風力發(fā)電機基本結(jié)構(gòu)和原理

雙饋發(fā)電機結(jié)構(gòu)及原理

第一節(jié)雙饋發(fā)電機概述直流發(fā)電機。同步發(fā)電機。異步發(fā)電機。雙饋發(fā)電機：屬于異步發(fā)電機的一種。我們通常所講的雙饋異步發(fā)電機實質(zhì)上是一種繞線式轉(zhuǎn)子電機，由于其定、轉(zhuǎn)子都能向電網(wǎng)饋電，故簡稱雙饋電機。雙饋電機雖然屬于異步機的范疇，但是由于其具有獨立的勵磁繞組，可以象同步電機一樣施加勵磁，調(diào)節(jié)功率因數(shù)，所以又稱為交流勵磁電機，也有稱為異步化同步電機。同步電機由于是直流勵磁，其可調(diào)量只有一個電流的幅值，所以同步電機一般只能對無功功率進行調(diào)節(jié)。交流勵磁電機的可調(diào)量有三個：一是可調(diào)節(jié)的勵磁電流幅值；二是可改變勵磁頻率；三是可改變相位。這說明交流勵電機比同步電機多了兩個可調(diào)量。通過改變勵磁頻率，可改變發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)速的目的。這樣，在負荷突變時，可通過快速控制勵磁頻率來改變電機轉(zhuǎn)速，充分利用轉(zhuǎn)子的動能，釋放或吸收負荷，對電網(wǎng)擾動遠比常規(guī)電機小。改變轉(zhuǎn)子勵磁的相位時，由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場在氣隙空間的位置上有一個位移，這就改變了發(fā)電機電勢與電網(wǎng)電壓相量的相對位移，也就改變了電機的功率角。這說明電機的功率角也可以進行調(diào)節(jié)。所以交流勵磁不僅可調(diào)節(jié)無功功率，還可以調(diào)節(jié)有功功率。交流勵磁電機之所以有這么多優(yōu)點，是因為它采用的是可變的交流勵磁電流。但是，實現(xiàn)可變交流勵磁電流的控制是比較困難的，該控制策略可以實現(xiàn)機組的變速恒頻發(fā)電而且可以實現(xiàn)有功無功的獨立解耦控制，當前的主流雙饋風力發(fā)電機組均是采用此種控制策略。發(fā)電機基本原理電磁感應定律。（導體切割磁感線產(chǎn)生電動勢）安培環(huán)路定律。（動電生磁原理）。電磁感應定律。（動磁生電原理）。電磁力定律。（磁、電生力原理）。電磁三大定律定性、定量闡述了磁場與電流的本質(zhì)關(guān)系。右手螺旋定則：通電的導體產(chǎn)生磁場。磁場方向可用右手螺旋定則判定。情形一：直導線通入電流。右手握住導線，拇指指向電流方向，則四指環(huán)繞的方向就是磁感線方向。情形二：螺旋線管通入電流。右手握住螺線管，四指指向電流方向，則拇指指向就是螺線管內(nèi)部的磁感線方向。即拇指指向螺線管的N極。安培環(huán)路定律（動電生磁）電磁感應定律（動磁生電）一個線圈，不管什么原因，只要與它相交鏈的磁通量發(fā)生變化，則線圈兩端產(chǎn)生電動勢。感應電動勢的大小與線圈匝數(shù)成正比、與磁通的變化率成正比。感應電動勢的方向用“楞次定律”判定，即感應電動勢的方向總是試圖阻止磁通的變化。即：另一種表達形式：切割磁感線的導體感應出電動勢。電磁感應定律（動磁生電）電磁感應定律：切割磁感線的導體感應出電動勢，感應電動勢的大小與磁通密度B、導體長度L、相對運動速度v的乘積成正比，即E=BLv。感應電動勢的方向用右手定則判定。右手定則：伸出右手，拇指與四指垂直，讓磁力線穿入手心、拇指的方向指向?qū)w相對運動方向，則四指的指向就是感應電動勢的方向。電磁力定律（磁、電生力）電磁力定律：通電的導體在磁場中受到力的作用，電磁力的大小與磁通密度B、導體長度L、電流I的乘積成正比，即F=BIL。電磁力的方向用左手定則判定。左手定則：伸出左手，拇指與四指垂直，讓磁力線穿入手心、四指的方向指向電流的方向，則拇指的指向就是電磁力的方向。繞組的作用導體邊，線匝，線圈，線圈組，繞組。繞組的作用：繞組通入電流產(chǎn)生磁場（勵磁）；繞組交鏈的磁通變化產(chǎn)生感應電動勢（發(fā)電）。第二節(jié)雙饋發(fā)電機結(jié)構(gòu)最簡單的定子鐵心返回最簡單的三相繞組三相定子繞組在空間上對稱分布,互差120°電角度。返回繞組接線返回交流繞組與旋轉(zhuǎn)磁場理論繞組通入直流電產(chǎn)生靜止的磁場。單相繞組通入單相交流電產(chǎn)生脈振磁場：磁場的大小和方向隨著電流的變化而變化，但磁場的位置不變（磁場對稱中心線的位置不變）。三相繞組通入三相交流電產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。三相旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生：三相對稱繞組通入三相交流電流產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。（磁場大小不變、中心位置在作圓周運動）旋轉(zhuǎn)方向：從超前相繞組的軸線轉(zhuǎn)向滯后相繞組的軸線。（從A相轉(zhuǎn)向B相）轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速n1與電流頻率成正比、與繞組的磁極對數(shù)成反比。即磁場瞬時位置：當某相電流達到最大時，磁場的中心線轉(zhuǎn)到該繞組的軸線上。第三節(jié)雙饋發(fā)電機原理簡介設(shè)雙饋電機的定轉(zhuǎn)子繞組均為對稱繞組，電機的極對數(shù)為p，根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場理論，當定子對稱三相繞組施以對稱三相電壓，有對稱三相電流流過時，會在電機的氣隙中形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場，這個旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速1n稱為同步轉(zhuǎn)速，它與電網(wǎng)頻率f及電機的極對數(shù)p的關(guān)系如下：

