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风力发电机的分类有哪些

风力发电机的分类有哪些

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根据风力发电机主轴的方向,可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。

1.水平轴风力涡轮机:旋转轴垂直于叶片,通常平行于地面,旋转轴水平的风力涡轮机。水平轴风力发电机相对于垂直轴发电机的优点:叶片旋转空间大,转速高。适用于大型风力发电厂。水平轴风力发电机发展历史悠久,已经完全达到工业化生产,结构简单,比垂直轴风力发电机效率高。到目前为止,所有用于发电的风力发电机都是水平轴的,没有商用的垂直轴风力发电机。

2.垂直轴风力涡轮机:旋转轴平行于叶片,通常垂直于地面,且旋转轴垂直的风力涡轮机。与水平轴发电机相比,垂直轴风力发电机具有发电效率高、不需要转风、叶片旋转空间小、抗风能力强(可抗12-14级台风)、启动风速小、维护简单等优点。与水平风力机相比,垂直轴有两个优点:一是在相同风速下,垂直轴的发电效率高于水平风力机,特别是在低风速地区;第二,在高风速区域,垂直轴风力机比水平轴风力机更安全、更稳定;此外,国内外大量案例证明,在城市地区,水平风轮机往往不旋转,在北方、西北等高风速地区,往往会出现风轮机断裂、脱落等问题,造成路上行人和车辆的伤害。

根据叶片数量,可分为“单叶片”、“双叶片”、“三叶片”和“多叶片”风扇。

轴流风机的叶片数量往往是奇数。这是因为如果使用偶数个对称叶片,很难调节平衡。也很容易让系统产生共鸣。如果叶片材料不能抵抗振动引起的疲劳,叶片或心轴会断裂。所以大部分设计都是轴不对称的奇数扇叶。对于轴不对称的奇数叶片,这一原理广泛应用于大型风扇和包括一些直升机螺旋桨在内的各种叶片的设计中。包括国产电风扇,都有三个叶片,叶片是鸟翅膀(设计术语)。这样的叶片流量大,噪音低,符合流体力学原理。所以大部分风扇都是三个叶片。三片叶片动平衡好,不易摆动,减少轴承磨损。降低维护成本。

根据风机受风的方向,有两种类型:“逆风型”――叶轮正面对风向,和“顺风型”――叶轮背面跟随风向。

逆风风机一般需要某种调向装置,保持叶轮迎风。顺风风扇可以自动对准风向,省去了调向装置。但对于顺风风机来说,由于一部分空气通过塔体后吹向叶轮,塔体干扰了通过叶片的气流,形成所谓的塔影效应,降低了性能。

根据风力发电机组的输出容量,风力发电机组可分为小型、中型、大型和兆瓦级系列。

1.小型风力发电机是指发电机容量为0.1~1kw的风力发电机。

2.中型风力发电机是指发电机容量为1~100kw的风力发电机。

3.大型风力发电机是指发电机容量为100~1000kw的风力发电机。

4.兆瓦级风力发电机是指发电机容量超过1000千瓦的风力发电机。

按功率调节模式分类。可分为定桨距调速型、变桨距型、主动失速型和独立变桨距型风力发电机组。

1、定桨距失速风扇;叶片与轮毂固定连接,叶片迎风角度不随风速变化。自动失速取决于叶片的气动特性,即当风速大于额定风速时,叶片的失速特性保持输入功率基本不变。

2.变桨距调节:当风速低于额定风速时,确保叶片处于攻角状态,以获得较高的风能;当风速超过额定风速时,变桨系统减小叶片攻角,确保输出功率在额定范围内。

3.主动失速调节:当风速低于额定风速时,控制系统根据风速分几个阶段进行控制,控制精度低于变桨距控制;当风速超过额定风速时,桨距控制系统通过增大叶片攻角使叶片失速,限制了风轮吸收功率的增加。

4.风力发电机独立变桨控制:由于叶片尺寸较大,每个叶片都有十几吨甚至几十吨,叶片运行位置不同,受力情况也不同,因此叶片中立性对风力发电机转矩的影响不容忽视。通过独立控制三片叶片,可以大大降低风力机叶片载荷和扭矩的波动,进而降低传动机构和齿轮箱的疲劳程度,降低塔架的振动,输出功率在额定功率附近基本不变。

按机械形式分类:根据风力发电机组是否包括齿轮箱,可分为带齿轮箱的风力发电机组、不带齿轮的风力发电机组和混合驱动风力发电机组。

1.带齿轮箱的风力发电机:由于叶尖速度的限制,风力发电机的转速一般较慢。当风轮直径超过100米时,风轮速度为15r/min或更低。为了减小发电机的尺寸,发电机的输入速度必须更高。这时必须使用变速箱,使发动机的输入转速为1500/min或3000/min,这样发电机的尺寸可以设计得尽可能小。

2.无齿轮箱发电机:叶轮与发电机直接连接结构的风力发电机成为无齿轮风力发电机。这种发电机结构简单,由于没有齿轮箱,制造和维护方便,因此有可能开发出没有齿轮箱的风力发电机,并在未来的海上风力发电机上使用。

3.混合驱动式风力发电机:混合驱动式风力发电机采用一级齿轮传动,齿轮箱结构简单,效率高。随着点击速度的增加,点击尺寸和重量比普通直接驱动单元更小更轻。因此,这种风力发电机具有直燃式风力发电机、体积小、重量轻的特点,逐渐成为3GW以上大型风力发电机设计和发展的趋势。

根据风力发电机的发电机类型,可分为异步风力发电机和同步风力发电机。

1、异步发电机根据其转子结构不同,可分为:

(1)笼型异步发电机——转子为笼型。由于其简单、可靠、廉价和易于接入电网,被广泛应用于中小型机组。

(2)绕线双馈异步发电机——转子是绕线的。定子直接与电网相连传输电能,绕线转子也受变频器控制向电网传输有功或无功功率。

2.同步发电机型号可分为:

(1)电励磁同步发电机——转子为绕线凸极,磁场由外部直流励磁产生。

(2)永磁同步发电机——转子是由铁氧体材料制成的永磁磁极,通常是低速多极型,不需要外部励磁,从而简化了发电机结构,因此具有许多优点。

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