kan inte regleras ner under denna nivå, om ex-vis avnämaren så skulle önska, eller om vindkraftverket verkar på ett svagt nät och nätfrekvensen börjar visa tecken till att stiga. e) Vid avställning av vindkraﬂverket kan inte skovlarna ﬂöj las, utan avställning måste ske genom att svänga turbinen ”ur vinden”, generatorn frikopplas från nätet, vareﬁer rotorn kan bromsas fast. Även med fastbromsad rotor måste tillses, att rotorplanet förblir parallellt med vindrikmingen. 4) Minskning av skovelvinklarna vid stark vind för att minska turbineﬁekten, s.k. pitchreglering (eng, pitch = anpassa).This is the most common method for current limitation of existing wind turbines, but this method is not without problems either: a) As with active stable control, the turbine's sound radiation increases and there is a risk of “wing ﬂ adder”. b) As the turbine blades are fixed, there is no possibility to adjust the blade angles for maximum efficiency. c) The turbine is not able to deliver constant power with this type of power limitation, but the power gradually decreases with increasing wind strength. d) The power limitation is only effective at a certain power level and the turbine power cannot be regulated below this level, if, for example, the customer so wishes, or if the wind turbine operates on a weak network and the network frequency begins to show signs of rising. e) When shutting down the wind turbine, the blades cannot be loaded, but shutting down must be done by swinging the turbine "out of the wind", the generator is disconnected from the mains, although the rotor can be braked. Even with a braked rotor, care must be taken that the rotor plane remains parallel to the wind direction. 4) Reduction of vane angles in strong winds to reduce turbine power, so-called pitch control (eng, pitch = adapt).

För en turbin vars skovelvinklar ställts in för max. effekt innebär en minskning av skovelvinklarna alltid en minskning av effekten. Effektminskriingen är till en början långsam och sker sedan allt snabbare med minskade skovelvinklar, men är hela tiden kontinuerlig och något fenomen motsvarande avlösningen som uppträder vid aktiv stallreglering existerar inte. Metoden kan inte bara användas iör att förhindra överbelastning av generatorn vid stark vind utan kan även användas för effektbegränsning på en godtycklig nivå liksom för inreglering av skovelvinklarna för erhållande av största möjliga effekt Vid avställning kan nolleffekt ställas in som effektnivå varefter generatorn frånkopplas från nätet. Därefter kan skovlama ﬂöjlas och rotorn bromsas fast.For a turbine whose vane angles are set for max. effect means a reduction of the vane angles always means a reduction of the effect. The power reduction is initially slow and then takes place more and more rapidly with reduced paddle angles, but is constantly continuous and no phenomenon corresponding to the relief that occurs during active stable regulation does not exist. The method can not only be used to prevent overloading of the generator in strong winds but can also be used for power limitation at an arbitrary level as well as for adjusting the paddle angles to obtain the greatest possible power When shutting down, zero power can be set as power level after which the generator is disconnected from the mains. The blades can then be looped and the rotor braked.

Pitchxeglering uppvisar många fördelar och är en regleringsmetod på stark frammarsch, men även solen har sina ﬂäckar: a) En nackdel med pitchreglering är att skovelvinkelregleringen sker förhållandevis långsamt och ibland inte snabbt nog hinner ställa om skovelvinklarna vid en plötslig förändring av vindstyrkan. Detta gäller särskilt när effektbegränsning tillämpas. Under 529 131 den tid omställningsproceduren pågår, avger turbinen en icke önskvärd effektnivå vilket vid plötsliga vindstyrkeökningar kan leda till att generatorns bromsförrnåga/ märkströmsnivå överskrids.Pitch adjustment has many advantages and is a method of regulation that is advancing strongly, but the sun also has its ﬂ angles: a) A disadvantage of pitch regulation is that the blade angle regulation takes place relatively slowly and sometimes does not have time to adjust the blade angles in the event of a sudden change in wind speed. This is especially true when power limitation is applied. During 529 131 the time the changeover procedure is in progress, the turbine emits an undesirable power level, which in the event of sudden increases in wind speed can lead to the generator's braking capacity / rated current level being exceeded.

Vid stark vind när effektbegränsning tillämpas kan det räcka med en plötslig vindstyrkeökning av cza 10% för att generatorn skall överbelastas. b) Vid plötsliga vindstyrkemirrslﬂiingar kan följden bli kraftigt minskad verkningsgrad eller rentav negativ verkningsgrad, generatom kommer då att fungera som en motor och ta ström från nätet istället för att leverera ström och turbinen kommer att verka som en ﬂälrt under del av omställningsproceduren.In strong winds when power limitation is applied, a sudden increase in wind speed of about 10% may be sufficient for the generator to be overloaded. b) In the event of sudden wind power fluctuations, the result can be greatly reduced efficiency or even negative efficiency, the generator will then function as a motor and take power from the grid instead of supplying power and the turbine will act as a power during part of the conversion procedure.

När vindkraﬁverket drivs för att ge maximal effekt inträffar negativ verkningsgrad om vindstyrkan plötsligt minskar till cza hälﬁen av den vindstyrka som rådde före vindsvackan.When the wind turbine is operated to give maximum effect, a negative efficiency occurs if the wind speed suddenly decreases to cza heel av one of the wind strength that prevailed before the gust of wind.

Vid effektbegränsning däremot räcker det med en vindstyrkeminskning av 3,5% - 45% för att negativ verkningsgrad skall erhållas vid en plötslig vindsvacka. De lägsta procenttalen gäller när stark vind råder före vindsvackan. Det är självfallet inte möjligt att driva ett vindkraftverk under sådana premisser, att redan en plötslig vindstyrkeminskrring av säg 5% medför negativ verkningsgrad. Den logiska konsekvensen blir att pitchreglerade vindkraftverk kan behöva ställas av när stark, byig vind råder. Även om vindstyrkeförändringarna inte är så plötsliga och så lcraﬁiga att de leder till ovan beskrivna scenaria, så kan i varje fall kraftiga svängningar i effektleveransen till nätet uppstå, vilket är föga önskvärt. c) Som tidigare nämnts, leder en minskning av skovelvinklarna till en minskning av turbinverkningsgraden, förutsatt att turbinen före skovelvinkelförändringen ställts in för maximal verkningsgrad. Detta gäller när vindstyrkan förblir konstant eller minskar och upphör att gälla vid ökande vindstyrka. Vid ökande vindstyrka leder en minskning av skovelvinklama först till en ökning av verkningsgraden, för att sedan börja minska, när skovelvinklama minskas ytterligare.In the event of a power limitation, on the other hand, a wind strength reduction of 3.5% - 45% is sufficient for a negative efficiency to be obtained in the event of a sudden gust of wind. The lowest percentages apply when strong winds prevail before the gust of wind. It is of course not possible to operate a wind turbine under such conditions that even a sudden reduction in wind speed of say 5% results in a negative efficiency. The logical consequence is that pitch-regulated wind turbines may need to be shut down when strong, gusty winds prevail. Even if the wind force changes are not so sudden and so rapid that they lead to the scenarios described above, in any case sharp fluctuations in the power supply to the network can occur, which is undesirable. c) As previously mentioned, a reduction of the vane angles leads to a reduction of the turbine efficiency, provided that the turbine is set for maximum efficiency before the vane angle change. This applies when the wind strength remains constant or decreases and ceases to apply with increasing wind strength. With increasing wind strength, a decrease in the vane angles first leads to an increase in the efficiency, and then begins to decrease, when the vane angles are further reduced.

Om en turbin som är föremål för effektbegränsning träffas av en plötslig vindstöt som medför att turbineffekten ökar kommer effektbegränsningen att söka motverka effektökningen genom att minska skovelvinklarna. Initialt erhålles då en ytterligare effektökning innan den önskade effektrninskningen infinner sig och detta kan i olyckliga fall medverka till överbelastning av generatorn. Även om effektökningen inte leder till överbelastning av generatorn så uppstår i varje fall en kraﬂzig ökning av till nätet avgiven elektrisk effekt vilket ger sig till känna som en spänningsökning om asynkrongenerator användes, ändring av eiïektfalctorn om synkrongenerator användes och frekvenssvängrtingar om vindkraítverket verkar på ett svagt nät.If a turbine that is subject to power limitation is hit by a sudden gust of wind that causes the turbine power to increase, the power limitation will seek to counteract the power increase by reducing the vane angles. Initially, a further power increase is obtained before the desired power reduction occurs and this can in unfortunate cases contribute to overloading of the generator. Even if the power increase does not lead to overloading of the generator, there is in any case a sharp increase in the electrical power delivered to the mains, which manifests itself as an increase in voltage if the asynchronous generator was used, change of the electric fan if synchronous generator was used and frequency oscillations if the wind turbine operates on a weak network. .

