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  • 风力发电机的结构与分类

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  风力发电机的布局与分类_电力/水利_工程科技_专业材料。第四讲 风力发电机的布局与 分类 栗文义 4、1 风力发电机的分类 风力发电机分类服从分别的程序有分别 的分类措施: 按风力机的功率分类,可分为: 微型风力发电机,其额定功率为50~100W。

  第四讲 风力发电机的布局与 分类 栗文义 4、1 风力发电机的分类 风力发电机分类服从分别的程序有分别 的分类措施: 按风力机的功率分类,可分为: 微型风力发电机,其额定功率为50~100W。 小型风力发电机,其额定功率为1~10KW。 中型风力发电机,其额定功率为10~100KW。 大型风力发电机,其额定功率为100KW以上。 按风轮轴安置形状分类,可分为: 水准轴风力发电机。 笔直轴风力发电机。 4、2水准轴风力发电机的布局 水准轴风力发电机是目前寰宇各邦 最为获胜的一种形状,而出产笔直轴风 力发电机的邦度很少,固然笔直轴风力 发电机极少甜头但笔直轴风力发电机效 率低、需重启摆设。 水准轴风力发电机紧要由风轮、风轮轴、 低速联轴器、增速器、高速轴联轴器、 发电机、塔架、调速装配、调向装配、 制动器等构成。 (1)风轮 叶片安置正在轮毂上称态度轮, 它包罗叶片、轮毂等。风轮是风力 发电机接收风能的部件。今世的风 力发电机的叶片数,常为1-4枚叶片, 常用的是2枚或3枚叶片。因为叶片 是风力发电机接收风能的部件,所 以叶片的扭曲、翼型的各类参数及 叶片布局都直接影响叶片接收风能 的效力和叶片的寿命。 叶片尖轨则在风轮转动中所酿成圆的 直径称风轮直径,亦称叶片直径。 叶片又可分为变桨距叶片和固定桨 距叶尖可变桨距或叶尖有阻尼器两种叶 片,其功用都是为了调速。 从叶片布局上又可分为木制叶片、 铝合金挤压成型的等弦长叶片、钢制叶 片、钢纵梁玻璃钢叶片、玻璃钢叶片等。 因为叶片正在转动中,距转动中央不 同半径的线速率也分别,接收风能也不 同。为了叶片各部接收风能概略相仿, 叶片往往做成从叶根至叶尖是渐缩的, 而且挽救肯定角度,这种叶片称扭曲叶 片。今世大、中型风力发电机都采用扭 曲叶片。 叶片安置正在轮毂上,有些调速装配 就安置正在轮毂内。如图(2-4)(b) (2)增速器 因为风轮的转速低而发电机转 速高,为配合发电机,要正在低速的 风轮轴与高速的发电机轴之间接一 个增速器。增速器即是一个使转速 普及的变速器。增速器的增速比i是 发电机额定转数nD与风轮额定转数n 的比,即i=nD/n。 (3)联轴器 增速器与发电机之间用联轴器相连,为 了裁减占地空间,往往联轴器与制动器策画 正在一块。风轮轴与增速器之间也有效联轴器 的,称低速联轴器。如图(2-4)(a)中4和9。 (4)制动器 制动器是使风力发电机停顿运转的装配, 也称刹车。制动器有手制动器、电磁制动器 和液压制动器。当采用电磁制动器时,需有 外电源;当采用液压制动器时,除需外电源 外,还需泵站、电磁阀、液压油缸及管道 等。 (5)发电机 叶片接收风能而转动最终传给发电机,发电机 是将风能最终蜕变成电能的摆设。 风力发电机土常用的发电机有四种: ①直流发电机,常用正在微、小型风力发电机上。直 流电压12,24,36V等。中型风力发电机也有效直 流发电机的 ②永磁发电机,常用正在小型风力发电机上,电压一 般为115,127V等,有直流也有互换。永磁互换发 电机正在中、大型风力发电机上尚未取得行使,紧要 有些技艺题目还未处分。现正在我邦曾经发懂得互换 电压440/240V的高效永磁互换发电机,可能做成 众极低转速,异常适合风力发电机。 ③同步互换发电机,它的电枢磁场与主 磁场同步转动,同步转速nD=60f/p。 ④异步互换发电机,它的电枢磁场与主 磁场分别步转动,其转速比同步转速略 低。当并网时转速应普及。 (6)塔架 塔架是维持风力发电机的支架。塔 架有型钢桁架布局的,有圆锥型钢管和 钢筋混凝土的等三种形状。同时塔架又 分为硬塔,柔塔,甚柔塔。硬塔的固有 频率大于Kn,此中K为叶片数,n为风轮 转数;柔塔的固有频率正在Kn和n之间; 甚柔塔的固有频率小于n。 为抗御钢制塔架生锈,往往对钢制 塔架热镀锌。 (7)调速装配 风速是转变的,风轮的转速也会随 风速的转变而转变。为使风轮运转正在所 需求的额定转速下的装配称为调速装配。 当风速领先停机风速时,调速装配 会使风力发电机停机。