Kapitel 5 Flashcards
(20 cards)
Welche Luftkräfte kennen Sie?
Auftriebskraft, nutzt den Effekt einer Tragfläche um Auftrieb zu erzeugen
Widerstandskraft, die Luft trifft auf eine Fläche und erzeugt dadurch ein Moment an der Rotorwelle welches diese zum drehen bringt
Nennen Sie die 3 Arten nach denen die Belastungen für die Windkraftanlagen zeitlich unterschieden werden.
Stationäre Belastungen:
(Die Luftkraftbelastungen bei konstanter, gleichmäßiger Windgeschwindigkeit und die Fliehkräfte erzeugen zeitunabhängig, stationäre Belastungen, sofern der Rotor mit konstanter Drehzahl rotiert.)
Periodische Belastungen:
(Eine stationäre, aber räumlich ungleichmäßige Anströmung der Rotorkreisfläche bewirkt am drehenden Rotor umlaufperiodische Belastungsänderungen. Dazu gehören die ungleichförmige Anströmung des Rotors durch Zunahme der Windgeschwindigkeit mit der Höhe, eine Schräganströmung des Rotors und die Störung durch die Turmumströmung.
Die Massenkräfte aus dem Eigengewicht der Rotorblätter erzeugen ebenfalls umlaufperiodische und damit wechselnde Belastungen. Darüber hinaus zählen die Kreiselkräfte, die beim Nachführen des Rotors mit der Windrichtung entstehen, zu den umlaufperiodischen schwellenden oder wechselnden Belastungen)
Stochastisch Belastungen:
(Neben den stationären und periodisch wechselnden Belastungen erfährt der Rotor nichtperiodische, stochastisch auftretende Belastungen aus der Turbulenz des Windes)
Nennen Sie eine stationäre Belastung für ein Windrad.
konstante Windgeschwindigkeit = Schubkraft gegen den Rotor
Fliehkräfte bei konstanter Drehzahl
Nennen Sie 2 periodisch wechselnde Belastungen für ein Windrad
Höhenprofil des Windes
Schräganströmung des Windes
Massenkräfte durch das Eigengewicht des Rotors
Turmvorstau
(Unter Turmvorstau wird die Verringerung der Windgeschwindigkeit vor dem Turm bezeichnet. Die heute schlanken Türme rufen im Gegensatz zu den älteren Windmühlen einen geringen Turmvorstau hervor. Der Abstand zwischen Rotor und Turm sollte ein Turmdurchmesser betragen, um die Belastung der Rotorblätter gering zu halten.
Der Turmvorstau wird zu einem Problem, wenn sich der Rotor über längere Zeit im Resonanzbereich der Biegeeigenfrequenz des Turmes bewegt, da dann der Turm anfängt zu schwingen.)
Nach welchen 3 Festigkeitskriterien werden Windkraftanlagen ausgelegt
- Bruchfestigkeit
- Dauerfestigkeit
- Schwingungsfestigkeit
Welche Belastungen werden durch das Eigengewicht der Rotorblätter eines Windrades ausgeübt
Umlaufperiodisch wechselnde Biegemomente um die Schwenkachse
Welche Maßnahme zur Reduzierung des Eigengewichts der Rotorblätter kennen Sie?
Leichtbau
In welche beiden Kraftkomponenten kann man die Luftkraft im Rotorkoordinatensystem aufteilen
Schubkraft
Tangentialkraft/Umfangskraft
In der Regel wird ein Rotor unsymmetrisch angeströmt. Welche Ursache kann die haben? Nennen Sie 3.
- Höhenprofil des Windes
- Windturbulenzen oder Böen
- Turmumströmung
- Nachführung des Rotors
- Umgebungseinfluss durch Gebäude, Bäume etc.
Was sind stochastische Belastungen eines Windrades?
Windturbulenzen und Böen
Was bedeuten die Begriffe Luv und Lee
Luv: Dem Wind zugewandt
Lee: Dem Wind abgewandt
Warum ist die Ermüdungsfestigkeit speziell bei Windkraftanlagen besonders wichtig?
Durch die Drehung des Rotors entstehen ständig umlaufperiodische Belastungen
Die Lebensdauer einer modernen Anlage ist auf 20-30 Jahre festgelegt
Nennen Sie 3 besondere Belastungsfälle infolge einer technischen Störung
- Rotornotabschaltung
- Fehler im Regelungssystem
- Generatorkurzschluss
- Überdrehzahl
- Außergewöhnliche Unwucht
Nennen die 3 Auswahlkriterien für das material eines Rotors
- Festigkeit
- Steifigkeit
- Speziell Gewicht
- Kosten
Beschreiben Sie den Kraftfluss von Wind zum Generator und benennen Sie die beteiligten Bauteile
Der Rotor der Windkraftanlage wird durch den Wind angetrieben ->
Das entstehende Moment versetzt die Rotorhauptwelle in Rotation->
Durch die Rotation wird ein Getriebe (wenn vorhanden) angetrieben um für eine optimale Drehzahl des zu sorgen ->
Die Kraft wird weiter in den Generator geleitet und in elektrische Energie umgewandelt
Welche Schwingungsarten der Turm-Gondel-Dynamik kennen Sie
Eigenschwingung (aus Notabschaltung)
periodische Schwingungen aus Massenunwucht
periodische Schwingungen aus Turmvorstau
Nach welchen Bewegungsrichtungen werden Blattschwingungen unterschieden
Schwenkrichtung
Schlagrichtung
Was sind 2 Hauptursachen für Blattschwingungen
Turmvorstau
Unsymmetrische Anschwingung
Nennen Sie 2 Hauptursachen für Schwingungen im Antriebsstrang
Windturbulenzen
Reglereingriff
Turmvorstau bzw. Blattpassage
Zahneingriff im Getriebe
Was sind 2 entscheidende Faktoren bei der Materialermüdung
Äußere Last
Antwortverhalten des Systems