Det är således inte nödvändigt att vindstyrkeförändringar är så kraftiga, att de föranleder avställning av vindkraftverk för att problem skall uppstå - även mindre vindstyrkeförändringar kan skapa problem i form av kraﬁiga svängningar i avgiven elektrisk effekt. d) Vid pitchreglering styrs skovelvinklarna av den rådande vindstyrkan, men denna mäts ej kontinuerligt, eftersom en vindstyrkeförändring då skulle förorsaka en skovel- vinkeltörändring som tar viss tid att utföra; innan de nya skovelvinklama ställts in kan vindstyrkan ånyo ha ändrats och innan den skovelvinkeltörändring som derma nya vindstyrka föranleder har utförts eller kanske ens påbörjats, kan vindstyrkan på nytt ha 529 131 förändrats, resultatet blir att virrvarr uppstår i reglersystemet och följden blir ett evigt reglerande hit och dit.It is thus not necessary that changes in wind strength are so strong that they cause wind turbines to shut down in order for problems to arise - even minor changes in wind strength can create problems in the form of sharp fluctuations in the given electrical power. d) In pitch control, the vane angles are controlled by the prevailing wind force, but this is not measured continuously, as a change in wind speed would then cause a vane angle change that takes some time to perform; before the new paddle angles are set, the wind speed may have changed again and before the paddle angle change caused by this new wind speed has been performed or perhaps even started, the wind strength may have changed again 529 131, the result is that turbulence occurs in the control system and the result is an eternal regulating hit and there.

Därför har man valt att i stället mäta vindstyrkan interrnittent och automatiken ställer då in de skovelvinklar som är lämpliga vid mättillfället.Therefore, it has been chosen to instead measure the wind strength internally and the automation then sets the paddle angles that are suitable at the time of measurement.

Nackdelen med denna metod är, att automatiken hålls ovetande om en plötslig vind- styrkeförändríng tills nästa mättilllälle inträffar och detta i förening med den för- hållandevis långsamma skovelvridningen gör, att systemet reagerar trögt på plötsliga vindstyrkeförändringar, med åtföljande risk för överbelastning av generatorn eller negativ verkningsgrad. 5) Svängning av turbinen ”ur vinden”, dvs. svängning av turbinhuset så att ttrrbinaxeln inte är parallell med vindriktrringen.The disadvantage of this method is that the automation is kept unaware of a sudden change in wind speed until the next measurement occurs and this in combination with the relatively slow vane rotation means that the system reacts sluggishly to sudden wind changes, with the attendant risk of overloading the generator or negative efficiency. 5) Oscillation of the turbine "out of the wind", ie. pivoting of the turbine housing so that the turbine shaft is not parallel to the wind direction ring.

Vid svängning av turbinen ”ur vinden” minskar den effektiva víndstyrka som träffar turbinen och blir teoretiskt = 0 vid svängning 90”.When turning the turbine "out of the wind", the effective wind force that hits the turbine decreases and becomes theoretically = 0 when turning 90 ".

Tyvärr torde detta endast inträffa i teorin, i verkligheten åtföljs en vindstyrkeändring ofta av en ändring av vindriktningen och särskilt vid stora rrtsvängningsvirrldar föreligger risk för att vinden kan träffa turbinen från läsidan, så att turbinen slår back.Unfortunately, this should only occur in theory, in reality a change in wind speed is often accompanied by a change in wind direction and especially in large rotational oscillations there is a risk that the wind can hit the turbine from the reading side, so that the turbine backs up.

I övrigt uppträder i stort sett samma nackdelar vid denna regleringsmetod som de som ﬁamgår av pkt (4) ovan, utsvängning av turbinhus går ännu långsammare än ändring av skovelvinklar, med risk för ännu större och långvarigare svängningar i avgiven effekt än vid pitchreglering.In other respects, the same disadvantages occur with this control method as those used in point (4) above, swinging out turbine housings is even slower than changing vane angles, with the risk of even larger and longer-lasting fluctuations in output power than with pitch control.

Belastningen av trn-binskovlarna när de beﬁnner sig på lovartsidan av turbinaxeln skiljer sig från belastningen när de befinner sig på läsidan, detta medför en pulserande belastningstyp som kan leda till utmattningsbrott, särskilt vid stora turbiner. Därför har denna regleringsmetod endast funnit tillämpning hos mindre turbiner. Även andra metoder för att hindra överbelastning av generatorn vid stark vind existerar, ex-vis genom att förse turbinhjulet med luﬁbromsar, företrädesvis monterade vid skoveltopparna, samt mekanisk bromsning av generatoraxeln under den tidsperiod när minskning av skovelvinklarna, orsakade av en plötslig vindstyrkeökning pågår, detta sista vid pitchreglering.The load of the trn bin blades when they are located on the right side of the turbine shaft differs from the load when they are on the read side, this results in a pulsating load type that can lead to fatigue failure, especially in large turbines. Therefore, this control method has only found application in smaller turbines. Other methods of preventing overload of the generator in strong winds also exist, for example by providing the turbine wheel with lu ﬁ brakes, preferably mounted at the vane tops, and mechanical braking of the generator shaft during the period of reduction of the vane angles, caused by a sudden increase in wind force. last in pitch regulation.

Sådan mekanisk nödbromsning skyddar visserligen generatorn, men minskar inte turbineffekten, varför turbin, torn, kraﬁöverföring man. måste konstrueras för att hållfasthetsrnässigt klara en effekt, som är större än den maximalt tillåtna generatoreffekten.Such mechanical emergency braking does protect the generator, but does not reduce the turbine power, which is why the turbine, tower, power transmission are required. must be designed to withstand a power greater than the maximum permissible generator power in terms of strength.

Mekanisk nödbromsning kan inte skydda mot kraftiga effektminskningar och eventuell negativ verkningsgrad vid plötsliga vindstyrkerrrinskningar, utan detta problem kvarstår oförändrat.Mechanical emergency braking cannot protect against strong power reductions and possible negative efficiency in the event of sudden wind force reductions, but this problem remains unchanged.

Kommersiella vindkraftverk är i regel utrustade med asynkrongeneratorer i stf. synkron- generatorer. Detta orsakas bLa. av att plötsliga vindstötar kraftigt ökar påkärmingarna i lcraftöverföringen, med ökade kontaktkraﬁer på drevens kuggﬂanker och ökade böjspärmingar i kuggroten som resultat. Asynlcmngeneratorers varvtal är till viss grad effektberoende och en plötslig vindstöt leder därför till en varvtalsökning, man kan säga att asynlcrongeneratorn uppvisar en viss elasticitet, som minskar påkänningarrra hos kraftöverföringen.Commercial wind turbines are usually equipped with asynchronous generators in stf. synchronous generators. This is caused bLa. due to the fact that sudden gusts of wind greatly increase the stresses in the force transmission, with increased contact forces on the gear tooth anchor and increased bending stresses in the tooth root as a result. The speed of asynchronous generators is to some extent power dependent and a sudden gust of wind therefore leads to an increase in speed, it can be said that the asynchronous generator exhibits a certain elasticity, which reduces the stresses of the power transmission.

Synkrongeneratorer saknar denna elasticitet och följaktligen har asynlrrongeneratorerna en viss fördel i detta hänseende. Önskvärt hade varit med en turbinkonstruktion som möjliggör omedelbar omställning av skovelvinklarna vid plötsliga vindstyrkeförändringar, så att turbineffekten aldrig överstiger 529 131 generatorns bromsfönnåga/mârkeffekt vid plötsliga vindstyrkeökningar och där det inte föreligger någon risk för negativ verkningsgrad vid plötsliga vindstyrkeminskningar. Detta skulle onödiggöra en bromskonstruktion, dimensionerad för att ta hand om eﬁektöverskott vid pitchreglering, turbin, tom och kraﬁöverföring skulle inte behöva dimensioneras ñr att tåla en effekt, som är för stor för att tillföra generatom och turbinskovlarna skulle kunna utföras slankare för erhållande av högre verkningsgrad.Synchronous generators lack this elasticity and consequently the asynchronous generators have a certain advantage in this respect. It would have been desirable to have a turbine design that enables immediate adjustment of the vane angles in the event of sudden changes in wind speed, so that the turbine power never exceeds the generator's braking power / rated power in the event of sudden wind increases and where there is no risk of negative efficiency. This would make a brake structure unnecessary, dimensioned to take care of excess power during pitch control, turbine, empty and power transmission would not need to be dimensioned to withstand an effect that is too large to supply the generator and the turbine blades could be made slimmer to obtain higher efficiency. .

