A Study on Wind Load Variation Characteristics of Wind Turbine Gearbox

In this study, normal wind load and blast wind load are modeled mathematical. And the periodical torque and bending moments transmitted to the main shaft of wind turbine are investigated. A normal wind model assumed, of which the wind velocity is increased according to the height from ground. The average values and the harmonic terms of the transmitted moments are studied on the wind direction of range $-45^{\circ}{\sim}45^{\circ}$ and the bending moment characteristics are examined, which is regarded as the main source of the misalignment of gear train. In normal wind load case, excitation frequency is 3X (X : Rotor speed). When the wind direction is $+22.5^{\circ}$, the horizontal axis of bending moment occur the 50% of main torque. This result leads to edge contact of gear teeth by shaft elastic deformation. In blast wind load case, excitation frequency are 3X,6X,9X. Additional, in the (+) direction of wind load, relative harmonic percentage is increase.

풍력발전기 증속기에 전달되는 풍하중 변동특성 연구

본 논문은 정상풍속과 돌발풍속을 수학적으로 모델링하고 풍향에 따라 전달되는 메인축에서의 전달모멘트를 조사하여 기어박스에 전달되는 풍하중의 특성을 파악하였다. 정상풍속은 지상에서 고도가 높아짐에 따라 속도가 증가하게 설정을 하였다. 풍하중에 의해서 메인축으로 전달되는 모멘트의 평균값과 하모닉값을 풍향 입사각을 $-45^{\circ}{\sim}45^{\circ}$로 변화를 주며 특성을 파악하였다. 또한 기어 트레인의 미스 얼라인먼트를 유발시키는 굽힘 모멘트의 특성을 파악하였다. 정상풍속모델에서는 블레이드의 3배수 주파수(3X)로 하는 토크의 가진이 생기며, 바람의 방향이 $+22.5^{\circ}$일 때 수평방향의 굽힘 모멘트가 주축으로 들어가는 토크의 50%수준으로 발생하는데 이는 수평방향으로의 탄성 축 휘임을 유발하여 치가 모서리에서 물림이 발생하게 하는 원인을 제공함을 알 수 있었다. 돌발풍속의 경우, 3X, 6X, 9X를 가진 주파수로 하는 토크의 가진이 바람의 방향이 +방향으로 커질수록 하모닉항의 상대 비율이 증가하였다.