Im Test: Generatoren für Windturbinen von The Switch

Die finnische Firma The Switch gehört zu den weltweit führenden Herstellern von direkt angetriebenen Permanent-Magnet-Generatoren (PMG) für Windturbinen mit Leistungen von 1 MW bis 5 MW bei mittleren bis hohen Drehzahlen. Zur Ermittlung des Wirkungsgrads eines Generators wird ein Drehmoment-Messflansch von HBM als zusätzliches Messsystem in den Wellenstrang montiert.

Zusammen mit speziellen Wandlern sowie Kontroll- und Steuerungssystemen bietet die Firma Lösungen an, die als Komplettpaket in den Antriebsstrang von Windturbinen eingebaut werden können. Die Besonderheit der von The Switch angebotenen PMGs besteht in der patentierten Form und Anordnung der Permanentmagneten.  Damit wird ein hoher Wirkungsgrad bei gleichzeitig ruhigem Lauf der Turbine erreicht. Das durch den Direktantrieb unnötige Übersetzungsgetriebe führt zur verminderten mechanischen Beanspruchung des Systems verbunden mit erhöhter Zuverlässigkeit und verlängerter Lebensdauer.

Ermittlung des Wirkungsgrades

Hohe Drehmomente zu beherrschen und gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, darin besteht die technische Herausforderung. Zur Bestimmung des Wirkungsgrades werden zwei identische Generatoren so aufgebaut, dass deren Wellen direkt miteinander verbunden werden können. Der zweite Generator, in diesem Fall als Motor wirkend, treibt den zu testenden Generator an. Durch Strom- und Spannungsmessungen an beiden Generatoren kann dann die abgegebene Leistung zur aufgenommenen Leistung ins Verhältnis gesetzt werden, wodurch sich der Wirkungsgrad bestimmen lässt.

Drehmoment-Messflansch im Wellenstrang

Als zusätzliches Messsystem dient bei The Switch ein in den Wellenstrang montierter Drehmoment-Messflansch von HBM. Ein wesentlicher Vorteil ist die Verifizierung des durch die Messung der elektrischen Werte ermittelten Wirkungsgrades. Darüber hinaus können Auswirkungen von Modifikationen am Motor bzw. Generator oder von Simulationen verschiedener Belastungsfälle schnell und exakt ermittelt werden. Der wichtigste Parameter für die Ermittlung des Wirkungsgrades ist jedoch die übertragene Leistung. Durch direkte Messung des Drehmoments und der Drehzahl der im Wellenstrang übertragenen Leistung, ist die Messunsicherheit sehr gering.

Permanent-Magnet-Generator von The Switch
HBM-Drehmoment-Messflansch im Wellenstrang

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