Det är uppenbart, att en sådan turbinkonstruktion skulle möjliggöra billigare och effektivare vindkraftverk.It is obvious that such a turbine construction would enable cheaper and more efficient wind turbines.

Som ytterligare bonus skulle den omedelbara omställningen av skovelvifnklarna medföra, att de kraftiga variationerna i avgiven elektrisk effekt vid plötsliga vindstyrkeökningar skulle upphöra, till båmad för dem, som har till uppgift att städse leverera ström med stabil spänning, eífektfaktor och frekvens och deras kunder.As an additional bonus, the immediate conversion of the vane angles would mean that the sharp variations in the delivered electric power in the event of sudden increases in wind speed would cease, for those who have the task of constantly supplying current with stable voltage, power factor and frequency and their customers.

Här presenterade uppfinning avser en konstruktion som möjliggör detta, den ”mornentstyrda axialmrbinen”.The invention presented here relates to a construction which enables this, the "morning-driven axial frame".

Momentstyrda turbiner kännetecknas av följande: Turbinens rotation överförs till efterföljande utväxlingsanordning, i regel en växellåda, av en vridmomentsberoende kraﬁöverföringsanordning Utväxlingsanordningens (växellådans) ingående axel övergår framför utväxlingsanordningen (växellådan) från att utgöras av en normal massiv axel till att utgöras av ett rör eller arman hålprofl. I hålproﬁlens främre ände (turbinänden) finns ett koniskt kugghjul (kronhjul) som utgör en del av en vinkelväxel fast monterat. Radiellt från turbimiavet utgår turbinskovlarna . Turbinskovlarnas inre ände är försedd med koniska kugghjul (pinjonger) som griper in i vinkelväxelns kronhjul.Torque-controlled turbines are characterized by the following: The rotation of the turbine is transmitted to the following gear device, usually a gearbox, by a torque-dependent power transmission device. The input shaft of the gearbox (gearbox) transitions in front of the gearbox (gearbox) from being a shaft to a normal solid shaft. hole prof. In the front end of the hole profile (turbine end) there is a bevel gear (crown wheel) which forms part of an angular gear fixed. The turbine blades start radially from the turbine hub. The inner end of the turbine blades is provided with bevel gears (pinions) which engage in the crown gear of the bevel gear.

Kraﬁöverföringen turbin-växellåda utgöres av en torsionsstav eller annan ﬁädrande anordning, monterad inuti eller i anslutning till hálproﬁlen och någonstans utefter torsionsstavens längd överförs turbinens vridande moment till utväxlingsanordningens ingående axel eller till dess rörforrniga (hålproﬁl) förlängning. Om ”annan fjädrande anordning” användes i st.f. torsionsstav, överförs det vridande momentet via den fjädrande anordningen även i detta fall till växellådans ingående axel eller till hålproﬁlen.The turbine gearbox transmission consists of a torsion bar or other resilient device, mounted inside or adjacent to the half-shaft and somewhere along the length of the torsion bar, the rotating torque of the turbine is transmitted to the input shaft of the gear unit or to its tubular extension. If "other resilient device" was used in st.f. torsion bar, the rotating torque is transmitted via the resilient device also in this case to the input shaft of the gearbox or to the hollow profile.

Om turbinens rotation överförs direkt till generatom utan mellanliggande utväxlingsanordning sammanfogas hålproﬁlen direkt med generatorns ingående axel.If the rotation of the turbine is transmitted directly to the generator without an intermediate gear device, the hole profile is joined directly to the input shaft of the generator.

Pigg 1: Momentstyrd axialturbin med fast ﬁäderkonstant och fast modiﬁeringsvinkel. 1: turbinskovlar 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 5: torsionsstav 6: hålproﬁl 7: utväxlingsanordningens (växellådans) ingående axel 8: utväxlingsanordriing (växellåda) X = vindriktriing Y = skovelvridning Z = turbinens rotationsriktriíng Torsionsstavens (den fjädrande anordningens) egenskaper karakteriseras av íjäderkonstanten k, där ett stort värde på k innebär styv torsionsstav (styv fjädrande anordning), ett lågt värde på k innebär mjuk torsionsstav (mjuk ﬁädrande anordning). 529 131 Vinkelväxelns konstruktion gör att det av turbinen alstrade vridande momentet kommer att överföras till utväxlingsanordningen (växellådan) eller om utvâxlingsanordning saknas direkt till generatorn via torsionsstaven (den fjädrande anordningen).Stud 1: Torque controlled axial turbine with fixed spring constant and fixed modification angle. 1: turbine blades 2: crown wheels 3: pinions 4: outer turbine hub 5: torsion bar 6: hole profile 7: input shaft of the gear unit (gearbox) 8: gear unit (gearbox) X = wind direction Y = vane rotation Z = turbine rotation direction (torque) is characterized by the spring constant k, where a large value of k means rigid torsion bar (rigid resilient device), a low value of k means soft torsion bar (soft ﬁ resilient device). 529 131 The design of the bevel gearbox means that the torque generated by the turbine will be transmitted to the gear unit (gearbox) or if the gear unit is missing directly to the generator via the torsion bar (the spring device).

Vid vindstilla uppträder inget vridmoment, ingen vridning av turbinskovlarna äger rurn och skoveltoppama bildar då stigningsvinkeln C relativt rotoraxeln. Vinkeln C benämns modiﬁeringsvinkel.When there is no wind, no torque occurs, no rotation of the turbine blades owns the urn and the vane tops then form the pitch angle C relative to the rotor shaft. Angle C is called the modification angle.

När vind blåser, uppstår ett vridande moment hos turbinen, som påverkar den momentberoende kraftöverföringen. Detta vridande moment motverkas av generatorns motriktade vridande moment och resultatet blir att torsionsaxeln torderas (den fjädrande anordningen vrids), en vridning uppstår hos det yttre turbinnavet relativt hålproﬁlen och denna vridning överförs via vinkelväxeln till en vridning av turbinskovlarna.When wind blows, a torsional moment occurs in the turbine, which affects the moment-dependent power transmission. This rotating torque is counteracted by the counter-rotating torque of the generator and the result is that the torsion shaft is twisted (the resilient device is rotated), a rotation occurs at the outer turbine hub relative to the hollow profile and this rotation is transmitted via the angular gear to a rotation of the turbine blades.

Avgörande för storleken av turbinskovlarnas vridning är det vridande momentets storlek, därav benämningen ”momentstyrd axialturbin”. Här gäller: 1' = M/k + C där 't = den av det vridande momentet M orsakade skovelvridningsvinkeln M = turbínens vridande moment Såvida inte turbínens varvtal ändras, ex-vis p.g.a. överbelastning eller avställning, innebär en ökning av det vridande momentet alltid en ökning av effekten; detta i sin tur förutsätter vid normal drift en ökning av vindstyrkan.Decisive for the size of the turbine blades' rotation is the size of the rotating torque, hence the name "torque-controlled axial turbine". Here applies: 1 '= M / k + C where' t = the angle of rotation of the vane M caused by the rotating torque M = the rotating torque of the turbine Unless the turbine speed changes, eg due to overload or shutdown, an increase in the torque always means an increase in the power; this in turn presupposes an increase in wind strength during normal operation.

Höga vindstyrkor leder således vid normal drift till stor vridning av turbinskovlarna, låga vindstyrkor medför liten förändring av skovelvinklarna. Detta är ett aerodynamiskt sett mycket önskvärt uppförande hos en víndturbin.High wind forces thus lead to large rotation of the turbine blades during normal operation, low wind forces lead to little change in the blade angles. This is an aerodynamically highly desirable behavior of a wind turbine.

Vid en plötslig vindstöt ändras skovelvinklarna momentant, det ökade vridande momentet leder till ökad torsion hos torsionsstaven (vridning av den ﬁädrande anordningen) och i samma ögonblick till vridning av turbinskovlania, vilket medför omedelbar anpassning av turbínens verkningsgrad och den kraftiga plötsliga effektökning som kan uppstå hos pitchreglerade turbiner under den tid skovelvinklarna ställs om, uteblir.In the event of a sudden gust of wind, the vane angles change momentarily, the increased torque leads to increased torsion of the torsion bar (rotation of the ﬁ spring device) and at the same time to rotation of the turbine vane, which results in immediate adjustment of the turbine efficiency and the sharp sudden power increase. pitch-regulated turbines during the time the vane angles are adjusted, are absent.

