风力发电机各部件介绍
我们以目前使用最为广 泛的水平轴风力发电机为例关于其结构作一 介绍 , 它主要由叶轮，调速或限速装置，偏航系统，传动机构，发电机系统，塔架等组成：叶轮：风力机区别于其他机械的最主要特征就是叶轮。叶轮一般由 2～3 个叶片和轮毂所组成 , 其功能是将风能转换为机械能．除小型风力机的叶片部分采用木质材料外, 中、大 型风力机的叶片都采用玻璃纤维或高强度复合材料制成。风力机叶片都要装在轮毂上。轮毂是叶轮的枢纽, 也是叶片根部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力 , 都通过轮毂传递到传动系统, 再传到风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距( 使叶片作俯仰转动 ) 的所在。轮毂的作用是连接叶片和低速轴，要求能承受大的，复杂的载荷。中小型风机常采用刚性连接，兆瓦级风力机常采用跷跷板连接方式。
调速或限速装置：
在很多情况下 , 要求风力机不论风速如何变化转速总保持恒定或不超过某一限定值 ,为此 目的而采用了调速或限速装置。当风速过高时 , 这些装置还用来限制功率 , 并减小作用在叶片上的力。调速或限速装置有各种各样的类型 , 但从原理上来看大致有三类: 一类是使 叶轮偏离主风向, 另一类是利用气动阻力, 第三类是改变叶片的桨距角。
偏航系统：
为了让叶轮能自然地对准风向, 通常风机都会采用调向装置 , 对大型风力发电机组 而言, 一般采用的是电动机驱动的风向跟踪系统。整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调节系统 和扭缆保护装置等部分组成。偏航调节系统包括风向标和偏航系统调节软件。 风向标对应每一个风向都有一个相应的脉冲输 出 信号, 通过偏航系统软件确定其 偏 航方向和偏航角度,然后将偏航信号放大传送给电动机, 通过减速机构转动风力机平台 , 直到对准风向为止。
风机的传动系统一般包括低速轴、高速轴、齿轮箱、联轴节和制动器等。 但不是每一种风机都必须具备所有这些环节。有些风机的轮毂直接连接到齿轮箱上 , 不需要低速传动轴。也有一些风机设计成无齿轮箱的, 叶轮直接连接到发电机。
叶轮叶片产生的机械能由机舱里的传动系统传递给发电机，它包括一个齿轮箱 、离合器和一个能使风力机在停止运行时的紧急情况下复位的刹车系统 。齿轮箱用于增加叶轮转速，从20~50 转/分到1000~1500 转/分，后者是驱动大多数发电机所需的转速。齿轮箱可以是一个 简单的平行轴齿轮箱，其中输出轴是不同轴的，或者它也可以是较昂贵的一种，允许输入、输出轴共线，使结构更紧凑。传动系统要按输出功率和最大动态扭矩载荷 来设计。由于叶轮 功率输出有波动，一些设计者试图通过增加机械适应性和缓冲驱动来控制动态载荷，这对大型的风力发电机来说是非常重要的，因其动态载荷很大，而且感应发电机 的缓冲余地比小型风力机的小。
风力发电包含了由风能到机械能和由机械能到电能两个能量转换过程，发电机及其控制系统承担了后一种能量转换任务。恒速恒频发电机系统一般来说比 较简单，所采用的发电机主要有两种，即同步发电机和鼠笼型感应发电机。变速恒频发电机系统是20世纪70年代中期以后逐渐发展起来的一种新型风力发电系 统，其主要优点在于叶轮以变速运行，可以在很宽 的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，从而提高了风力机的运行效率，从风中获取的 能量可以比恒速风力机高得多。此外，这种风机在结构上和实用中还有很多的优越性。利用 电力电子学是实现变速运行最佳化的最好方法之一，虽然与恒速恒频系统相比可能使风电转换装置的电气部分变得较为复杂和昂贵，但电气部分的成本在中、大型风 力发电机组中所占比例不大，因而发展中、大型变速恒频风电机组受到很多国家的重视。
（恒速）同步发电机：
（恒速）同步发电机的优先是励磁系统可控制发电机的电压和无功功率，发电机效率高 。同步电机要通过同步设备的整步操作达到准同步并网（并网困难），由于风速变化大，以及同 步发电机要求转速恒定，风力机必需装有良好的变桨距调节机构。
（恒速）异步发电机： 异步发电机结构简单，坚固，造价低，异步发电机投入系统运行时，由于是靠转差率来调节负荷，因此对机组的调节精度要求不高，不需要同步设备的整步操作，只 要转速接近同步速 时就可并网，且并网后不会产生振荡和失步。缺点是并网时冲击电流幅值大，不能产生无功功率。
塔架：
风力机的塔架除了要支撑风力机的重量 , 还要承受吹向风力机和塔架的风压, 以及风力机 运行中的动载荷。它的刚度和风力机的振动有密切关系。水平轴风力发电机的塔架主要可分 为管柱型和桁架型两类, 管柱型塔架可从最简单的木杆 , 一直到大型钢管和混凝土管柱。 小型风力机塔杆为了增加 抗 弯矩的能力 , 可以用拉 线 来加强。中、大型塔杆为了运输 方便, 可以将钢管分成几段 。 一般圆柱形塔架对风的阻力较小, 特别是对于下风向风力机,产生紊流的影响要比桁架式塔架小。桁架式塔架常用于中小型风力机上, 其优点是造价不高, 运输也方便。 但这种塔架会使下风向风力机的叶片产生很大的紊流。
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