调速装配只正在额 定风速以上时调速。 目前寰宇各邦所采用的调速装配主 要有以下几种。 ①可变桨距调速装配。变桨距调速装配是今世 风力掣电机紧要调速体例之一。正在图2-4中,微机发 出指令让叶片增大安置角以裁减因为风速增大使叶 片转速加疾的趋向,电磁阀掀开,变桨距液压油缸 举动,拉动叶片向叶片安置角增大的宗旨转动肯定 角度使叶片接收风能裁减,保护风轮运转正在额定转 速领域内。当风速减小时,微机指令的举动与上述 相反,减小叶片的安置角以使叶片接收风能扩展, 保护风轮转速正在额定转速的领域内。变桨距调速装 置也有众种形状,上述为液压变桨距调速装配,变 桨距调速装配尚有一种由调速电机来驱动的。这种 由调速电机驱动的变桨距调速也是今世风力发电机 紧要的调速体例之一。 ②定桨距叶尖失速管制调速装配。定桨距叶尖 失速管制调速装配是今世风力发电机常采用的紧要 调速体例之一。定桨距即是叶片的安置角是固定的, 也即是叶片固定正在轮毂上不行转动。正在叶尖上有一 段叶片是可能转动的,正在额定风速下叶尖上可动的 一段叶片与叶片坚持相仿,当风速领先额定风速时, 可动叶尖正在液压或呆板动力的驱动下,转肯定角度, 使可动叶尖失速对风酿成阻力,风愈大则转的角度 愈大对风的阻力也愈大,从而坚持叶片运转正在额定 风速下。当风速减小时上面的历程正好相反。当风 速抵达停机风速时,可动叶尖对风轮运转齐全酿成 阻力,以致风轮停顿转动,也称氛围动力制动或刹 车。 ③离心飞球调速装配。离心飞球调速装配是风 力发电机最早的变桨距调速装配。今世风力发电已 很少采用。离心飞球调速装配最榜样布局是绞接正在 轮毂上的飞球随风轮转动而转动,正在额定风速下, 飞球的离心力与弹簧压力相均衡;当风速领先额定 风速时,风轮转速加疾,飞球离心力增大,驯服弹 簧压力向外伸开,飞球另一端拐轴就驱动大齿轮转 功。并驱动与其啮合的小齿轮转动,而小齿轮轴正 是叶片可变桨距的轴,是以叶片向其安置角增大的 宗旨转动,使叶片向裁减迎风面,坚持风轮运转正在 额定转速领域内。当风速减小 时,飞球调速历程恰 好相反。离心飞球调速装配尚有许众种布局形状, 可能管制全体叶片变桨距,也可能欺骗飞球离心力 管制叶片锥角以蜕变叶片迎风面来调速。 ④氛围动力调速装配。氛围动力调速装 置的机理是正在叶尖上或叶片中部安置一块阻 尼板,正在额定风速下,阻尼板随风轮运转的 离心力与弹簧的拉力均衡并坚持与风轮转动 中受氛围阻力最小的职位。当风速领先额定 风速时,阻尼板因为离心力的功用而张开并 对氛围酿成阻力使风轮转速坚持正在额定转速 的领域内。氛围动力调速形状有许众。定桨 距叫 尖失速管制调速也属氛围动力调速之一。 图2-5是Wlnd-Charger氛围动力调速装配,它 是用两个圆弧板铰接正在与叫片相笔直的短臂 上,短臂与轮毂焊正在一块。 正在额定风速下向圆弧板的离心力与 弹簧的拉力均衡并坚持与风轮一块转动 叫对氛围阻力最小的职位。当风速领先 额定风速时,风轮转速扩展,圆弧板离 心力增大,使其驯服弹簧拉力向外张开 酿成氛围阻力使风轮转速坚持正在额定转 速的领域内。当风速减小时,圆弧板离 心力减小,靠弹簧的拉力的圆弧板以拉 了回来,减小氛围阻力,使风轮机正在额 定转速领域内。 ⑤扭头、仰头调速装配。扭头、调 速装配即是把风轮和机舱与转盘偏幸布 置,当风速领先额定风速时风时风轮和 机舱能绕转盘偏离风向肯定角度从而减 小叶片迎风面积以抵达调速的目得。超 过额定风速愈大则风轮偏离风向愈大, 使风轮坚持正在额定转速领域内。图2—6 是扭头调速,图2—7是仰头调速。 当风速领先停机风速时,风轮顺桨,机舱与风 向笔直,停机。牵拉正在尾舵梁上的弹簧正在风轮顺桨 时自锁,开机时需人工调回。扭头调速是沿用最久 的行之有用的调速体例之一,其布局容易,易于制 制,本钱低,至今还用正在中型20kW以下及细微型风 力发电机的调速上。 仰头调速装配常用正在细微型风力发电机的调速 上。仰头调速装配也是将风轮和机舱与塔架的铰接 轴偏幸安置,当风轮正在额定风速下运转时弹簧拉力 与风轮机舱对铰接轴的力矩相均衡,当风速大于额 定风速时风轮驯服弹簧拉力而仰头调速。仰头调速 机理与扭头调速机理相通、仅是宗旨分别。 (8)调向装配 调向装配即是使风轮平常运转时一 直使风轮瞄准风向的装配。风力发电机 的调向有许众种形状,总的说来有五种 形状:尾舱调向、侧风轮调向、下风向 调向及调向电机(伺服电机)调向和液压 驱动调向。




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