Effektöverskott under det korta moment skovelvinklarna ställs om hos en momentstyrd turbin tillförs i huvudsak inte generatorn utan lagras i form av elastisk energi hos torsionsstaven (den fjädrande anordningen). Vid minskning av vindstyrkan frigörs denna elastiska energi som då tillgodogörs generatorn.Excess power during the short torque the blade angles are adjusted in the case of a torque-controlled turbine, the generator is not mainly supplied but is stored in the form of elastic energy in the torsion bar (the resilient device). By reducing the wind strength, this elastic energy is released, which is then utilized by the generator.

Kurvan för avgiven effekt vid plötsliga vindstyrkeökningar blir därför mycket jämnare för momentstyrda turbiner än för pitchreglerade turbiner, mindre variationer i eñektfaktorn vid drift med synkrongeneratorer och jämnare spänning vid asynkrongeneratordrift blir resultatet.The curve for output power at sudden wind strength increases is therefore much smoother for torque-controlled turbines than for pitch-regulated turbines, smaller variations in the power factor when operating with synchronous generators and more even voltage during asynchronous generator operation are the result.

Den snabba reaktionen vid skovelvínkelomställning för momentstyrda turbiner innebär även, att man vid plötsligt ökad vindstyrka inte riskerar avlösning på turbinskovlamas läsida.The rapid reaction during blade angle adjustment for torque-controlled turbines also means that in the event of a sudden increase in wind strength, there is no risk of loosening on the reading side of the turbine blades.

Av ovan presenterade formel framgår, att skovlarnas vridningsvinkel 'c också är beroende av ijäderkonstanten k och modiﬁeringsvinkeln C. Momentstyrda turbiners egenskaper kan anpassas i den riktning man önskar genom val av apparatkonstanterna k och C. De kan vara fast utställda, manuellt inställbara under drift, eller automatiskt inställbara under drift.From the formula presented above it appears that the rotation angle 'c of the vanes also depends on the spring constant k and the modification angle C. Torque controlled turbine properties can be adjusted in the desired direction by selecting the device constants k and C. They can be fixed, manually adjustable during operation. or automatically adjustable during operation.

Med fast inställd ﬁäderkonstant och modiﬁeringsvinkel kan en kraftig ñrbättring (2-4 ggr) av tåligheten avseende plötsliga vindstötar uppnås järnfört med pitchreglerade turbiner, samtidigt som levererad effekt inom ett stort vindstyrkeintervall är bättre än 99 % av vad som kan uppnås med pitchreglerade turbiner.With a fixed spring constant and modification angle, a sharp improvement (2-4 times) of the resistance to sudden gusts can be achieved ironed with pitch-regulated turbines, while delivered power within a large wind speed range is better than 99% of what can be achieved with pitch-regulated turbines.

Demia typ av mornentstyrda axialtlirbiner kräver ingen tillsatsenergi för att utföra skovelvrídningen (passiv skovelvinkelreglering). 529 151 Verkningsgraden för denna turbintyp avtar avsevärt vid höga vindstyrkor, vilket i förening med den förbättrade vindstötståligheten innebär att man kan låta sig nöja med en mindre generator och klenare konstruktionselement än vid pitchreglering.This type of morning-controlled axial turret requires no additional energy to perform the blade rotation (passive blade angle control). 529 151 The efficiency of this type of turbine decreases considerably at high wind speeds, which in combination with the improved wind impact resistance means that you can be satisfied with a smaller generator and leaner construction elements than with pitch control.

Eﬁektbegränsning kan endast åstadkommas genom att delvis svänga turbinen ”ur vinden”, ej heller kan turbinskovlarna ﬂöjlas hos denna turbintyp, varför även avställning måste ske genom att svänga turbinen ”ur vinden”.Power limitation can only be achieved by partially swinging the turbine "out of the wind", nor can the turbine blades be looped with this type of turbine, so shutdown must also take place by swinging the turbine "out of the wind".

Momentstyrda turbiner med fast inställd modiﬁeringsvinkel och automatiskt inställbar ijäderkonstant kan programmeras så att maximal verkningsgrad kan erhållas för alla vindstyrkor utom för extremt lätta vindar. Regleringen av ﬁäderkonstanten sker på så sätt att på torsionsstaven finns anbragt en slid som under drift kan förflyttas längs torsionsstaven.Torque-controlled turbines with a fixed setting modification angle and automatically adjustable spring constant can be programmed so that maximum efficiency can be obtained for all wind strengths except for extremely light winds. The ﬁ spring constant is adjusted in such a way that a slide is arranged on the torsion bar which can be moved along the torsion bar during operation.

Sliden är ej vridbar relativt hålproﬁlen eller torsionsstaven. Förﬂyttningen sker med hjälp av gängstänger eller kuggstänger och drivkälla är en eller ﬂera el. motorer, monterade på eller inuti hålpnoﬁlen. El. motorn (motorerna) får ström från en kollektor, som monterats på utväxlingsanorclningens (växellådans) ingående axel, ej utritad i ﬁgurema.The slide is not rotatable relative to the hole profile or the torsion bar. The connection is made with the help of threaded rods or racks and the drive source is one or two of your electricity. motors, mounted on or inside the auxiliary pin. El. the motor (s) receives power from a collector mounted on the input shaft of the gear unit (gearbox), not drawn in the guras.

Torsionsstavens tjädrande del kan på så sätt förkortas eller förlängas, vilket medför ändrat värde på tjäderkonstanten k. Automatiken verkar härvid normalt så, att sliden stannar vid det ställe på torsionsstaven, där maximal elïekt erhålles.The tethering part of the torsion bar can thus be shortened or lengthened, which entails a change in the value of the capercaillie constant k. The automation here normally operates so that the slide stops at the point on the torsion bar where maximum electricity is obtained.

Pigg; 2: Momentstyrd axialturbin med fast inställd modiﬁeringsvinkel och automatiskt inställbar tjäderkonstant. 1: turbinskovlar 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 5: torsionsstav 6: hålproﬁl 7: utväxlingsanordningens (växellådans) ingående axel 8: utväxlingsanordning (växellåda) 9: gängstänger 10: slid 1 1: el. motorer med utväxlingsanordrring för vridning av gängstänger X = vindriktrling Y = skovelvridning Z = turbinens rotationsﬁktning Skovelvinkelregleringen sker här i två steg: Först ändras skovelvinklarna momentant utan att tillsatsenergi behöver tillföras (passiv skovelvinkelregleriﬂg), 'därefter justeras skovelvinklarna genom ändring av ﬁäderkonstanten. Ändringen av ﬁäderkonstanten kräver tillsatsenergi (aktiv skovelwrinkelreglering).Alert; 2: Torque-controlled axial turbine with a fixed set modification angle and automatically adjustable capercaillie constant. 1: turbine blades 2: crown wheels 3: pinions 4: outer turbine hub 5: torsion bar 6: hole profile 7: input shaft of the gear unit (gearbox) 8: gear device (gearbox) 9: threaded rods 10: slide 1 1: el. motors with gear arrangement for turning threaded rods X = wind direction Y = blade rotation Z = rotation of the turbine The blade angle control is done here in two steps: First the blade angles are changed momentarily without the need for additional energy (passive blade angle control ﬂ g), then the adjusters are adjusted. Changing the ﬁ spring constant requires additional energy (active vane angle control).

