風力發(fā)電機工作原理及原理圖.doc

風力發(fā)電機工作原理及原理圖 現(xiàn)代變速雙饋風力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)距(風輪轉(zhuǎn)動慣量),通過主軸傳動鏈,經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速后,通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網(wǎng).如果超過發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài),通過變流器向電網(wǎng)饋電. 最簡單的風力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構成,立在一定高度的塔干上,這是小型離網(wǎng)風機. 最初的風力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風變化時有時無,電壓和頻率不穩(wěn)定,沒有實際應用價值.為了解決這些問題,現(xiàn)代風機增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等. 齒輪箱可以將很低的風輪轉(zhuǎn)速(1500千瓦的風機通常為12-22轉(zhuǎn)/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速(發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速通常為1500轉(zhuǎn)/分).同時也使得發(fā)電機易于控制,實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出.偏航系統(tǒng)可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向.要知道,1500千瓦的風機機艙總重50多噸,葉輪30噸,使這樣一個系統(tǒng)隨時對準主風向也有相當?shù)募夹g難度. 風機是有許多轉(zhuǎn)動部件的,機艙在水平面旋轉(zhuǎn),隨時偏航對準風向;風輪沿水平軸旋轉(zhuǎn),以便產(chǎn)生動力扭距.對變槳矩風機,組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn),以便適應不同的風況而變槳距.在停機時,葉片要順槳,以便形成阻尼剎車. 早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩(同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用),現(xiàn)在電變距系統(tǒng)逐步取代液壓變距. 就1500千瓦風機而言,一般在4米/秒左右的風速自動啟動,在13米/秒左右發(fā)出額定功率.然后,隨著風速的增加,一直控制在額定功率附近發(fā)電,直到風速達到25米/秒時自動停機. 現(xiàn)代風機的設計極限風速為60-70米/秒,也就是說在這么大的風速下風機也不會立即破壞.理論上的12級颶風,其風速范圍也僅為32.7-36.9米/秒. 風機的控制系統(tǒng)要根據(jù)風速、風向?qū)ο到y(tǒng)加以控制,在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行,自動地并網(wǎng)和脫網(wǎng);同時*齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度,液壓系統(tǒng)的油壓,對出現(xiàn)的任何異常進行報警,必要時自動停機,屬于無人值守獨立發(fā)電系統(tǒng)單元.風力發(fā)電機是將風能轉(zhuǎn)換為機械功的動力機械，又稱風車。廣義地說，它是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機。許多世紀以來，風力發(fā)電機同水力機械一樣，作為動力源替代人力、畜力，對生產(chǎn)力的發(fā)展發(fā)揮過重要作用。近代機電動力的廣泛應用以及二十世紀50年代中東油田的發(fā)現(xiàn)，使風力機的發(fā)展緩慢下來。70年代初期，由于“石油危機”，出現(xiàn)了能源緊張的問題，人們認識到常規(guī)礦物能源供應的不穩(wěn)定性和有限性，于是尋求清潔的可再生能源遂成為現(xiàn)代世界的一個重要課題。