风能利用装置的类别与特性详解
风能转换装置主要由两部分构成:
风力转换部分——负责将风能转化为机械能;
电能转换部分——负责将机械能转化为电能。皖南电机
依据风力转换装置的结构形式、技术方案及其组合方式的不同,风能转换装置呈现出多样化的分类形式。
(1)根据主轴旋转方向分类,可分为:
“水平轴型风力装置”——主轴与地面平行,需根据风向调整叶片位置;
“垂直轴型风力装置”——主轴与地面垂直,结构简单,叶片无需随风向调整。
(2)根据桨叶受力方式分类,分为“升力型”和“阻力型”。
(3)根据桨叶数量分类,包括“单叶型”、“双叶型”、“三叶型”和“多叶型”,叶片数量受多种因素影响,如空气动力效率、复杂度、成本、噪音和美学需求等。
大型风力装置一般由1至3片叶片组成。叶片数量较少的装置转速较高,能量提取效率更高,但噪音较大;叶片过多则可能降低系统效率。目前,三叶片装置是市场主流,其外观平衡美观。安徽皖南电机
(4)根据叶片接受风的方向分类,分为“上风向型”——叶片正面迎风旋转和“下风向型”——叶片背风旋转。皖南电机价格表
上风向装置通常需调向装置以保持叶片迎风;下风向装置能自动对准风向,无需调向装置,但塔架可能产生塔影效应,降低性能。
(5)根据功率传递方式分类,分为“带齿轮箱型”——通过齿轮箱增速传递转矩至发电机;“直驱型”——直接将转矩传递至发电机,结构简化,故障率低,多用于大型机组。
(6)根据桨叶调节方式分类,分为“定桨距型”——叶片与轮毂连接固定,结构简单可靠;“变桨距型”——叶片可调节攻角,性能更优,但结构更复杂。
(7)根据叶轮转速是否恒定分类,分为“恒速型”——结构简单,成本低,但效率低;“变速型”——效率高,成本效率高,常用于大型机组。
(8)根据发电机类型分类,分为“异步发电机型”和“同步发电机型”,两者均可用于变速运行。安徽皖南电机
异步发电机分为笼型异步发电机和绕线式双馈异步发电机;同步发电机分为电励磁同步发电机和永磁同步发电机。
(9)根据输出端电压高低分类,分为“高压型”——输出端电压10~20kV甚至40kV,可直接并网;“低压型”——输出端电压1kV以下。
(10)根据额定功率分类,分为微型、小型、中型和大型风力装置。
风电设备材料
12.直驱永磁同步风力发电机
永磁同步发电机因其结构简单、无需励磁绕组、效率高而在中小型风力装置中广泛应用。高性能永磁材料制造工艺的提升使得大容量风力发电系统也趋向于采用永磁同步发电机。永磁风力发电机常用于变速恒频系统,转子直接由风力机拖动,转速低。去掉了增速齿轮箱,提高了机组可靠性和寿命;采用高性能永磁磁钢,提高了气隙磁密和功率密度,减小了电机体积。
永磁同步发电机分为外转子型和内转子型。
外转子型结构简单,磁极固定牢固,冷却条件好,但存在定子冷却和大型电机运输问题。皖南电机
内转子型利用自然风冷却,减小了电机尺寸,便于运输,常见有径向式、切向式和轴向式转子磁路,其中径向磁化结构因其工艺简便、磁感应强度接近永磁体工作点磁感应强度而应用广泛。