Denna turbintyp uppvisar förvånansvärda egenskaper. Vid normala vindstyrkor är vindstötståligheten cza 2 ggr större än för momentstyrda turbiner med fast inställd ijäderkonstant och modiﬁeringsvinkel, ökad vindstyrka medför alltmer ökad vindstötstålighet, som vid höga vindstyrkor kan uppnå extremt höga värden; ex-vis kan en turbin som konstruerats för en optimal vindstyrka av 10 m/s, men som drivs vid 20 m/s, vid denna vindstyrka klara en plötslig vindstöt på 64 m/s utan att generatorn överbelastas! Ej heller hos denna turbintyp kan turbinskovlarna ﬂöjlas varför avställning måste ske genom att svänga turbinen ”ur vinden”. 529 131 Momentstyrda turbiner med fast inställd fjäderkonstant och automatiskt reglerad modiﬁeringsvinkel kan programmeras tör maximal effekt vid samtliga vindstyrkor förutom i intervallet 0 - 3 rn/s. Modiñeringsvinkeln regleras så, att någonstans längs torstonsstaven (eller bakom den fjädrande anordningen), förankrad i hålproﬁlen, ﬁnns en snäckväxel eller liknande, som m.hj.a. en eller ﬂera elektriska motorer kan vrida torsionsstaven (den fjädrande anordningen). Denna vridning leder till att modiﬁeringsvinkeln C ändras och turbinskovlarna vrids, vilket medför en förändring av turbinens verkningsgrad. Autornatiken verkar här normalt så, att modiﬁeringsvinkeln ställs in så att maximal effekt erhålles. Även här sker skovelvinkelregleringen i två steg, ett passivt steg följt av ett aktivt steg när modiﬁeringsvinkeln Pigg 3: Momentstyrdl axialturbin med fast inställd fjäderkonstant och automatiskt inställd modiﬁeringsvinkel. 1: turhinskovlar 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 5: torsionsstav 6: hålproﬁl 7: utväxlingsanordningens (växellådans) ingående axel 8: utväxlingsanordning (växellåda) 12: el. motor l 3 : snäckväxel X = vindriktning Y = skovelvridning Z = turbinens rotationsriktning Snäckväxelanordningen kan utföras törskjutbar längs torsionsstaven och hålprofilen, därigenom kan torsionsstavens fjädrande längd varieras, detta kan utföras manuellt eller automatiskt. Vid förändring av torsionsstavens fjädrande längd ändras även fjäderkonstanten k varvid vindstötståligheten förändras. Vid en väderprognos som utlovar ltraﬁig, byig vind kan man alltså ställa ner värdet på k för att erhålla hög vindstötstålighet. Man kan även, om automatisk förskjutning av snäckväxeln installerats, koppla derma automatik till vindstyrkemämingen på så sätt, att när växlande stark vind indikeras, ställs värdet på k automatiskt ner. Omvänt ställer automatiken upp värdet på. k när lufthavet lugnar sig.This type of turbine exhibits surprising properties. At normal wind strengths, the wind impact resistance is about 2 times greater than for torque-controlled turbines with a fixed wind constant and modification angle, increased wind strength leads to increasingly increased wind impact resistance, which at high wind speeds can achieve extremely high values; for example, a turbine designed for an optimal wind speed of 10 m / s, but operated at 20 m / s, can withstand a sudden gust of 64 m / s at this wind speed without overloading the generator! Even with this type of turbine, the turbine blades can not be looped, which is why shutdown must take place by swinging the turbine "out of the wind". 529 131 Torque-controlled turbines with a fixed spring constant and automatically regulated modification angle can be programmed for maximum power at all wind strengths except in the range 0 - 3 rn / s. The modulation angle is regulated so that somewhere along the torston rod (or behind the resilient device), anchored in the hole profile, there is a worm gear or the like, which m.hj.a. one or ﬂ your electric motors can turn the torsion bar (the resilient device). This rotation leads to the modification angle C being changed and the turbine blades being rotated, which results in a change in the efficiency of the turbine. The automation here normally operates in such a way that the modification angle is set so that maximum power is obtained. Here, too, the vane angle control takes place in two steps, a passive step followed by an active step when the modification angle Stud 3: Torque-controlled axial turbine with a fixed set spring constant and automatically set modification angle. 1: turbine blades 2: crown wheels 3: pinions 4: outer turbine hub 5: torsion bar 6: hole profile 7: input shaft of the gearbox (gearbox) 8: gearbox (gearbox) 12: el. engine l 3: worm gear X = wind direction Y = vane rotation Z = direction of rotation of the turbine The worm gear device can be made slidable along the torsion bar and the hole profile, whereby the resilient length of the torsion bar can be varied, this can be done manually or automatically. When changing the resilient length of the torsion bar, the spring constant k also changes, whereby the wind impact resistance changes. In the event of a weather forecast that promises a light, gusty wind, you can thus lower the value of k to obtain high wind resistance. It is also possible, if automatic displacement of the worm gear is installed, to automatically connect this to the wind speed measurement in such a way that when changing strong winds are indicated, the value of k is automatically set down. Conversely, automation sets the value to. k when the airport calms down.

Pigg 4: Momentstyrd axialturbin med automatiskt inställbar ﬁäderkonstant och automatiskt inställbar modiﬁeringsvinkel. 1: turbinskovlar 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 5: torsionsstav 6: hålproﬁl 7: utväxlingsanordningens (växellådans) ingående axel 8: utväxlingsanordning (växellåda) 9: gängstänger ll: el. motorer med utväxlingsanordning för vridning av gängstänger 529 131 1 2: el. motor 1 3: snäckväxel 14: stötdämpare X = vindriktning Y = skovelvridning Z = turbinens rotationsriktriing Vid överföring av stora effekter krävs av hållfasthetsskäl en torsionsstav med stor tvärsnittsyta, vilket i sin tur medför att torsionsstaven blir styv med högt k-värde. För att kompensera för detta måste torsionsstaven göras lång, vilket inte är särskilt konstruktionsmässigt eller estetiskt tilltalande, ekonomiskt fördelaktigt eller praktiskt.Stud 4: Torque-controlled axial turbine with automatically adjustable spring constant and automatically adjustable modulation angle. 1: turbine blades 2: crown wheels 3: pinions 4: outer turbine hub 5: torsion bar 6: hole profile 7: input shaft of the gearbox (gearbox) 8: gearbox (gearbox) 9: threaded rods ll: el. motors with gear unit for turning threaded rods 529 131 1 2: el. engine 1 3: worm gear 14: shock absorber X = wind direction Y = vane rotation Z = turbine direction of rotation When transmitting large effects, a torsion bar with a large cross-sectional area is required for strength reasons, which in turn causes the torsion bar to be stiff with a high k-value. To compensate for this, the torsion bar must be made long, which is not very design or aesthetically pleasing, economically advantageous or practical.

Torsionsstavens längd kan kortas avsevärt utan att k-värdet ökar genom att den utförs i höghållfast material och genom att en tvärsnittsyta med låg sektionsmodul för vridstyvheten väljs, eller också kan kraftövertöringen kortas drastiskt genom att som fjädrande anordning väljs en utdragen spiralﬁäder eller en platt spiraltjäder i stﬁ en torsionsstav.The length of the torsion bar can be shortened considerably without increasing the k-value by making it in high-strength material and by selecting a cross-sectional area with a low sectional modulus for torsional rigidity, or the force transmission can be drastically shortened by selecting an elongated coil spring or a flat coil spring a torsion bar.

Figgg 5: Momentstyrd axialtnrbín med fast inställd tjäderkonstant och automatiskt inställd modiﬁeringsvinkel, där den ﬁädrande anordningen utgörs av en platt spiralﬁäder. l: turbinskovlar 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 6: hålproﬁl 7: utväxlingsanordningens (växellâdans) ingående axel 8: utväxlingsanordning (växellåda) 12: el. motor 13: snäckväxel 15: tjäderbox 16: tjädrande element i form av en platt spiralﬁäder X = vindriktning Y = skovelvridning Z = turbinens rotationsriktning Momentstyrda axialtttrbiner där det ﬁädrande elementet utgörs av en utdragen spiralﬁäder eller en platt spiralﬁ äder kan inte utan stora svårigheter utföras med inställbar ﬁäderkonstant. Även med fast inställd ﬁäderkonstant uppvisar denna turbintyp, med torsionsstav eller annan typ av fjädrande anordning, intressanta egenskaper. Vindstötståligheten är mycket god, i storleksordningen 50 - 60 % vid normala och något förhöjda vindstyrkor, vid höga vindstyrkor 60 - 70 %.Fig. 5: Torque-controlled axial torque with fixed set capercaillie constant and automatically set modification angle, where the resilient device consists of a flat spiral spring. l: turbine blades 2: crown wheels 3: pinions 4: outer turbine hub 6: hole profile 7: input shaft of the gear unit (gearbox) 8: gear unit (gearbox) 12: el. engine 13: worm gearbox 15: capercaillie box 16: capillary element in the form of a flat spiral ﬁ spring X = wind direction Y = vane rotation Z = turbine direction of rotation Torque controlled axial turbines where the ﬁ spring element consists of an extended spiral ﬁ spring or a flat spiral ﬁ spring can not be performed without great difficulty adjustable der spring constant. Even with a fixed ﬁ spring constant, this type of turbine, with a torsion bar or other type of resilient device, has interesting properties. Gust resistance is very good, in the order of 50 - 60% at normal and slightly elevated wind strengths, at high wind strengths 60 - 70%.

En dylik turbin, som drivs vid 20 m/s, kan alltså klara av en plötslig vindstöt med en styrka av cza 33 rn/s utan att generatom överbelastas.Such a turbine, which is operated at 20 m / s, can thus withstand a sudden gust of wind with a strength of about 33 rn / s without overloading the generator.