風能作為可再生的、無污染的自然能源又重新引起了人們重視。機械連接與功率傳遞水平軸風機槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯(lián)軸節(jié)相連,將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機的傳動軸,此聯(lián)軸節(jié)應按具有很好的吸收阻尼和震動的特性，表現(xiàn)為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機械裝置的過載。另一種為直驅(qū)型風機槳葉不通過齒輪箱直接與電機相連風機電機類型根據(jù)定槳矩失速型風機和變速恒頻變槳矩風機的特點,國內(nèi)目前裝機的電機一般分為二類:異步型（1）籠型異步發(fā)電機；功率為600/125kW 750kW 800kW 1250180kW定子向電網(wǎng)輸送不同功率的50Hz交流電;（2）繞線式雙饋異步發(fā)電機；功率為1500kW定子向電網(wǎng)輸送50Hz交流電，轉(zhuǎn)子由變頻器控制，向電網(wǎng)間接輸送 有功或無功功率。同步型（1）永磁同步發(fā)電機；功率為750kW 1200kW 1500kW 由永磁體產(chǎn)生磁場,定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電（2）電勵磁同步發(fā)電機;由外接到轉(zhuǎn)子上的直流電流產(chǎn)生磁場,定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電根據(jù)葉片形式的不同，現(xiàn)有風力發(fā)電機分為以下兩類：水平軸世界上目前利用最多的形式，功率最大5MW左右。新型垂直軸21世紀初由中國、日本、歐洲幾乎同時發(fā)明的一種新型風力發(fā)電機，有別于最早的垂直軸風力發(fā)電機（達里厄型），效率高于水平軸風力發(fā)電機，無噪音和轉(zhuǎn)向機構，維護簡單。已成為歐美市場中小型風力發(fā)電機的首選。世界上目前最大功率是由上海模斯電子設備有限公司（MUCE）生產(chǎn)的50千瓦垂直軸風力發(fā)電機，日本最大功率30千瓦，英美國家生產(chǎn)的功率在1千瓦到10千瓦之間。最近，國內(nèi)外多家公司提出了建造超大型垂直軸風力發(fā)電機的計劃（10MW），此項計劃得到落實后，由于成本遠低于目前的風力發(fā)電機，必將逐步取代水平軸風力發(fā)電機，成為世界新能源的主力軍！ 回答者： 20031937 - 三級 2008-1-1 16:54 可惜這里只能貼文字，無法貼圖示。關于風電機的結構，文字性質(zhì)的描述和介紹轉(zhuǎn)貼如下。原帖地址是：/node/56 ， 那里可以查看到具體的結構部件以及相關的資料。資料來源：風能中國風能行業(yè)在中國是一個新興的產(chǎn)業(yè)，很多新的東西在中國并沒有標準化的稱呼。除此之外，還有很多零部件都在不斷的發(fā)展變化當中，本文中所進行的描述跟目前國內(nèi)的技術發(fā)展可能會有一定的出入。除了本文的文字介紹之外，在資料中心還有些多媒體資料，可以看到風電機結構圖。（點擊這里查看）風電機的基本原理和部件組成如下：大部分小功率風電機具有恒定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子葉片末的轉(zhuǎn)速為64米/秒，在軸心部分轉(zhuǎn)速為零。距軸心四分之一葉片長度處的轉(zhuǎn)速為16米/秒。但是，隨著海洋用大功率風電機的研發(fā)并投入使用，風電機的轉(zhuǎn)速不再恒定，葉片末的轉(zhuǎn)速也由于葉片的增長而加大。所以站長推薦對不同類型的風電機單獨查看其技術數(shù)據(jù)。（請參考產(chǎn)品信息）風電機結構機艙：機艙包容著風電機的關鍵設備，包括齒輪箱、發(fā)電機。維護人員可以通過風電機塔進入機艙。機艙前端是風電機轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片和軸。轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風，并將風力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。在600千瓦級別的風電機上，每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20 米；而在5兆瓦級別的風電機上，葉片長度可以達到近60米。葉片的設計很類似飛機的機翼，制造材料卻大不相同，多采用纖維而不是輕型合金。