同樣在轉(zhuǎn)子三相對稱繞組上通入頻率為f2的三相對稱電流，所產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子本身的旋轉(zhuǎn)速度為：電機用途及分類電機：進行機、電能量轉(zhuǎn)換的電磁耦合裝置。分類：電機可逆原理。電機變壓器旋轉(zhuǎn)電機直流電機交流電機同步電機異步電機同步發(fā)電機原理結(jié)構(gòu)—模型圖返回小型同步發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)定子：定子鐵芯，定子繞組，機座轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組，軸，集電環(huán)電刷其它同步發(fā)電機工作原理總結(jié)Hz原理：導體切割磁力線感應電動勢。三相定子繞組在空間上對稱分布。轉(zhuǎn)子勵磁繞組通入直流電流，建立按正弦分布的氣隙磁場。原動機驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。定子繞組依次切割磁力線感應出對稱三相正弦電動勢，電動勢頻率與轉(zhuǎn)速、磁極對數(shù)嚴格成正比。接通負載，發(fā)電機便把由轉(zhuǎn)軸上獲得的機械能轉(zhuǎn)化成從定子繞組向外輸出的三相交流電能?！铩铩铩铩锓祷赝剑恨D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1相同。若要保證頻率恒定，則同步發(fā)電機轉(zhuǎn)速需恒定。第四節(jié)異步發(fā)電機基本結(jié)構(gòu)異步電機概述異步：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1不相同。異步電機又稱感應電機。根據(jù)用途可分為：異步電動機，異步發(fā)電機。異步電機基本結(jié)構(gòu)定子：定子鐵芯，定子繞組，機座轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)軸根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為鼠籠式異步電機和繞線式異步電機。定子鐵芯和沖片請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。定子繞組異步電動機定子繞組接電源；異步發(fā)電機定子繞組接電網(wǎng)。繞線式異步電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組特點：繞線式異步電機轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，按三相交流繞組規(guī)律嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)。三相繞組的尾端一般在內(nèi)部星接，首端通過滑環(huán)、電刷引到接線端子上。從而可以和外部裝置進行連接。永濟YJ93A發(fā)電機參數(shù)工作制：連續(xù)相數(shù)：三相額定功率：1520KW額定轉(zhuǎn)速：1800r/min轉(zhuǎn)速范圍：1000-2000r/min中心高：500mm額定功率下的效率：96.5%額定功率因數(shù)：1定子繞組連接方式：三角形定子電壓：690V定子額定電流：1064A定子額定頻率：50Hz轉(zhuǎn)子類型：繞線式轉(zhuǎn)子繞組接線方式：星型轉(zhuǎn)子額定電壓：419V轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)電壓：2018V最大轉(zhuǎn)子電流：450A絕緣等級：H級結(jié)構(gòu)型式：IMB3極數(shù)：4極冷卻方式：機殼水泠繞組溫升限值：105K轉(zhuǎn)向：從輸出軸方向觀察為逆時針防護等級：IP54重量：不大于6350kg異步電動機的工作原理異步電動機定子繞組接通三相交流電源。三相對稱繞組通入三相對稱交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子側(cè)物理狀況轉(zhuǎn)子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，由于轉(zhuǎn)子繞組是自閉合的回路，因此繞組內(nèi)形成感應電流。載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用，形成一個與磁場方向相同的電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)。