Det anmärkningsvärda är, att denna vindstötstålighet kan erhållas med en så liten säkerhetsmarginal som 12 %. Man kan alltså vid kontinuerlig drift ta ut upp till 88 % av generatorns maximala effekt utan att riskera att en plötslig vindstöt överbelastar generatorn, förutsatt att vindstyrkan i vindstöten inte med mer än 50 - 70% överskrider den före vindstöten härskande vindstyrkan.The remarkable thing is that this gust can be obtained with a safety margin as small as 12%. Thus, during continuous operation, up to 88% of the generator's maximum power can be extracted without the risk of a sudden gust overloading the generator, provided that the wind force in the gust does not exceed the prevailing wind force by more than 50-70%.

Presenterade siffervärden på vindstötstålighet förutsätter, om inte annat särskilt anges, att generatorns maximala bromstörmåga/märkströmsnivå uppgår till 5 ggr turbinens optimala 529 131 t ll effekt, samt att generatorn är en synkrongenerator.. Om man har en mindre generator, så blir självfallet vindstötståligheten mindre än de här redovisade siffervärdena, I texten förekommer på några ställen uttrycket ”vid normal drift”. Här åsyftas drift där maximal effekt eftersträvas. Detta är inte alltid möjligt, vid alltför stark vind måste eiïektuttaget begränsas och när en sådan effektbegränsning tillämpas, leder självfallet ytterligare ökad vindstyrka inte till ökad eﬁekt och ökat vridmoment.Presented numerical values of wind resistance presuppose, unless otherwise stated, that the generator's maximum braking power / rated current level amounts to 5 times the turbine's optimal 529 131 t ll power, and that the generator is a synchronous generator. If you have a smaller generator, the wind resistance will be less. than the numerical values reported here, In the text the expression “during normal operation” appears in some places. This refers to operation where maximum power is sought. This is not always possible, in case of too strong a wind the power output must be limited and when such a power limitation is applied, of course further increased wind strength does not lead to increased power and increased torque.

Systemet med mornentstyrriing kan även utnyttjas vid effektbegränsning. Att minska turbinelïekten i en viss driftsítuation är ekvivalent med att minska turbinens verkningsgrad.The system with morning control can also be used for power limitation. Reducing the turbine electricity in a certain operating situation is equivalent to reducing the efficiency of the turbine.

För momentstyrda turbiner med automatiskt reglerad fjäderkonstant är det så lyckligt, att vid små eller svagt negativa värden på C råder vid normal drift med undantag för vid mycket lätta vindar ett monotont samband mellan ﬁäderkonstant och vindstyrka på så sätt, att om man vill uppnå maximal verkningsgrad efter en vindstyrkeökning så skall värdet på ﬁåderkonstanten ökas. Ökningen av fjäderkonstanten fortgår till dess att effektökningen upphör. Omvänt förhåller det sig vid en vindstyrkeminskning; då måste ﬁäderkonstanten minskas för att uppnå maximal verkningsgrad och minskningen av fjäderkonstanten får fortgå till dess att effektökningen upphör.For torque-controlled turbines with automatically regulated spring constant, it is so fortunate that with small or slightly negative values of C, during normal operation, with the exception of very light winds, there is a monotonous relationship between ﬁ spring constant and wind strength in such a way that if you want to achieve maximum efficiency after an increase in wind speed, the value of the ﬁ vein constant must be increased. The increase of the spring constant continues until the increase in power ceases. The reverse is the case with a decrease in wind strength; then the ﬁ spring constant must be reduced to achieve maximum efficiency and the reduction of the spring constant must continue until the power increase ceases.

Principen för programmering av den automatiska ﬁäderkonstanten vid normal drift blir synnerligen enkel: Ökad vindstyrka -> öka fjäderkonstanten till dess effektökningen upphör Minskad vindstyrka -> minska ijäderkonstanten till dess efïektökningen upphör Vid effektbegränsning blir förhållandena lite annorlunda. Effektbegrånsning måste tillämpas, när vindstyrkan börjar bli så hög, att generatom riskerar att överbelastas. Den vindstyrka, där effektbegränsning måste börja tillämpas, kallas här för kritisk vindstyrka. Vid överkritísk vindstyrka måste därför åtgärder vidtagas för att nedbringa effekten till en acceptabel nivå, den kritiska etïektnivån. Detta sker genom minskning av skovelvinklarna till dess kritisk effektnivå erhålles. För vindturbiner av den här aktuella typen är detta ekvivalent med en minskning av fjäderkonstariten. instruktionen till automatiken vid överkritisk drift lyder följaktligen: Minska tjäderkonstanten till dess att kritisk effektnivå erhålles.The principle for programming the automatic spring constant during normal operation becomes extremely simple: Increased wind force -> increase the spring constant until the power increase ceases Reduced wind force -> decrease the spring constant until the power increase ceases With power limitation, the conditions are slightly different. Power limitation must be applied when the wind speed starts to become so high that the generator risks being overloaded. The wind strength, where power limitation must begin to be applied, is here called critical wind strength. In the case of supercritical wind strength, measures must therefore be taken to reduce the effect to an acceptable level, the critical etiquette level. This is done by reducing the vane angles until its critical power level is obtained. For wind turbines of this type, this is equivalent to a reduction of the spring constellation. the instructions for the automatic in supercritical operation are consequently as follows: Reduce the capercaillie constant until a critical power level is obtained.

Automatiken måste alltså förses med två olika uppsättningar instruktioner, en som gäller vid underkritisk elïektnivå när maximal verkningsgrad eftersträvas och en annan instruktion som gäller när generatoreffekten börjar bli överkritisk och effektbegränsriing måste tillämpas.The automation must therefore be provided with two different sets of instructions, one that applies at the subcritical electricity level when maximum efficiency is sought and another instruction that applies when the generator power begins to become overcritical and power limitation must be applied.

Nivån på den kritiska eñektnivån avgörs av turbinågaren, en stabil vädertyp med jämn vind motiverar en höjning av den kritiska effektnivân, medan omvänt ostadigt väder med byig vind bör föranleda en sänkning av den kritiska effektnivån.The level of the critical power level is determined by the turbine rider, a stable weather type with even wind justifies an increase in the critical power level, while reverse unstable weather with gusty wind should cause a decrease in the critical power level.

Det kan också vara så, att efterfrågan på el. energi är liten och att detta motiverar en begränsning av den levererade effekten. En sådan begränsning kan ﬁärrstyras från avnäinaren av el. energi eller automatnegleras om vindkraﬁverket exempelvis levererar ström till ett svagt nät och nätfrekvensen börjar visa tecken till att stiga eller om generatortemperaturen börjar bli obehagligt hög. Även för momentstyrda turbiner med automatiskt reglerad modiﬁeringsvinkel är förhållandet att det råder ett i stort sett monotont samband mellan vindstyrka och i detta fall modiﬁeringsvinkel när maximal verkningsgrad eftersträvas. I detta fall är sambandet monotont för små värden på k, dock inte för mycket lätta vindar. Lyckligtvis råkar det vara så, att små värden på k också ger mycket god vindstötstålighet. Liksom för den föregående turbintypen krävs två uppsättningar instruktioner till den automatiska modiﬁeringsvinkelregleringen, en som gäller vid underkritisk effekt och en annan som gäller vid överkrítisk effekt (effektbegränsning). Vid underkritisk effekt gäller ßljancle instruktioner: 529 131 12 Ökad vindstyrka -æ minska modiﬁeringsvinkeln till dess att effektökningen upphör Minskad vindstyrka -æ öka modifieringsvinkeln till dess att eﬁektökrringen upphör.It may also be the case that the demand for electricity. energy is small and that this justifies a limitation of the delivered power. Such a limitation can be styr scarred from the denier of electricity. energy or is automatically neglected if the wind turbine, for example, supplies power to a weak network and the network frequency begins to show signs of rising or if the generator temperature begins to become uncomfortably high. Even for torque-controlled turbines with automatically regulated modulation angle, the fact is that there is a largely monotonous relationship between wind speed and in this case modification angle when maximum efficiency is sought. In this case, the relationship is monotonous for small values of k, but not for very light winds. Fortunately, it happens to be the case that small values of k also give very good wind resistance. As with the previous turbine type, two sets of instructions are required for the automatic modification angle control, one that applies to subcritical power and another that applies to supercritical power (power limitation). In the case of subcritical power, the following instructions apply: 529 131 12 Increased wind speed -æ reduce the modification angle until the power increase ceases Decrease wind power -æ increase the modification angle until the e effect increase ceases.

Vid överkritisk eﬁekt (effektbegränsning) gäller: Öka modiﬁeringsvinkeln till dess att kritisk effektnivå uppnås.In the case of supercritical effect (effect limitation), the following applies: Increase the modification angle until a critical effect level is reached.

