風(fēng)力發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和原理

雙饋發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理

第一節(jié)雙饋發(fā)電機(jī)概述直流發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)。異步發(fā)電機(jī)。雙饋發(fā)電機(jī)：屬于異步發(fā)電機(jī)的一種。我們通常所講的雙饋異步發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種繞線式轉(zhuǎn)子電機(jī)，由于其定、轉(zhuǎn)子都能向電網(wǎng)饋電，故簡(jiǎn)稱雙饋電機(jī)。雙饋電機(jī)雖然屬于異步機(jī)的范疇，但是由于其具有獨(dú)立的勵(lì)磁繞組，可以象同步電機(jī)一樣施加勵(lì)磁，調(diào)節(jié)功率因數(shù)，所以又稱為交流勵(lì)磁電機(jī)，也有稱為異步化同步電機(jī)。同步電機(jī)由于是直流勵(lì)磁，其可調(diào)量只有一個(gè)電流的幅值，所以同步電機(jī)一般只能對(duì)無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。交流勵(lì)磁電機(jī)的可調(diào)量有三個(gè)：一是可調(diào)節(jié)的勵(lì)磁電流幅值；二是可改變勵(lì)磁頻率；三是可改變相位。這說明交流勵(lì)電機(jī)比同步電機(jī)多了兩個(gè)可調(diào)量。通過改變勵(lì)磁頻率，可改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。這樣，在負(fù)荷突變時(shí)，可通過快速控制勵(lì)磁頻率來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，充分利用轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，釋放或吸收負(fù)荷，對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)遠(yuǎn)比常規(guī)電機(jī)小。改變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的相位時(shí)，由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在氣隙空間的位置上有一個(gè)位移，這就改變了發(fā)電機(jī)電勢(shì)與電網(wǎng)電壓相量的相對(duì)位移，也就改變了電機(jī)的功率角。這說明電機(jī)的功率角也可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。所以交流勵(lì)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(lì)磁電機(jī)之所以有這么多優(yōu)點(diǎn)，是因?yàn)樗捎玫氖强勺兊慕涣鲃?lì)磁電流。但是，實(shí)現(xiàn)可變交流勵(lì)磁電流的控制是比較困難的，該控制策略可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的變速恒頻發(fā)電而且可以實(shí)現(xiàn)有功無功的獨(dú)立解耦控制，當(dāng)前的主流雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均是采用此種控制策略。發(fā)電機(jī)基本原理電磁感應(yīng)定律。（導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)）安培環(huán)路定律。（動(dòng)電生磁原理）。電磁感應(yīng)定律。（動(dòng)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(chǎng)與電流的本質(zhì)關(guān)系。右手螺旋定則：通電的導(dǎo)體產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁場(chǎng)方向可用右手螺旋定則判定。情形一：直導(dǎo)線通入電流。右手握住導(dǎo)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(dòng)電生磁）電磁感應(yīng)定律（動(dòng)磁生電）一個(gè)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(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈匝數(shù)成正比、與磁通的變化率成正比。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用“楞次定律”判定，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向總是試圖阻止磁通的變化。即：另一種表達(dá)形式：切割磁感線的導(dǎo)體感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。電磁感應(yīng)定律（動(dòng)磁生電）電磁感應(yīng)定律：切割磁感線的導(dǎo)體感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通密度B、導(dǎo)體長(zhǎng)度L、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v的乘積成正比，即E=BLv。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(duì)運(yùn)動(dòng)方向，則四指的指向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。電磁力定律（磁、電生力）電磁力定律：通電的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用，電磁力的大小與磁通密度B、導(dǎo)體長(zhǎng)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(dǎo)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(chǎng)（勵(lì)磁）；繞組交鏈的磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（發(fā)電）。第二節(jié)雙饋發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的定子鐵心返回最簡(jiǎn)單的三相繞組三相定子繞組在空間上對(duì)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(chǎng)理論繞組通入直流電產(chǎn)生靜止的磁場(chǎng)。單相繞組通入單相交流電產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)：磁場(chǎng)的大小和方向隨著電流的變化而變化，但磁場(chǎng)的位置不變（磁場(chǎng)對(duì)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(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生：三相對(duì)稱繞組通入三相交流電流產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。（磁場(chǎng)大小不變、中心位置在作圓周運(yùn)動(dòng)）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(duì)數(shù)成反比。即磁場(chǎng)瞬時(shí)位置：當(dāng)某相電流達(dá)到最大時(shí)，磁場(chǎng)的中心線轉(zhuǎn)到該繞組的軸線上。第三節(jié)雙饋發(fā)電機(jī)原理簡(jiǎn)介設(shè)雙饋電機(jī)的定轉(zhuǎn)子繞組均為對(duì)稱繞組，電機(jī)的極對(duì)數(shù)為p，根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論，當(dāng)定子對(duì)稱三相繞組施以對(duì)稱三相電壓，有對(duì)稱三相電流流過時(shí)，會(huì)在電機(jī)的氣隙中形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速1n稱為同步轉(zhuǎn)速，它與電網(wǎng)頻率f及電機(jī)的極對(duì)數(shù)p的關(guān)系如下：

