Mazo maiņstrāvas pastāvīgā magnēta vēja turbīnu dizaina iezīmes
Maziem vēja elektrostacijām ir izmantoti līdzstrāvas ģeneratori, elektromagnētiskie ģeneratori, spīļu polu ģeneratori, reluktivitātes ģeneratori un induktīvie ģeneratori. Izstrādājot pastāvīgo magnētu materiālu tehnoloģiju, pastāvīgi uzlabojas pastāvīgo magnētu materiālu magnētiskais enerģijas produkts un pašlaik tiek izmantoti pastāvīgo magnētu ģeneratori. Šis motora tips ir augstāks par iepriekšējiem ģeneratoru veidiem attiecībā uz elektrisko veiktspēju un drošību. Tā kā šāda veida ģeneratora pielietošanas vieta atšķiras no vispārējā ģeneratora pielietojuma vietas, tās tehniskajām prasībām ir īpaša nozīme, un tai ir jābūt labi savienotai ar vēja turbīnu attiecībā uz veiktspēju. Tāpēc tiek veikta dažu analīzi par vairākām šāda veida ģeneratora problēmām. Un izpētīt.
2 tehniskās prasības
1. attēls ir nelielas vēja enerģijas ražošanas ierīces shematiska diagramma. Vējš vēja ritenīti vada, lai vēja enerģiju pārveidotu par mehānisku enerģiju. Vēja ritenis ģenerē ģeneratoru, lai to pagrieztu, pārveido mehānisko enerģiju elektroenerģijā, kā arī izlabo un izvada. Šāda veida ģeneratoram vispirms jāizvēlas ģeneratora tips un taisnošanas līnija; noteikt aprēķināto korekcijas jaudu, nominālo jaudu, spriegumu, ātrumu un tā tālāk. Galvenās tehniskās prasības tam ir:
(1) nominālā jauda PN (W); (2) nominālais izejas spriegums (DC) AN (V); (3) nominālais ātrums NN (r / min); (4) ģeneratora efektivitāte η (); (5) Starta pretestības griezes moments TN (Nm); (6) pie 65 nominālajiem apgriezieniem ģeneratora bez slodzes spriegumam nevajadzētu būt zemākam par nominālo spriegumu; (7) ar 150 nominālo apgriezienu skaitu, ģeneratoram jāspēj pārslogot darbību ar nominālo spriegumu 2min; (8) Ģeneratoram jāspēj izturēt 2 reizes lielāku nominālo ātrumu bez slodzes apstākļos, kas ilgst 2 minūtes, un rotora konstrukcijai nevajadzētu būt bojātam un kaitīgai deformācijai; (9) Ģeneratoram jāspēj novērst lietus, sniegu, smiltis un zibens.
Turklāt tam jāatbilst arī tehniskajām prasībām attiecībā uz vispārējo motora izolāciju, spiediena izturību, mehānisko izturību utt.
Tehniskās prasības (5), (6), (7), (8) ir īpašas prasības vēja turbīnām, kuras turpmāk analizēs atsevišķi.
3 elektromagnētiskās slodzes izvēle
Mūsdienu motoru ražošanas prakse un motora ilgstoša darbība parasti nodrošina līnijas slodzes diapazonu As un paredzētā motora magnētisko slodzi Bδ. Kad As un Bδ produkts ir vienāds, tad attiecība starp As un Bδ nosaka dažādus ģeneratora parametrus, spēka enerģijas indeksu un masu. Ja Bδ ir liels un As ir zems, ģenerators ir bagāts ar dzelzi, un, kad As ir liels un Bδ ir mazs, ģenerators ir bagāts ar vara.