Grunderna för den automatiska skovelvinkelregleringen för momentstyrda axialturbiner är alltså enkla, vare sig avsikten är att uppnå maximal verkningsgrad eller att leverera en önskad eﬂektnivå. För att klara av skovelvinkelregleringen krävs dock att reglersystemet informeras om vindstyrkan. Därför måste turbinen förses med en vindmätare, som lämnar denna information till automatiken.The basics of the automatic vane angle control for torque-controlled axial turbines are thus simple, whether the intention is to achieve maximum efficiency or to deliver a desired power level. To cope with the vane angle control, however, it is required that the control system is informed about the wind strength. Therefore, the turbine must be equipped with an anemometer, which leaves this information to the automation.

Existerande vindrnâtriingssystem för vindturbiner består ofta av en vindmätare av typ roterande skålar, som monterats på gondolen på turbinens läsida. Denna typ av vindmätare är inte att rekommendera vad beträffar automatreglerade momentstyrda turbiner.Existing wind turbine systems for wind turbines often consist of an anemometer of the type rotating bowls, which is mounted on the gondola on the reading side of the turbine. This type of anemometer is not recommended for automatic torque controlled turbines.

När en luftström passerar genom en vindturbin ändrar den både hastighet och riktning.When an air stream passes through a wind turbine, it changes both speed and direction.

Strömningshastigheten minskar relativt den ostörda luftens och strömningsriktningen omlänkas på så sätt, att luftströmmen på turbinens läsida lämnar turbinen med en korkskruvsformad rörelse, vars rotationsriktning är motriktad turbinens rotationsriktning. En vindrnätare, som installeras på låsidan av en turbin kommer därför att utsättas för en luftström med en hastighet, som skiljer sig från den ostörda vindens och felvisning blir resultatet.The flow rate decreases relative to the undisturbed air and the flow direction is diverted in such a way that the air flow on the reading side of the turbine leaves the turbine with a corkscrew-shaped movement, the direction of rotation of which is opposite to the direction of rotation of the turbine. A wind grid, which is installed on the locking side of a turbine, will therefore be exposed to an air flow at a speed which differs from the undisturbed wind and error display will result.

Den för närvarande förhärskande typen av vindturbiner är försedd med tre turbinskovlar.The currently predominant type of wind turbine is equipped with three turbine blades.

Var och en av dessa tre skovlar kommer att minska luftens strömningshastighet och länka om dess strömningsriktrring. Luft som passerar genom turbinen med ett större avstånd till skovlarna utsätts för en mindre hastighetsminslcriing och ornlånkning än luft som passerar turbinen i en skovels omedelbara närhet. Följden blir att strömningshastigheten vid varje punkt på turbinens läsida kommer att pulsera, tre gånger per turbinvarv kommer strömningshastigheten att minska och varje gång kommer hastighetsminskningen att följas av en hastighetsökning.Each of these three vanes will reduce the flow rate of the air and redirect its flow directional ring. Air that passes through the turbine with a greater distance to the vanes is subjected to a smaller speed reduction and shortening than air that passes through the turbine in the immediate vicinity of a vane. As a result, the flow rate at each point on the read side of the turbine will pulsate, three times per turbine revolution the flow rate will decrease and each time the decrease in velocity will be followed by an increase in velocity.

För en automatreglerad momentstyrd turbin vore ett sådant mätresultat ytterst olämpligt, eftersom det skulle föra med sig, att skovelregleringsautomatiken sex gånger per turbinvarv helt i onödan skulle få ny instruktion från vindmätaren.For an automatically controlled torque-controlled turbine, such a measurement result would be extremely inappropriate, as it would mean that the automatic vane control six times per turbine revolution would completely unnecessarily receive new instructions from the anemometer.

Vad som behövs är ett vindmämingssystem som arbetar i så ostörd luﬁström som möjligt och som inte störs av turbinens rotation. Den mest ostörda strömningen i närheten av en vindturbin ﬁnns på lovartsidan av turbinnavets centrum, desto bättre ju längre framför (i riktning mot vinden) navcentrum mätpunkten befinner sig. Även på detta ställe råder inte helt ostörd strömming, på turbinens lovartsida uppstår ett övertryck som bromsar inkommande luft, varför även på lovartsidan strörnningshastigheten blir lägre än i ostörd luft. Dock, denna hastighetsminskning har minimum i turbinaxelns förlängning, avtar med avståndet till turbinen och uppvisar inga pulsationer orsakade av turbinens rotation.What is needed is a wind measurement system that works in as undisturbed air current as possible and that is not disturbed by the turbine's rotation. The most undisturbed flow in the vicinity of a wind turbine is located on the windward side of the center of the turbine hub, the better the further in front (in the direction of the wind) the hub center measuring point is. Also in this place there is no completely undisturbed herring, on the windward side of the turbine an overpressure arises which slows down incoming air, so even on the windward side the spreading speed is lower than in undisturbed air. However, this speed reduction has a minimum in the extension of the turbine shaft, decreases with the distance to the turbine and shows no pulsations caused by the rotation of the turbine.

De små felvisriingar som kan uppstå kan nästan helt kalibreras bort och rnåtvärdena är mer än tillräckligt noggranna för att styra skovelregleringsautornatiken.The small error deviations that can occur can be almost completely calibrated away and the current values are more than accurate enough to control the paddle control automation.

Den vindrnåtare som installeras ﬁamför turbinnavets centrum kan ex-vis utgöras av ett Pitotrör, ett Prandtlrör eller en miniatyraxialturbin.The wind turbine that is installed in front of the center of the turbine hub can for instance consist of a Pitot pipe, a Prandtl pipe or a miniature axial turbine.

Om interrnittent vindstyrkemätning tillämpas, så innebär detta inte att momentstyrda axialturbiner inte reagerar på vindstyrlceförändringar mellan mättillfållena, i motsats till t.ex. pitchreglerade turbiner. Den passiva skovelvinkelregleringen sover aldrig och kommer att skydda generatorn mot överbelastning p.g.a. plötsliga vindstyrkeökriingar även mellan mättillfallena.If intermittent wind strength measurement is applied, this does not mean that torque-controlled axial turbines do not react to wind strength changes between the measurement cases, in contrast to e.g. pitch-regulated turbines. The passive paddle angle control never sleeps and will protect the generator from overload due to sudden wind strength increases even between the measurement cases.

Momentstyrda turbiner med automatiskt reglerad modiﬁeringsvinkel kan ställas av på samma sätt som pitchreglerade turbiner. Efter avstållning uppstår inte några häftiga påkänningar på kraftövertöringen, eftersom momentstyrningen fortsätter att fungera även med 529 131 l3 fastbromsad generatoraxel och mjukt fångar upp plötsliga förändringar i vridmomentet orsakade av snedriktade vindbyar och turbulenser Regleringsmekanismen för rnomentstyrda turbiner utgörs av ett fjädrande system och som alltid vid fjädrande system ﬁnns risk för svängningsrörelser. De svängningar man här kan befara utgörs av oscillerande vridningsrörelser hos turbinskovlarna. För att förhindra sådana svängningsrörelser monteras stötdämpare mellan det yttre turbinnavet och hâlproﬁlen så som framgår av figur 4. Dessa stötdämpare kan antingen vara enkelverkande (dämpar 1 en rörelseriktning), eller dubbelverkande (dämpar i bägge rörelserikmingarrra).Torque-controlled turbines with automatically controlled modification angle can be switched off in the same way as pitch-controlled turbines. After shutting down, no severe stresses occur on the power transmission, as the torque control continues to operate even with the 529 131 l3 braked generator shaft and softly captures sudden changes in torque caused by skewed gusts and turbulences The control mechanism for torque-controlled springs and always springs systems there is a risk of oscillating movements. The oscillations that can be feared here consist of oscillating rotational movements of the turbine blades. To prevent such oscillations, shock absorbers are fitted between the outer turbine hub and the half-shaft as shown in Figure 4. These shock absorbers can be either single-acting (damping 1 in one direction of movement), or double-acting (damping in both direction of movement).

Elasticiteten hos kraﬂöverföringen hos momentreglerade turbiner medför också, att .det inte möter några hinder att använda sig av synkrongeneratorer. Synkrongeneratorer uppvisar många fördelar, de behöver ingen styrning 'från nätet och har högre verkningsgrad än asynkrongeneratorer vilket medför ökad elproduktion, rninskade kylförluster och mindre risk för överhettning.The elasticity of the power transmission of torque-regulated turbines also means that there are no obstacles to the use of synchronous generators. Synchronous generators have many advantages, they do not need any control from the mains and have a higher efficiency than asynchronous generators, which means increased electricity production, reduced cooling losses and less risk of overheating.

