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Schwingungen einer Windkraftanlage; Campbell-Diagramm


CC-BY-NC-SA 3.0

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was ein von Mechanik interessiert es einerseits dass dieses Gebilde nicht umkippen kann ?? werden – Mutter schon den Schub ausgerechnet – eine Geschichte der Komma weiter arbeiten – am spannendsten – ist aber wahrscheinlich – die Schwingungsanregung – dieses – Konstrukt hier mit den verschiedenen Einheiten kann auf ganz viele Arten schwingen – der Turm kann vorwärts und rückwärts schwingen der Turm kann seitwärts schwingen – die – Blätter des Rotor können schwingen – gegeneinander – ineinander – wie auch immer also das Ding kann in alle möglichen Richtungen zappeln – Komma möchte natürlich nicht – das an – solche Schwingungen anregt – und zum Schluss damit irgendwas zu ermüden bringt ?? das ganz ganze Zeit hin und her schwingt hin und her schwingt irgendwann wird es brechen – das möchte man vermeiden – es gibt ein Diagramm in dem man das typischerweise – darstellt – was an Schwingungen passieren könnte – und wo die Anregungen – stattfinden – auf welchen Frequenzen die Anregungen – stattfinden – Stichwortschwingungen – das Diagramm was man ?? typischerweise – auf Wald nennt sich Campelldiagramm – CR entry B E R L – das sieht so aus – ?? ich male auf die horizontale – Achse – quasi den Betriebszustand – die Drehzahl – in Umdrehungen pro Minute – wirklich – Umdrehungen pro Minute – ?? – die Drehzahl – und auf die vertikale Achse – schreibe ich Frequenzen – natürlich sinnvollerweise in Herz – von der Drehzahl hängt der Zustand des Systems ab was wird gerade – wie angeregt – welche Geschwindigkeit – hat der Wind der ?? ankommt – solche Geschichten – und auf dieser Achse wird dann spannend – wo denn jetzt meine Schwingungen liegen – wie kann der Turm schwingen wie können die einzelnen Blätter schwingen – Komma dann miteinander vergleichen – ?? mit der Drehzahl an am – Montag – nur was von wegen ?? zum Ding mit – knapp fünf Sekunden – einmal rum es dauert staute bei der Rechnung am Montag fünf Sekunden einmal rund sechzig durch fünf – macht also zwölf Umdrehungen – in der Minute – das wäre schon mal ?? typische Zahl zwölf Umdrehungen in der Minute – das – kann ich in Frequenz um Rechnen zwölf Umdrehungen in der Minute stellen Sie sich vor der Rotor – ist bisschen – unwuchtig – auf dem ein hundert Details – wurde es was abgebrochen – oder was auch immer – den Rotor noch Unwucht hat – und dreht sich damit legen Sie dieses Gesamtsystem – mit dieser Frequenz an einer Frequenz die zwölf Umdrehungen pro Minute entspricht – das heißt das könnte ich jetzt – auf der Frequenzachse – einzeichnen – was zeichnerisch – auf der Frequenzachse – ein für meine zwölf Umdrehungen pro Minute ✂ Jahr zwölf durch sechzig zwölf Umdrehungen in der Minute – wie viel Umdrehungen pro Sekunde zwölf durch sechzig – oder ich war drauf gekommen bin – an es dauert fünf Sekunden einmal rum – fünf Sekunden ist die Zeit einmal rum – die Frequenz – ist der Kehrwert – der Zeit – in der Rotor einmal rum benötigt eins durch fünf – Sekunden unten – oder Herz dahinter – ?? Komma zwei ?? Komma zwei Herz – da liegen wir also – wenn ich ?? soll Unwucht habe – dann rege ich eine Drehzahl von zwölf Umdrehungen pro Minute das System mit einer Frequenz von null Komma zwei Hertz an – das schreibt er die ganze Zeit hin und her – mit dieser Frequenz im Endeffekt – was ist wenn ich den Drehzahl – von – sechs Umdrehungen pro Minute habe mit wie viel herzlich das System dann an ✂ der offensichtlich nur Komma eins – halb so schnell – ich kriege also mit anderen Worten eine gerade das wieder mal Dreisatzprofessionalität – hier eine gerade – sowas – das ist die Anregung mit der einfachen – Frequenz – mit der Frequenz die der Rotor hat sozusagen – das nennt man gerne eins P – das ist aber nicht die einzige Anregung – wenn sie zum Beispiel an die Wechselwirkung mit dem Turm Denken – gibt's noch eine andere Anregung – ich habe meinen drei Betrieben Rotor – und irgendwo hier Hintersitz – der Turm – die Wechselwirkung zwischen Rotor und Tour – was für Anregung wird das werden – bei zwölf Umdrehungen pro Minute ✂ das Drive – wenn sie nur Unwucht haben – diese Unwucht braucht fünf Sekunden um ?? herumzukommen – aber jetzt hier beim – Tour – die Werkswirkung zwischen Turm und Blatt – dreimal so häufig – kommt ein Blatt am Turm vorbei – ein zwei drittel Sekunden – dauert bis das nächste Blatt am Dom vorbei kommt also schlapp – schlapp – in dem Sinne – die dreifache Frequenz – also nicht nur Komma zwei Herz sondern null Komma – sechs Hertz – wenn der Rotor langsamer dreht mit sechs Umdrehungen pro Minute dann natürlich sprechen wir ?? die Hälfte und so weiter – schon wieder so professioneller Zusammenhang – das nennt man dann ganz überraschender Weise drei B – die Anregung bei der dreifachen – Grundfrequenz – das sind die wesentlichen für den drei Betrieben Rotor im Prinzip – könnte man auch – was haben bei der zweifachen – zwei P und im Prinzip – könnte man auch was haben bei der vierfachen – und bei der fünffachen und so weiter – aber die sind offensichtlich nicht ganz interessant für die einfache und die dreifache – das sind die Anregungsfrequenzen – in der Drehzahl an die verschiedenen Frequenzen – auf den das System angeregt wird – und dann mag man noch ein – bei welchen Frequenzen wenn – das System auch reagiert sozusagen was sind die Resonanzfrequenzen – die tiefste Resonanzfrequenz – die langsamste Resonanzfrequenz – ist die beste Turm hin und her schwankt – das ist das langsamste – Punkt – er kann noch auf zwei Arten schwanken – Wassers auf zwei Arten schwanken Gedanken der Turm schwanken zwei Artenseminar ✂ verschiedener der kann – in Windrichtung gegen Windrichtung schwanken seitens des ?? von oben zeichnen – ?? sehr von oben gesehen – der Turm kann so schwanken – der Wind drückte sozusagen – einmal – weg und dann kommt der Turm wieder zurück der Turm kann aber auch so schwanken – natürlich auch eine beliebige Mischung davon – würde erwarten dass die beiden Frequenzen – minimal verschieden sind – Trägheitsmoment – des leichten bisschen anders – einmal drückt der Wind und einmal – schiebt der Wind sozusagen – am – ?? und einmal ist es egal was quer zum Wind geht die Frequenzen werden minimal verschieden sein – für diese darüber diskutieren welche Höhe sich niedriger ist egal – als ich werde irgendwas kriegen zum Beispiel – Mannesmann ?? die fantasiemäßig was einer Seite die von der Turmkonzeption – ab ich werde solche – Resonanzen kriegen – wir werden nicht exakt horizontal verlaufen – die werden zum Beispiel Schwächen von der Windgeschwindigkeit – abhängen – ?? lassen keine exakt horizontalen Linien – insofern werden wir von der drehzahlabhängigen – Weise von der Windgeschwindigkeit – abhängen unter anderem – ?? und dann gibt's eben noch – diverse andere Linien nur als Idee die mag man dann einfach ein dass die Resonanzen – und die spannendste Resonanz – ist die bei der der Turm – hin und her schwankt – meine noch mal daneben – das ist die spannendste Resonanz hier – sowas konstantes Campbell Diagramm rein – gucken wie die Blätter zum Beispiel in sich schwanken dass es weiter oben offensichtlich – Punkt und dann irgend sowas – mehrere Herz vielleicht sogar – der Rotor kann in sich – Schwingungen haben dass die Blätter zum Beispiel – diese beiden Blätter zusammen drehen und dann wieder