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风力发电机组的分类特点概述
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风力发电机组主要由两大部分组成:风力机部分――它将风能转换为机械能;发电机部分――它将机械能转换为电能。依据风机这两大部分选用的不同结构类型、以及它们别离选用的技术计划的不同特征,再加上它们的不同组合,风力发电机组能够有多种多样的分类。(1)如依风机旋转主轴的方向(即主轴与地面相对方位)分类,可分为:“水平轴式风机”――转动轴与地面平行,叶轮需随风向改动而调整方位;“垂直轴式风机”――转动轴与地面垂直,规划较简略,叶轮不必随风向改动而调整方向。(2)依照桨叶受力方法可分红“升力型风机”或“阻力型风机”。(3)依照桨叶数量分类可分为“单叶片”﹑“双叶片”﹑“三叶片”和“多叶片”型风机;叶片的数目由许多因素决定,其中包括空气动力功率、杂乱度、本钱、噪音、美学要求等等。大型风力发电机可由1、2或许3片叶片构成。叶片较少的风力发电机一般需求更高的转速以提取风中的能量,因此噪音比较大。而假如叶片太多,它们之间会相互作用而下降体系功率。现在3叶片风电机是主流。从美学视点上看,3叶片的风电机看上去较为平衡和美观。(4)依照风机承受风的方向分类,则有“上风向型”――叶轮正面迎着风向(即在塔架的前面顶风旋转)和“下风向型”――叶轮背顺着风向,两种类型。上风向风机一般需求有某种调向设备来坚持叶轮顶风。而下风向风机则能够自动对准风向,然后免除了调向设备。但关于下风向风机,由于一部分空气经过塔架后再吹向叶轮,这样,塔架干扰了流过叶片的气流而构成所谓塔影效应,使性能有所下降。(5)依照功率传递的机械衔接方法的不同,可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。有齿轮箱型风机的桨叶经过齿轮箱及其高速轴及弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴,联轴节具有很好的吸收阻尼和轰动的特性,可吸收适量的径向、轴向和必定视点的偏移,并且联轴器可阻挠机械设备的过载。而直驱型风机则另辟蹊径,配合选用了多项技术,桨叶的转矩能够不经过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴,使风机发出的电能相同能并网输出。这样的规划简化了设备的结构,减少了毛病几率,优点许多,现多用于大型机组上。(6)依据按桨叶承受风能的功率调理方法可分为:“定桨距(失速型)机组”――桨叶与轮毂的衔接是固定的。当风速改动时,桨叶的顶风视点不能随之改动。由于定桨距(失速型)机组结构简略、性能牢靠,在20年来的风能开发使用中一直占据主导地位。“变桨距机组”――叶片能够绕叶片中心轴旋转,使叶片攻角可在必定范围内(一般0-90度)调理改动,其性能比定桨距型进步许多,但结构也趋于杂乱,现多用于大型机组上。(7)依照叶轮转速是否稳定可分为:“恒速风力发电机组”――规划简略牢靠,造价低,保护量少,直接并网;缺陷是:气动功率低,结构载荷高,给电网形成电网波动,从电网吸收无功功率。“变速风力发电机组”――气动功率高,机械应力小,功率波动小,本钱功率高,支撑结构轻。缺陷是:功率对电压降敏感,电气设备的价格较高,保护量大。现常用于大容量的主力机型。(8)依据风力发电机组的发电机类型分类,可分为两大类:“异步发电机型”“同步发电机型”只要选用适当的变流设备,它们都能够用于变速运转风机。异步发电机按其转子结构不同又可分为:(a)笼型异步发电机――转子为笼型。由于结构简略牢靠、廉价、易于接入电网,而在小、中型机组中得到大量的运用;(b)绕线式双馈异步发电机――转子为线绕型。定子与电网直接衔接运送电能,一起绕线式转子也经过变频器操控向电网运送有功或无功功率。同步发电机型按其发生旋转磁场的磁极的类型又可分为:(a)电励磁同步发电机――转子为线绕凸极式磁极,由外接直流电流激磁来发生磁场。(b)永磁同步发电机――转子为铁氧体资料制造的永磁体磁极,一般为低速多极式,不用外界激磁,简化了发电机结构,因此具有多种优势。(9)如依据风机的输出端电压凹凸化分,一般可分为:“高压风力发电机”――风力发电机输出端电压为10~20kV,乃至40kV,可省掉风机的升压变压器直接并网。它与直驱型,永磁体磁极结构一起组成的同步发电机总体计划,是现在风力发电机中一种很有发展前途的机型。“低压风力发电机”――输出端电压为1kV以下,现在市面上大多为此机型。(10)如依据风机的额定功率化分,一般可分为:微型机:10kW以下小型机:10kW至100kW中型机:100kW至1000kW大型机:1000kW以上(MW级风机)直驱永磁同步风力发电机永磁同步发电机由于结构简略、无需励磁绕组、功率高的特点而在中小型风力发电机中应用广泛,随着高性能永磁资料制造工艺的进步,大容量的风力发电体系也倾向于运用永磁同步发电机。永磁风力发电机一般用于变速恒频的风力发电体系中,风力发电机转子由风力机直接拖动,所以转速很低。由于去掉了增速齿轮箱,增加了机组的牢靠性和寿数;使用许多高性能的永磁磁钢组成磁极,不像电励磁同步电机那样需求结构杂乱、体积巨大的励磁绕组,进步了气隙磁密和功率密度,在同功率等级下,减小了电机体积。永磁同步发电机从结构上分有外转子和内转子之分。关于典型的外转子永磁同步发电机结构,外转子内圆上有高磁能积永磁资料拼贴而成的磁极,内定子嵌有三相绕组。外转子规划,使得能有更多的空间安顿永磁磁极,一起转子旋转时的离心力,使得磁极的固定愈加结实。由于转子直接暴露在外部,所以转子的冷却条件较好。外转子存在的问题是主要发热部件定子的冷却和大尺度电机的运送问题。内转子永磁同步发电机内部为带有永磁磁极、随风力机旋转的转子,外部为定子铁心。除具有一般永磁电机所具有的优点外,内转子永磁同步电机能够使用机座外的自然风条件,使定子铁心和绕组的冷却条件得到了有效改进,转子转动带来的气流对定子也有必定的冷却作用。别的,电机的外径假如大于4m,往往会给运送带来一些困难。许多风电场都是规划在偏僻的区域,从电机出厂到安装地,很可能会经过一些桥梁和涵洞,假如电机外径太大,往往不能顺畅经过。内转子结构下降了电机的尺度,往往给运送带来了便利。内转子永磁同步发电机中,常见有四种方式的转子磁路,别离为径向式、切向式、和轴向式。相对其它转子磁路结构而言,径向磁化结构由于磁极直接面对气隙,具有小的漏磁系数,且其磁轭为一整块导磁体,工艺实现便利;而且径向磁化结构中,气隙磁感应强度挨近永磁体的作业点磁感应强度,尽管没有切向结构那么大的气隙磁密,但也不会太低,所以径向结构具有明显的优越性,也是大型风力发电机规划中应用较多的转子磁路结构。

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