I figurerna har endast sådant medtagits som är nödvändigt för att klargöra momentstyrda axialturbiners funktionssätt. Således saknas exempelvis lager, bultförband och kopplingar som är nödvändiga för att de olika maskinelementen skall fungera och vara demonterbara.In the figures, only those that are necessary to clarify the operation of torque-controlled axial turbines have been included. Thus, for example, there are no bearings, bolted connections and couplings that are necessary for the various machine elements to function and be dismountable.

Figﬂrteckning: Pigg 1: Momentsryrd axialturbin med fast fjåderkonstant och fast modiﬁeringsvinkel. l: turbinskovlzir 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 5: torsionsstav 6: hålprofil 7: utväxlingsanordningens (växellådans) ingående axel 8: utväxlingsanordning (växellåda) X = vindriktning Y = skovelvrídning Z = turbinens rotationsriktnirrg Pigg 2: Momentstyrd axialturbin med fast inställd modiﬁeringsvinkel och automatiskt inställbar fjäderkonstant. 1: turbinskovlar 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 5: torsionsstav 6: hålproﬁl 7: utväxlingsanordningens (växellådans) ingående axel 8: utväxlingsanordníng (växellåda) 9: gängstänger 1 O: slid 1 1: el. motorer med utväxlíngsanordning för vridning av gängstänger X = vindriktning Y = skovelvridning Z = turbinens rotationsriktning Pigg 3: 529 151 14 Momentstyrd axialturbin med fast inställd tjäderkonstant och automatiskt inställd modiﬁeringsvinkel. l: turbinskovlar 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 5: torsionsstav 6: hålproﬁl 7: utväxlingsanordningens (växellådans) ingående axel 8: utväxlingsanordnmg (växellåda) 12: el. motor l 3: snäckväxel X = vindriktning Y = skovelvrldning Z = turbinens rotationsriktning : Momentstyrd axialmrbin med automatiskt inställbar ﬁâderkonstant och automatiskt inställbar modiﬁeringsvinkel. l: turbinskovlar 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 5: torsionsstav 6: hålproﬁl 7: utväxlingsanordningens (växellådans) ingående axel 8: utväxlingsanordning (växellåda) 9: gängstänger 1 1: el. motorer med utväxlingsanordning fór vridning av gängstänger 12: el. motor 1 3 : snäckväxel 14: stötdämpare X = vindriktning Y = skovelvridning Z = turbinens rotationsriktning Pigg; 5: Momentstyrd axialturbin med fast inställd ﬁäderkonstant och automatiskt inställd modiﬁeringsvinkel, där den ﬁädrande anordningen utgörs av en platt spiralﬁäder. 1: turbinskovlar 2: kronhjul 3: pinjonger 4: yttre turbinnav 6: hålproﬁl 7: utväxlingsanordníngens (växellådans) ingående axel 8: utväxlingsanordnmg (växellåda) 12: el. motor 13: snäckväxel 1 5: tjäderbox 529 151 15 16: fjädrande element i form av en platt spiralíjäder X = víndrikming Y = skovelvridning Z = turbinens røtationsrikulingFigure: Spike 1: Torque-mounted axial turbine with fixed spring constant and fixed modification angle. 1: turbine vane 2: crown wheel 3: pinions 4: outer turbine hub 5: torsion bar 6: hole profile 7: input shaft of the gear unit (gearbox) 8: gear unit (gearbox) X = wind direction Y = paddle rotation Z = turbine direction of rotation axial torque with torque set modification angle and automatically adjustable spring constant. 1: turbine blades 2: crown wheels 3: pinions 4: outer turbine hub 5: torsion bar 6: hole profile 7: input shaft of the gearbox (gearbox) 8: gearbox (gearbox) 9: threaded rods 1 O: slide 1 1: el. motors with gear unit for turning threaded rods X = wind direction Y = vane rotation Z = turbine direction of rotation Spike 3: 529 151 14 Torque-controlled axial turbine with a fixed set capercaillie constant and automatically set modification angle. l: turbine blades 2: crown wheels 3: pinions 4: outer turbine hub 5: torsion bar 6: hole profile 7: input shaft of the gearbox (gearbox) 8: gearbox (gearbox) 12: el. engine l 3: worm gear X = wind direction Y = paddle rotation Z = turbine direction of rotation: Torque-controlled axial turbine with automatically adjustable spring constant and automatically adjustable modulation angle. l: turbine blades 2: crown wheels 3: pinions 4: outer turbine hub 5: torsion bar 6: hole profile 7: input shaft of the gear unit (gearbox) 8: gear unit (gearbox) 9: threaded rods 1 1: el. motors with gear unit for turning threaded rods 12: el. engine 1 3: worm gear 14: shock absorber X = wind direction Y = vane rotation Z = turbine direction of rotation Spike; 5: Torque-controlled axial turbine with a fixed set spring constant and automatically set modification angle, where the spring device consists of a flat spiral spring. 1: turbine blades 2: crown wheels 3: pinions 4: outer turbine hub 6: hole profile 7: input shaft of the gearbox (gearbox) 8: gearbox (gearbox) 12: el. engine 13: worm gear 1 5: capercaillie box 529 151 15 16: resilient element in the form of a flat spiral spring X = wind throttle Y = paddle rotation Z = turbine rotating throttle

Claims

529 131 16 Patent claims

1. l) A turbine hub, characterized in that an angular gear is included, and in that the crown gear (2) of the angular gear is fixedly mounted on a hollow profile (6), which extends from the turbine hub to a gear device (8), where the hollow profile (6) transitions to a normal solid shaft (7). If the gear unit (8) is missing, the hole profile (6) is connected to the input shaft of a generator. As part of the perforated profile (6), a spring box (15) containing an elongated spiral spring or a flat spiral spring (16), which is mounted inside or adjacent to the perforated profile (6), may also be included. The lower part of the turbine hub, the crown wheel (2), also constitutes a placement alternative for the capercaillie box (15). The turbine blades (1), which are rotatable, start radially from the turbimiav and their inner end is provided with conical gears (3), which engage in the above-mentioned crown wheels (2). The inner end of the turbine blades (1) is mounted in the outer part (4) of the turbine hub, which is fixedly connected to a torsion bar (5) or other tethering device mounted inside or adjacent to the hollow rod (6) and in case the resilient device consists of an elongated spiral cap or flat spring (16), this may be mounted inside a cap box (15). When wind blows, a torque of the turbine occurs, this torque is transmitted by the outer part (4) of the turbine hub to the torsion bar (5) or other ﬁ resilient device. The torque of the torsion bar (5) or the floating device is transmitted to the solid shaft (7) via fixed mounting, alternatively the torque is transmitted to the hole profile (6) via a non-slip slide (10) inside the hole profile (6), which is extensible along the torsion , alternatively, the torque is transmitted to the hole profile (6) by a device (13), which can rotate the torsion bar (5) relative to the hole profile (6).

Turbine harrow according to claim 1, characterized in that the above-mentioned slide (10) can be pushed along the torsion bar (5) by means of threaded rods (9) or racks, which are driven via a gear device (11) mounted on the perforated rod (6). engine or motors (1 1).

Turbine hub according to Claim 1, characterized in that the torsion bar (5) can be rotated relative to the hollow spool (6) by means of a device mounted in or on the hollow spool (6), consisting of one or more electric motors (12), which via a gear arrangement (13) performs the rotational movement.

Turbine hub according to Claim 1, characterized in that a gear device (13) can be slid dry along the torsion bar (5) and the hollow profile (6) by means of threaded rods (9) or racks.

5. A turbine hub according to claim 1, characterized in that a number of single-acting or double-acting shock absorbers (14) are mounted between the outer turbine hub (4) and the hollow shaft (6), which prevents oscillating rotational movements of the turbine blades (1).

Turbine hub according to Claims 2 or 3 and 4, characterized in that an anemometer, consisting of a Pitot tube, Prandtl tube or miniature axial turbine, mounted in the extension of the turbine shaft ﬁ engages the turbine hub and whose task is to control changes in the position of the slide (10), alternatively. in the rotation of the torsion bar (5) relative to the hole profile (6).

7.) Turbine hub according to claim 6, characterized in that it is provided with a variance indicator, which, based on measured values from the anemometer, detects when the wind speed begins to show large variations and then signals to the vane control automation so that the gear device (11) is displaced backwards , with a decrease in the constant constant of the torsion bar (5), thereby causing increased wind resistance. Conversely, the variance indicator causes the gear unit (11) to shift forward when the wind speed stabilizes.