Schwingungsverhalten

Moderne Windkraftanlagen sind schlank und elastisch gebaut, sie stellen deshalb extrem schwingungsfähige Gebilde dar. Windkraftanlagen müssen deshalb bereits im Entwurfsstadium einer sorgfältigen Schwingungsanalyse unterzogen werden. Das Ziel dieser Schwingungsanalyse besteht darin, den Nachweis der schwingungsmechanischen Stabilität und Resonanzfreiheit im zugelassenen Betriebsbereich zu führen. Instabile Drehzahlbereiche, zum Beispiel in Bezug auf eine Biegeschwingung des Turms, müssen zumindest in den stationären Betriebszuständen vermieden werden. Die Schwingungsprobleme bei Windkraftanlagen konzentrieren sich im Wesentlichen auf vier Bereiche: Die schlanken Rotorblätter unterliegen aeroelastischen Einflüssen. Der mechanisch-elektrische Triebstrang neigt zu Torsionsschwingungen, die sowohl durch aerodynamische als auch durch elektrische Einflüsse angeregt werden können. Die Windrichtungsnachführung hat ihre eigene Dynamik, die ebenfalls zu unerwünschtem Schwingungsverhalten führen kann. Nicht zuletzt kann die gesamte Windkraftanlage ins Schwingen geraten. Die Ursache hierfür ist die Resonanz der vom Rotor ausgehenden periodischen Kräfte mit der Biegeeigenfrequenz des Turmes.