auseinandergehen – wäre das dritte Blatt – fest stehen bleibt – Punkt – das aber irgendwie – in den Griff zu kriegen muss man in ?? Emulationsrechnungen – machen das – halt kaum anders hin also im Zweifel zwar macht man Simulationsrechnung – oder man misst am realen System Punkt diese Frequenzen liegen – all das man in so ein Diagramm rein und dann kann man an diesem Diagramm ablesen wo's Ärger gibt – das Campbell – Diagramm – es wird irgendein Betriebsbereich – geben dem die Windturbine typischerweise – arbeitet – zum Beispiel das hier ist der Betriebsbereich – die möglichen Drehzahlen – um wirklich Leistung zu entnehmen zum Beispiel – nicht das anlaufen nicht das abschalten sondern der Bereich in dem ich typischerweise arbeite – wenn das der typische Betriebsbereich – ist – am – ?? sehe ich das ich irgendwo – Ärger bekomme wo bekommen Sie Ärger – von wegen Resonanzen ✂ genau bei diesem Schnitt Punkt da gibt es Ärger – da muss ich vorsichtig sein wenn die Anlage hoch läuft – und wenn ich die Anlage runter fahren muss ich aufpassen – hier in diesem Bereich sind dadurch was eingezeichnet ganz recht das es auch ärgerlich – also was muss man sich jetzt an Doppelpunkt es Kreuzungen zwischen den Anregungsfrequenzen – und den Resonanzfrequenzen – immer das ist ärgerlich an solchen Stellen regen sie die Resonanz an – es kann einfach seine beste Turm wie wild anfängt zu schwanken das muss man unter Kontrolle haben – auf jeden Fall will man nicht haben – das – so ?? Situation zum Beispiel dass das hier drei P ist – unter mitten im Betriebsbereich sowas drin dass wir gar keine gute Idee – gibt also sozusagen verbotene Bereiche hier in diesem Bereich sollte bitte keine Resonanzfrequenz – liegen sehen auch nicht gut – ihr – bei vier B – ein verbotener Bereich hier ein verbotener Bereich hier ein verbotener Bereich da soll bitte keine – Resonanzfrequenzen – liegen – hier schon wieder Ärger und das gibt hier auch Ärger – das sollte man – vermeiden also im Normalbetrieb – sollten bitte keine Resonanzen angeregt werden – beim hochfahren runter fahren – Beistrich wusste ich sein Sprechen konstruieren – vielleicht sogar Sensoren – haben die – das ganze erfassen und notfalls eingreifen kann ?? etwas zu schwingen anfängt – aber nicht im Dauerbetrieb – irgendwas was hin und her – gebogen wird die ganze Zeit irgendwann ermüdet das Material – eine gute Idee – sollte noch im paar – Begriffe – einschreiben – ?? gucken – und wenn man sich nur diesen Ausschnitt hier nimmt – von dem – Bereich – und dann gesagt eins zwei – drei – eins P zwei P drei P – und dann die unterste Resonanzfrequenz – von Turm – an Punkt – wenn die Resonanzfrequenz – vom Turm der oben liegt – ?? dazu – und erste – Resonanzfrequenz – vom Turm – Turms – wenn die da oben liegt – sagt man – das ist ein steifer Turm – das Gesicht mit der Feder vorstellen – eine harte Feder – hatten hohe Frequenz – steifen Turm habe ich den Vorteil – das ich niemals – mit meinen Anregungsfrequenzen – zumindest in unteren dreien – sich niemals in diesen unseren drei Anregungsfrequenzen – durch die Resonanz vom Turm Komma – das ist aber extrem aufwendig insbesondere wenn der Turm sehr hoch ist – Zweifelsfall – nicht mein hier – oder sogar hier – oder sogar da – die beiden hier in der Mitte wenn die Resonanzfrequenz – da nicht oder da nicht – das wäre ein weicher Turm – oder wenn die Resonanz wegen sogar unter eins P liegt das heißt – sie oben angucken – wenn die Resonanzfrequenz – sogar hier liegt das heißt sie kommen einmal hier beim anlaufen – durch die Resonanzfrequenz – mit drei P und sie kommt hier beim anlaufen durch die Resonanzfrequenz – mit ein P – also gleich zweimal den Ärger – mit Resonanzen jetzt unter ein P liegt heißt