大部分轉(zhuǎn)子葉片用玻璃纖維強化塑料（GRP）制造。采用碳纖維或芳族聚酰胺作為強化材料是另外一種選擇，但這種葉片對大型風電機是不經(jīng)濟的。木材、環(huán)氧木材、或環(huán)氧木纖維合成物目前還沒有在轉(zhuǎn)子葉片市場出現(xiàn)，盡管目前在這一領域已經(jīng)有了發(fā)展。鋼及鋁合金分別存在重量及金屬疲勞等問題，目前只用在小型風電機上。實際上，轉(zhuǎn)子葉片設計師通常將葉片最遠端的部分的橫切面設計得類似于正統(tǒng)飛機的機翼。但是葉片內(nèi)端的厚輪廓，通常是專門為風電機設計的。為轉(zhuǎn)子葉片選擇輪廓涉及很多折衷的方面，諸如可靠的運轉(zhuǎn)與延時特性。葉片的輪廓設計，即使在表面有污垢時，葉片也可以運轉(zhuǎn)良好。軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風電機的低速軸上。低速軸：風電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與變速齒輪箱連接在一起。在一般的風電機上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導管，來激發(fā)空氣動力閘的運行。齒輪箱：齒輪箱連接低速軸和高速軸的變速裝置，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。高速軸及其機械閘：高速軸以超過1500轉(zhuǎn)/分鐘運轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)電機。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動力閘失效時，或風電機被維修時。發(fā)電機：風電機發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能。風電機上的發(fā)電機與普通電網(wǎng)上的發(fā)電設備相比，有所不同：風電機發(fā)電機需要在波動的機械能條件下運轉(zhuǎn)。通常使用的風電機發(fā)電機是感應電機或異步發(fā)電機，最新的風電機已經(jīng)開始使用永磁同步發(fā)電機。目前世界上單機最大電力輸出超過6000千瓦（德國enercon的E-112/114）。偏航裝置：借助電動機轉(zhuǎn)動機艙，以使轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整風向的最佳切入角度。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風向標來探知風向。通常，在風改變其方向時，風電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。值得注意的是，小功率級別的風電機都是通過統(tǒng)一的偏航裝置調(diào)整所有葉片的角度，而最新的風電機大都是每個葉片設置單獨的偏航系統(tǒng)。電子控制器：一般都使用一臺或多臺不斷監(jiān)控風電機狀態(tài)的計算機，用于控制偏航裝置。一旦風電機發(fā)生故障（即齒輪箱或發(fā)電機的過熱），該控制器可以自動停止風電機的轉(zhuǎn)動，并通過網(wǎng)絡信號通知風電機管理中心。液壓系統(tǒng)：用于重置風電機的空氣動力閘。冷卻系統(tǒng)：發(fā)電機在運轉(zhuǎn)時需要冷卻。在大部分風電機上，發(fā)電機被放置在管內(nèi)，并使用大型風扇來空冷，除此之外還需要一個油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油；還有一部分制造商采用水冷。水冷發(fā)電機更加小巧，而且電效高，但這種方式需要在機艙內(nèi)設置散熱器，來消除液體冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。一些新型風電機也采用水冷和風冷并用系統(tǒng)（比如德國Multibrid的M5000）。支撐塔：風電機塔載有機艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢，因為離地面越高，風速越大。600千瓦風電機的塔高為 40至60米，5兆瓦級別的塔高則超過100米。根據(jù)底座的不同，支撐塔可以為管狀，也可以是格子狀。管狀的塔對于維修人員更為安全，因為他們可以通過內(nèi)部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優(yōu)點在于它重量輕，技術相對成熟（與海上石油鉆井臺原理相同）。