风力发电机

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风力发电机又称风车,是将风能转化为电能的机械装置。广义地说,它是一种以太阳为热源,以大气为工作介质的热能利用发动机。它主要由叶片、发电机、机械部件和电气部件组成。根据旋转轴的不同,风力发电机主要分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类,目前市场上水平轴风力发电机占主流位置。

风力发电机的分类

  根据风力发电机旋转轴的区别,风力发电机可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。

  1、水平轴风力发电机:

水平轴风力发电机

  旋转轴与叶片垂直,一般与地面平行,旋转轴处于水平的风力发电机。

  2、垂直轴风力发电机:

垂直轴风力发电机

  旋转轴与叶片平行,一般与地面吹垂直,旋转轴处于垂直的风力发电机。

  垂直轴风力发电机目前占市场主流的是水平轴风力发电机,平时说的风力发电机通常也是指水平轴风力发电机。目前水平轴风力发电机的功率最大已经做到了5wm左右。垂直轴风力发电机虽然最早被人类利用,但是用来发电还是近10多年的事。与传统的水平轴风力发电机相比,垂直轴风力发电机具有不用对风向,转速低,无噪音等优点,但同时也存在起动风速高,结构复杂等缺点,这都制约了垂直轴风力发电机的应用。

  根据定桨矩失速型风机和变速恒频变桨矩风机的特点,国内目前装机的电机一般分为二类:

  1、异步型

  (1)笼型异步发电机;

  功率为600/125kW 750kW 800kW 1250180kW

  定子向电网输送不同功率的50Hz交流电;

  (2)绕线式双馈异步发电机;功率为1500kW

  定子向电网输送50Hz交流电,转子由变频器控制,向电网间接输送 有功或无功功率。

  2、同步型

  (1)永磁同步发电机;

  功率为750kW 1200kW 1500kW 由永磁体产生磁场,定子输出经全功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电。

  (2)电励磁同步发电机;

  由外接到转子上的直流电流产生磁场,定子输出经全功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电。

风力发电机的图解

  一、风力发电机分解图

风力发电机分解图

  1.风机总成

  2.叶 片

  3.轮毂般

  4.前罩

  5.螺栓

  6.平垫圈

  7.防松螺母

  8.螺母

  9.弹簧垫

  10.法兰

  11.螺栓

  12.防松螺母

  13.避雷针

  14.减震器

  二、风力发电机应用系统结构图

风力发电机应用系统结构图

风力发电机的特点

  1、高效率

  2、微风启动

  3、长寿命

  4、免维护

  5、防锈

  6、防腐蚀

  6、防潮

  7、防水

  8、防风沙

风力发电机的原理

  风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量),通过主轴传动链,经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后,通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网.如果超过发电机同步转速,转子也处于发电状态,通过变流器向电网馈电.

风力发电机的原理图

  最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成,立在一定高度的塔干上,这是小型离网风机. 最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无,电压和频率不稳定,没有实际应用价值.为了解决这些问题,现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等.

  齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分).同时也使得发电机易于控制,实现稳定的频率和电压输出.偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向.要知道,1500千瓦的风机机舱总重50多吨,叶轮30吨,使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度.

  风机是有许多转动部件的,机舱在水平面旋转,随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转,以便产生动力扭距.对变桨矩风机,组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转,以便适应不同的风况而变桨距.在停机时,叶片要顺桨,以便形成阻尼刹车.

  早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用),现在电变距系统逐步取代液压变距.

  就1500千瓦风机而言,一般在4米/秒左右的风速自动启动,在13米/秒左右发出额定功率.然后,随着风速的增加,一直控制在额定功率附近发电,直到风速达到25米/秒时自动停机.

  现代风机的设计极限风速为60-70米/秒,也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏.理论上的12级飓风,其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒.

  风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制,在稳定的电压和频率下运行,自动地并网和脱网;同时*齿轮箱、发电机的运行温度,液压系统的油压,对出现的任何异常进行报警,必要时自动停机,属于无人值守独立发电系统单元.

风力发电机的维修

  风机叶片的维修维护在保证风机叶片20年使用寿命中将起到至关重要的作用。一般一两年左右,叶片的表面将吨级大量的灰尘及各种杂质。这些灰尘及杂物会对风产生阻力,减小风对叶片的攻角(较干净的叶片减少2-5),降低7%-10%的发电量。另外由于污垢在所有的叶片上都不会均匀分布,因此它还会增加空气动力学的不平衡和质量不平衡。

  此外,叶片的后缘、叶尖等部位也极易受到侵蚀而开裂,表面非结构层脱落。叶片表面也会出现横向裂纹,如不及时发现处理任其扩展,将会导致严重后果。

  因此,有必要针对叶片的不同部位设定一定的检查年限,确保将问题解决于未发或萌芽状态中。

  值得注意的是此维修维护必须高空作业。

风力发电机的参数

  起动风速:2(m/s)

  额定风速:12(m/s)

  切入风速:2.5(m/s)

  额定电压:24V/48V(DCV)

  额定功率:1000(W)

  最大功率:1200(W)

  风叶直径:1.8(m)

  风叶数量:5(pcs)

  安全风速:60(m/s)

  整机重量:31(kg)

  大风保护:泄荷及电磁制动

  电机最高温升:额定负载 85℃

  工作温度:-20℃至40℃

 
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