das dann – doppelt weicher Tourtour – und heute bei den großen Anlagen kommt man in diesen unteren Bereich reihenweise hundert Meter Turm einfach nicht steif genug bauen können und dass es monströse Aufwand wird – sollte noch im englischen dazuschreiben – dieser – ?? oben der heißt Steph – Steph – doppelt steif im englischen – der in der Mitte heißt im englischen Softstift – und der doppeltweich heißt im englischen softsoft – paar Begriffe – das was ein nach konstruktiv am Turm interessiert – was ist die unterste Eigenfrequenz – und je nachdem was die unterste Eigenfrequenz des Turmes ist Resonanzfrequenz – des Turmes ist – muss man mehr oder minder vorsichtig sein insbesondere – mit seiner Sensorik – und der – Regelung – soll nur bei Sachen auf mal zu den Türen – wie baulich so ein Sturm – die Turmkonstruktion – das – klassische – mehr sieht – ist ein Stahlgitter – also wieder Eiffelturm – oder wie die – Masten für den Überlandleitung – das es vom Material her relativ – billig – es ist – teuer in der Montage irgendwer – muss diese ganzen – Stahlstreben – zusammen montieren – jetzt Komma mal drüber diskutieren wahrscheinlich für die meisten Menschen sagen es ist hässlich – am Eiffelturm – man sich dann gewöhnt der Gläubigen wieder zu – aber – so ein Ding im eigenen Garten – kommt ?? bei den meisten Leuten nicht wirklich gut an – und eine Sache die man oft vergisst es reparabel – ich kann ihn reparieren – wenn irgendwo zwei Schrauben durchforstet sind – kann ich die austauschen – oder neben – ein kann ich die austauschen – wenn irgendwo was abgebrochen ist ?? zu viel Eis – drangehangen hat oder was auch immer das austauschen – und weil es Stahl ist es recycelt ?? Beton ist nicht gut recycelt ?? Stahl ist gut sei Komma – schmelzen seit ?? wieder ein – Beton persönlich einschmelzen – das im Stahlgitter also – die heute – ihr – untypische Variante – Stahlrohr – ist die heute typische Variante – man produziert einzelne Segmente – und verbindet die dann miteinander – die Segmente zu transportieren ist natürlich auch ein mittleres Drama – damit müssen sie unter der Autobahnbrücke – durch und ähnliche Geschichten – also Stahlrohr nicht so gut reparabel – aber auch recycelt war – Stahlrohr sie brauchen offensichtlich mehr Stahl für den Stahlrohrturm – also nicht ganz wenig Material – man stellt die Einzelsegmente übereinander und verbindet sie das Geld von der Montage her – hässlich – nicht so sehr man hat sich dann gehört – er ist nicht so gut reparabel – es gibt zum Beispiel solche Fehler – das man am Fuß vom Stahlrohrturm – Beutensgericht – stellen sich vor sie nehmen – Coladose – oder sowas und biegen die Coladose – hin und her – Beistrich die irgendwann Beulen – zum Phänomen gibt's auch bei den Stahlrohrtürme – und er nicht so gut reparabel aber natürlich recycelt war – wegen Stahl – in Zeiten des ?? bauen zu ?? die Anlage ersetzt ist das ja nicht so – unsinnig – sich über Recycling Gedanken zu machen – ?? der – Betonturm – typischerweise mit Ortbeton – alles bestellen einfach hundert – Betonmischer – der Vorteil ist dass es gut transportiert war die hundert Betonmischer liefen über die Autobahn kommen – innerhalb einer Hecke dahinter – Ortbeton – nehme keine Fertigteile sondern ich – gieße diesen Turm vor Ort – Segment und Segment – das haut hin – aber ist natürlich nicht recycelt war sie können den mit Ramschrädern und dann unter die Straße schmeißen – aber – das ist natürlich keine vollwertige Recyclingsmöglichkeit – für Sanduhr – und dann gibt es Mischungen – und mit ?? um Stahlrohr und das Optimum herauszuholen – das andere Mal als Ideen – schrieben das was man typischerweise – sieht ist Stahlrohr – insofern gibt's nicht zu viel Auswahlmöglichkeiten