Motora elektrisko slodzi mēra ar motora tinuma strāvas blīvumu j (A / mm2) un līnijas slodzi As (A / cm). Jo lielāka ir elektriskā slodze, jo lielāks ir vara zudums. Mazjaudas vēja turbīnām tas parasti ir zemspriegums un augsta strāva. Jo īpaši ģeneratori, kuru jauda ir zemāka par 1 kW, galvenokārt tiek izmantoti 24, 36 V vai 48 V (koriģēta DC), un šādu motoru nominālā strāva ir liela. Mazjaudas ģeneratoriem no 1 līdz 10 kW nav iespējams veikt lielus nominālos spriegumus. Tā kā šāda veida ģenerators galvenokārt izmanto akumulatora enerģijas uzkrāšanu, spriegums ir augsts, ir jāizmanto vairāk bateriju, kas palielina visas mašīnas izmaksas, ko klientiem ir grūti pieņemt. Īsāk sakot, mazjaudas vēja turbīnu līnijas slodze ir salīdzinoši augsta, un tas ir vara bagāts ģenerators. Dzinēja vara zudums ir liels, veidojot aptuveni 70% no kopējā motora zuduma. Tā ir objektīva situācija. Turklāt ģeneratora izejas jauda palielinās, palielinoties vēja ātrumam, kā parādīts 2. attēlā. Ģeneratora jauda palielinās un siltums tiek palielināts. Tomēr, palielinoties vēja ātrumam, siltuma izkliedes stāvoklis ir ievērojami uzlabojies. Tāpēc šāda veida ģeneratoram nav jāievēro standarta vispārējā motora atlases standarts, un jo lielāko As vērtību var izvēlēties, kas ir nepieciešams un atļauts. Piemēram, vispārējais mazās jaudas motors As ir no 60 līdz 80 A / cm; un ģeneratora tipu var uzskatīt par 100 līdz 150 A / cm; un aerogēnu ģenerators Tā kā, izmantojot augstas efektivitātes degvielas iesmidzināšanu, dzesēšana var sasniegt aptuveni 300 A / cm. Tāpēc, izvēloties As, jāņem vērā motora zudums, efektivitāte, siltuma izkliede un pielietojums, un jāiegūst saprātīga vērtība.
Magnētiskās slodzes Bδ izvēle var būt pilnībā saskaņā ar motora teorijas vispārējiem principiem, un šeit to nevar aprakstīt.
4 stators
4.1 statora spraugas
Pamatojoties uz šāda veida ģeneratora augsto elektrisko slodzi, vara zudums ir liels. Projektējot ģeneratoru, ir jāsamazina zobu platums un jostas biezums, lai nodrošinātu gropes laukumu, nodrošinot pietiekamu mehānisko izturību un magnētiskās plūsmas blīvumu. Palieliniet statora tinumu stieples laukumu, samaziniet vara patēriņu un uzlabojiet ģeneratora efektivitāti. Tas nav tas, ko katrs ražotājs ir apsvēris. Bieži vien, pateicoties plānākiem statora tinumu vadiem, konstrukcijas prasības var izpildīt ģeneratora sākotnējās ekspluatācijas laikā. Pēc 2-3 darba stundām temperatūra strauji palielinās un izejas jauda strauji samazinās, lai nominālā jauda neatbilst prasībām.
4.2. Statora tinums
Mazjaudas vēja turbīnu tehniskās prasības (5) ievieš ģeneratora iedarbības griezes momenta koncepciju, jo mazās vēja enerģijas ražošanas iekārtas parasti griežas pie desmitiem līdz simtiem apgriezienu, lai samazinātu saiknes, samazinātu izmaksas un uzlabotu uzticamību. Ierīces vēja ritenis ir tieši savienots ar ģeneratora vārpstu. Tas prasa minimizēt ģeneratora cogging efekta radīto pretestības griezes momentu tā, lai vēja ātrums būtu zems (no 2 līdz 3 m / s), un vēja turbīnu var sākt ātri un pēc iespējas ātrāk radīt elektroenerģiju. Šim nolūkam valsts standarts GB10760.1-89 izvirza prasības, skat. Tabulu zemāk.
Jauda (W) 501002003005001000 maksimālais iedarbības pretestības griezes moments (Nm) 0.200.300.350.501.201.50
No motora teorijas statora izpletnis, rotora slīpais stabs un statora frakcionētā slota tinums var samazināt pretestības griezes momentu, ko rada saspiešanas efekts un atbilst tehniskajām prasībām. Tomēr ir pierādīts, ka frakcionētais slota tinums ir visefektīvākais veids, kā samazināt pretestības griezes momentu.
Statora izejas izmantošana procesā ir samērā viegli īstenojama, bet efekts nav acīmredzams, un, ja izejas attālums ir pārāk liels, tas ietekmēs ģeneratora elektrisko veiktspēju; izmantojot rotora slīpu polu, rotora magnēts un magnētiskais stabs ir savīti līdz saprātīgam izmēram. Process ir grūts un efekts nav acīmredzams; līdz ar to lielākoties tiek izmantotas daļējas slota tinumi.