異步電動機工作原理定子繞組接交流電源，三相對稱繞組流過三相對稱交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，由于轉(zhuǎn)子繞組是自閉合的回路，因此繞組內(nèi)形成感應電流。載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用，形成一個與磁場方向相同的電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)。電動機軸上聯(lián)結(jié)機械負載，則異步電動機定子繞組從電網(wǎng)吸收電能，轉(zhuǎn)換成從軸上輸出的機械能。電生磁，磁生電，轉(zhuǎn)子受力跟著轉(zhuǎn)?！爱惒健薄ⅰ案袘鞭D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n始終與磁場轉(zhuǎn)速n1存在差異。如果n=n1，則轉(zhuǎn)子繞組中不再感應電流，也就沒有電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，異步電機無法實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換則不能正常工作。轉(zhuǎn)差率s轉(zhuǎn)差率s：又稱滑差率。異步發(fā)電機工作原理如果原動機驅(qū)動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n超過磁場轉(zhuǎn)速n1，即n>n1，則轉(zhuǎn)子繞組中感應電動勢和感應電流的方向改變，定子繞組有功電流方向也改變。電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反為制動性質(zhì)，原動機克服電磁轉(zhuǎn)矩做功，電機定子繞組向電網(wǎng)輸出電能。異步電動機和異步發(fā)電機比較異步電動機：0<n<n1，1>s>0，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性質(zhì)，電機從電網(wǎng)輸入電功率，從軸上輸出機械功率。異步發(fā)電機：n>n1，s<0，電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，電機從軸上輸入機械功率，向電網(wǎng)輸出電功率。第五節(jié)雙饋異步電機基本原理定子側(cè)頻率為f1。（50Hz，或記為f）。轉(zhuǎn)子側(cè)頻率為f2。f2=sf1。即：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越接近磁場轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組交鏈的磁通變化速度越小，頻率就越低。pCu2=sPem理解與啟示“異步”的原因是由于轉(zhuǎn)子繞組上消耗了電磁功率中的一部分。電磁功率Pem基本不變時，若改變pCu2，則轉(zhuǎn)差率s改變，即電機轉(zhuǎn)速n改變。若通過轉(zhuǎn)子繞組輸出或輸入電功率PZ，異步電機的工作狀態(tài)將發(fā)生改變。一般來說，該控制方式下運行時，PZ遠大于轉(zhuǎn)子本身銅損耗pCu2，所以近似分析時可以忽略pCu2，而把PZ稱為轉(zhuǎn)差功率：PZ=sPem。雙饋電機工作原理低于同步轉(zhuǎn)速的電動機狀態(tài)高于同步轉(zhuǎn)速的電動機狀態(tài)雙饋電機工作原理高于同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機狀態(tài)低于同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機狀態(tài)雙饋發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)的變頻及控制裝置變頻器：由于轉(zhuǎn)子側(cè)頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有關(guān)，所以轉(zhuǎn)子繞組需在通過變頻器、變壓器與電網(wǎng)相連接?？刂菩盘枺撼ㄗ觽?cè)電量外，轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)速、電壓、電流信號需要分析作為反饋信號，以控制變頻器的輸出及機械變速裝置的運行。幾種發(fā)電機對比同步風力發(fā)電機，若保持頻率不變，需要保持恒定轉(zhuǎn)速。機械控制要求更嚴格。普通異步風力發(fā)電機，轉(zhuǎn)速需要高于同步轉(zhuǎn)速才能工作在發(fā)電機狀態(tài)。雙饋異步風力發(fā)電機，可以超同步轉(zhuǎn)速運行，也可以亞同步轉(zhuǎn)速運行。機械控制更為方便。雙饋異步發(fā)電機的薄弱環(huán)節(jié)繞組（繞組絕緣）：定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組。軸承?；h(huán)、電刷。第六節(jié)雙饋異步電機的維護繞組的常見故障短路。（不該接通的通了）。包括：絕緣電阻下降。斷路。（該接通的沒通）包括：繞組回路直流電阻（含接觸電阻）變大。繞組直流電阻的測試可使用萬用表、單臂電橋、雙臂電橋等儀表。測試三相定子繞組回路的直流電阻。測轉(zhuǎn)子繞組回路的直流電阻。與出廠值對比。分析