同樣在轉(zhuǎn)子三相對(duì)稱繞組上通入頻率為f2的三相對(duì)稱電流，所產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子本身的旋轉(zhuǎn)速度為：電機(jī)用途及分類電機(jī)：進(jìn)行機(jī)、電能量轉(zhuǎn)換的電磁耦合裝置。分類：電機(jī)可逆原理。電機(jī)變壓器旋轉(zhuǎn)電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)原理結(jié)構(gòu)—模型圖返回小型同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)定子：定子鐵芯，定子繞組，機(jī)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(jī)工作原理總結(jié)Hz原理：導(dǎo)體切割磁力線感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。三相定子繞組在空間上對(duì)稱分布。轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通入直流電流，建立按正弦分布的氣隙磁場(chǎng)。原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。定子繞組依次切割磁力線感應(yīng)出對(duì)稱三相正弦電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)頻率與轉(zhuǎn)速、磁極對(duì)數(shù)嚴(yán)格成正比。接通負(fù)載，發(fā)電機(jī)便把由轉(zhuǎn)軸上獲得的機(jī)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(chǎng)轉(zhuǎn)速n1相同。若要保證頻率恒定，則同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速需恒定。第四節(jié)異步發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)異步電機(jī)概述異步：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1不相同。異步電機(jī)又稱感應(yīng)電機(jī)。根據(jù)用途可分為：異步電動(dòng)機(jī)，異步發(fā)電機(jī)。異步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)定子：定子鐵芯，定子繞組，機(jī)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(jī)和繞線式異步電機(jī)。定子鐵芯和沖片請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋尽Ｕ?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。定子繞組異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接電源；異步發(fā)電機(jī)定子繞組接電網(wǎng)。繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組特點(diǎn)：繞線式異步電機(jī)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(jìn)行連接。永濟(jì)YJ93A發(fā)電機(jī)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(jí)：H級(jí)結(jié)構(gòu)型式：IMB3極數(shù)：4極冷卻方式：機(jī)殼水泠繞組溫升限值：105K轉(zhuǎn)向：從輸出軸方向觀察為逆時(shí)針防護(hù)等級(jí)：IP54重量：不大于6350kg異步電動(dòng)機(jī)的工作原理異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接通三相交流電源。三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子側(cè)物理狀況轉(zhuǎn)子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于轉(zhuǎn)子繞組是自閉合的回路，因此繞組內(nèi)形成感應(yīng)電流。載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，形成一個(gè)與磁場(chǎng)方向相同的電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)。異步電動(dòng)機(jī)工作原理定子繞組接交流電源，三相對(duì)稱繞組流過三相對(duì)稱交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于轉(zhuǎn)子繞組是自閉合的回路，因此繞組內(nèi)形成感應(yīng)電流。載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，形成一個(gè)與磁場(chǎng)方向相同的電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)軸上聯(lián)結(jié)機(jī)械負(fù)載，則異步電動(dòng)機(jī)定子繞組從電網(wǎng)吸收電能，轉(zhuǎn)換成從軸上輸出的機(jī)械能。電生磁，磁生電，轉(zhuǎn)子受力跟著轉(zhuǎn)?！爱惒健?、“感應(yīng)”轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n始終與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1存在差異。如果n=n1，則轉(zhuǎn)子繞組中不再感應(yīng)電流，也就沒有電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，異步電機(jī)無法實(shí)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(jī)工作原理如果原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n超過磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1，即n>n1，則轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)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(dòng)性質(zhì)，原動(dòng)機(jī)克服電磁轉(zhuǎn)矩做功，電機(jī)定子繞組向電網(wǎng)輸出電能。異步電動(dòng)機(jī)和異步發(fā)電機(jī)比較異步電動(dòng)機(jī)：0<n<n1，1>s>0，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)，電機(jī)從電網(wǎng)輸入電功率，從軸上輸出機(jī)械功率。異步發(fā)電機(jī)：n>n1，s<0，電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)性質(zhì)，電機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率，向電網(wǎng)輸出電功率。第五節(jié)雙饋異步電機(jī)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(chǎng)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(shí)，若改變pCu2，則轉(zhuǎn)差率s改變，即電機(jī)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(jī)的工作狀態(tài)將發(fā)生改變。一般來說，該控制方式下運(yùn)行時(shí)，PZ遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子本身銅損耗pCu2，所以近似分析時(shí)可以忽略pCu2，而把PZ稱為轉(zhuǎn)差功率：PZ=sPem。雙饋電機(jī)工作原理低于同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)高于同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)雙饋電機(jī)工作原理高于同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)狀態(tài)低于同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)狀態(tài)雙饋發(fā)電機(jī)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?hào)：除定子側(cè)電量外，轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)速、電壓、電流信號(hào)需要分析作為反饋信號(hào)，以控制變頻器的輸出及機(jī)械變速裝置的運(yùn)行。幾種發(fā)電機(jī)對(duì)比同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，若保持頻率不變，需要保持恒定轉(zhuǎn)速。機(jī)械控制要求更嚴(yán)格。普通異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速需要高于同步轉(zhuǎn)速才能工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可以超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，也可以亞同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。機(jī)械控制更為方便。雙饋異步發(fā)電機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)繞組（繞組絕緣）：定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組。軸承。滑環(huán)、電刷。第六節(jié)雙饋異步電機(jī)的維護(hù)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(cè)試可使用萬用表、單臂電橋、雙臂電橋等儀表。測(cè)試三相定子繞組回路的直流電阻。測(cè)轉(zhuǎn)子繞組回路的直流電阻。與出廠值對(duì)比。分析