底座：早期小功率的風電機底座是包含在支撐塔內(nèi)的，隨著風電機單機功率越來越大，支撐塔也越來越高，對支撐塔底部的力學要求也越來越多，越來越復雜，所以目前的技術發(fā)展趨勢是將底座從支撐塔中分離出來單獨制造。目前現(xiàn)有的底座結構包括直桿式、三腳架和格狀底座風速計及風向標：用于測量風速及風向。輸出電壓小型風電機（100-150千瓦）通常產(chǎn)生690伏特的三相交流電。然后電流通過風電機旁的變壓器（或在塔內(nèi)），電壓被提高至一萬至三萬伏，這取決于當?shù)仉娋W(wǎng)的標準。大的制造商可以提供50赫茲風電機類型（用于世界大部分的電網(wǎng)），或60赫茲類型（用于美國電網(wǎng)）。發(fā)電機電網(wǎng)的設計風電機可以使用同步或異步發(fā)電機，并直接或非直接地將發(fā)電機連接在電網(wǎng)上。直接電網(wǎng)連接指的是將發(fā)電機直接連接在交流電網(wǎng)上。非直接電網(wǎng)連接指的是，風電機的電流通過一系列電力設備，經(jīng)調(diào)節(jié)與電網(wǎng)匹配。采用異步發(fā)電機，這個調(diào)節(jié)過程自動完成。除了上述零部件之外，現(xiàn)代最新的風電機都帶有十分復雜的控制系統(tǒng)，拆裝維護都需要專門的公司來進行。本站產(chǎn)品信息內(nèi)會逐漸的完善風電機生產(chǎn)商和維護維修公司的信息。如果您沒有找到您所需要的信息，請您聯(lián)系站長，我們會盡快幫您整理好您所需要的資料 關于風電機設計的一些問題： 為什么轉(zhuǎn)子葉片呈螺旋狀？大型風電機的轉(zhuǎn)子葉片通常呈螺旋狀。從轉(zhuǎn)子葉片看過去，并向葉片的根部移動，直至到轉(zhuǎn)子中心，你會發(fā)現(xiàn)風從很陡的角度進入（比地面的通常風向陡得多）。如果葉片從特別陡的角度受到撞擊，轉(zhuǎn)子葉片將停止運轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子葉片需要被設計成螺旋狀，以保證葉片后面的刀口，沿地面上的風向被推離。為什么要使用齒輪箱？為什么我們不能通過主軸直接驅(qū)動發(fā)電機？風電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量，通過主軸、齒輪箱及高速軸傳送到發(fā)電機。使用齒輪箱，可以將風電機轉(zhuǎn)子上的較低轉(zhuǎn)速、較高轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)換為用于發(fā)電機上的較高轉(zhuǎn)速、較低轉(zhuǎn)矩（更低的轉(zhuǎn)矩，更高的速度）。風電機上的齒輪箱，通常在轉(zhuǎn)子及發(fā)電機轉(zhuǎn)速之間具有單一的齒輪比。對于600千瓦或750千瓦機器，齒輪比大約為1比50。如果我們使用普通發(fā)電機，并使用兩個、四個或六個電極直接連接在50赫茲交流三相電網(wǎng)上，我們將不得不使用轉(zhuǎn)速為1000至3000轉(zhuǎn)每分鐘的風電機。對于43米轉(zhuǎn)子直徑的風電機，這意味著轉(zhuǎn)子末端的速度比聲速的兩倍還要高。另外一種可能性是建造一個帶許多電極的交流發(fā)電機。但如果你要將發(fā)電機直接連在電網(wǎng)上，你需要使用200個電極的發(fā)電機，來獲得30轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速。另外一個問題是，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的質(zhì)量需要與轉(zhuǎn)矩大小成比例。因此直接驅(qū)動的發(fā)電機會非常重。偏航裝置系統(tǒng)是怎么運行的？偏航裝置大體上可以分成三部分：偏航誤差當轉(zhuǎn)子不垂直于風向時，風電機存在偏航誤差。偏航誤差意味著，風中的能量只有很少一部分可以在轉(zhuǎn)子區(qū)域流動。如果只發(fā)生這種情況，偏航控制將是控制向風電機轉(zhuǎn)子電力輸入的極佳方式。但是，轉(zhuǎn)子靠近風源的部分受到的力比其它部分要大。一方面，這意味著轉(zhuǎn)子傾向于自動對著風偏轉(zhuǎn)，逆風或順風的汽輪機都存在這種情況。另一方面，這意味著葉片在轉(zhuǎn)子每一次轉(zhuǎn)動時，都會沿著受力方向前后彎曲。存在偏航誤差的風電機，與沿垂直于風向偏航的風電機相比，將承受更大的疲勞負載。偏航機構幾乎所有水