电机结构.doc

输出电压
小型风电机(100-150千瓦)通常产生690伏特的三相交流电。然后电流通过风电机旁的变压器(或在塔内),电压被提高至一万至三万伏,这取决于当地电网的标准。大的制造商可以提供50赫兹风电机类型(用于世界大部分的电网),或60赫兹类型(用于美国电网)。
发电机电网的设计
风电机可以使用同步或异步发电机,并直接或非直接地将发电机连接在电网上。直接电网连接指的是将发电机直接连接在交流电网上。非直接电网连接指的是,风电机的电流通过一系列电力设备,经调节与电网匹配。采用异步发电机,这个调节过程自动完成。
关于风电机设计的一些问题:
为什么转子叶片呈螺旋状?大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去,并向叶片的根部移动,直至到转子中心,你会发现风从很陡的角度进入(比地面的通常风向陡得多)。如果叶片从特别陡的角度受到撞击,转子叶片将停止运转。因此,转子叶片需要被设计成螺旋状,以保证叶片后面的刀口,沿地面上的风向被推离。
为什么要使用齿轮箱?为什么我们不能通过主轴直接驱动发电机?风电机转子旋转产生的能量,通过主轴、齿轮箱及高速轴传送到发电机。使用齿轮箱,可以将风电机转子上的较低转速、较高转矩,转换为用于发电机上的较高转速、较低转矩(更低的转矩,更高的速度)。风电机上的齿轮箱,通常在转子及发电机转速之间具有单一的齿轮比。对于600千瓦或750千瓦机器,齿轮比大约为1比50。
如果我们使用普通发电机,并使用两个、四个或六个电极直接连接在50赫兹交流三相电网上,我们将不得不使用转速为1000至3000转每分钟的风电机。对于43米转子直径的风电机,这意味着转子末端的速度比声速的两倍还要高。另外一种可能性是建造一个带许多电极的交流发电机。但如果你要将发电机直接连在电网上,你需要使用200个电极的发电机,来获得30转每分钟的转速。另外一个问题是,发电机转子的质量需要与转矩大小成比例。因此直接驱动的发电机会非常重。
偏航装置系统是怎么运行的?
偏航装置大体上可以分成三部分:
①偏航误差
当转子不垂直于风向时,风电机存在偏航误差。偏航误差意味着,风中的能量只有很少一部分可以在转子区域流动。如果只发生这种情况,偏航控制将是控制向风电机转子电力输入的极佳方式。但是,转子靠近风源的部分受到的力比其它部分要大。一方面,这意味着转子倾向于自动对着风偏转,逆风或顺风的汽轮机都存在这种情况。另一方面,这意味着叶片在转子每一次转动时,都会沿着受力方向前后弯曲。存在偏航误差的风电机,与沿垂直于风向偏航的风电机相比,将承受更大的疲劳负载。
②偏航机构
几乎所有水平轴的风电机都会强迫偏航。即,使用一个带有电动机及齿轮箱的机构来保持风电机对着风偏转。750千瓦风电机上的偏航机构上可以看到环绕外沿的偏航轴承,及内部偏航马达及偏航闸的轮子。几乎所有逆风设备的制造商都喜欢在不需要的情况下,停止偏航机构。偏航机构由电子控制器来激发。
③电缆扭曲计数器
电缆用来将电流从风电机运载到塔下。但是当风电机偶然沿一个方向偏转太长时间时,电缆将越来越扭曲。因此风电机配备有电缆扭曲计数器,用于提醒操作员应该将电缆解开了