Frakciju spraugas:
Spraugu skaits vienā fāzē pa stabu q = Zs / 2mp = ac / d
Spraugu skaits uz stabu Q = Zs / 2p = AC / D
Kur: Zs ir statora spraugu skaits; m nav tinumu fāžu skaits; p ir ģeneratora polu pāru skaits; A, a ir vesels skaitlis; c / d, C / D ir neatgriezeniska frakcija.
Teorija un prakse pierāda, ka lielāks D ir, jo mazāks ir ģeneratora iedarbības pretestības griezes moments [5]. Turklāt, tā kā q vērtība palielinās, samazinās negatīvās secības pretestība un samazinās noplūdes reaktivitāte, ko mēs ceram. Tajā pašā laikā, tomēr, pārmērīgi palielinot q vērtību, tiek samazināta ģeneratora spēja nomākt augstāku harmoniku, un tas būtu jāizvairās. Tāpēc, ja tiek ievērota nacionālajā standartā noteiktā pretestības griezes momenta prasība, jo lielāks ir q lielums, jo labāk.
Mēs aprēķinājām un faktiski pārbaudījām vairāku ģeneratoru griezes momentu, no kura varam noteikt zobu koordināciju, skatīt 3. attēlu.
5 rotors
Maza vēja enerģijas ražošanas ierīces vēja turbīnu ātrums ir desmitiem līdz simtiem apgriezienu minūtē, un ģeneratora rotors ir tieši savienots ar vēja riteni. Rotora ātrums nosaka, ka ģenerators ir daudzpolu zema ātruma ģenerators; rotors parasti ir izgatavots no ferīta un neodīma-dzelzs bora magnēta, tangenciālā struktūra; rotora konstrukcijai jābūt stingrai un izturēt vēja ātruma pēkšņu izmaiņu ietekmi bez bojājumiem vai bojājumiem. Un deformācija. Tas ir skaidri norādīts tehniskajās prasībās (7) un (8). Rotora problēma tiks aplūkota īpašā rakstā.
6 īpašības
6.1. DC izejas spriegums
Ģenerators ģenerē maiņstrāvas spriegumu, lai izlabotu un uzlādētu akumulatoru. Saskaņā ar nacionālo standartu koriģētajam spriegumam jābūt 2 V augstākam par standarta 12 V akumulatoru, proti, ģeneratora izejas spriegums ir 14V, 28V, 42V, 56V ... Tomēr ir pierādīts, ka šis regulējums ir iespējams zonām ar ļoti bagātīgiem vēja resursiem, bet vēja resursiem izmantojamās platības ir zemas. Daži cilvēki izmantoja 42V (DC) ražošanu Jiangsu Neihu iekšējās ezera kultūras zonā. Ģenerators tika savienots ar divām bateriju sērijām (24V), un tas darbojās bez nopietnām problēmām. Tāpēc, projektējot ģeneratoru, ir jāzina, ka vēja avotam vietā, kur izmanto vēja turbīnu, parasti jābūt lielākam par 4 V, lai pilnībā izmantotu vērtīgos vēja resursus.
6.2 Izejas raksturlielumi
Attiecība starp izejas jaudu P un ātrumu n nav nepieciešama vispārējiem ģeneratoriem un ir svarīga šādiem ģeneratoriem. 2. attēlā attēlotas DYF-600 ģeneratora izmērītās īpašības. Īpašu prasību dēļ vēja turbīnas prasa ģeneratoriem ražot elektroenerģiju ar zemu vēja ātrumu, bet izejas raksturlielumi ir pēc iespējas mīkstāki par nominālo vēja ātrumu. Tāpēc, projektējot ģeneratoru, magnētiskajai ķēdei jābūt pēc iespējas vairāk piesātinātai, lai neradītu biežu vēja turbīnas ātruma pārsniegšanu, un ģeneratora izejas jauda strauji pieaug, izraisot pārmērīgu ietekmi uz lādētāju un invertoru un ģeneratora pārkaršana, tādējādi kaitējot. .
6.3. Vēja turbīnu ar ģeneratora izejas raksturlielumiem atbilstības raksturojums
(1) Pēc vēja turbīnas iedarbināšanas ģeneratoram ir jāiegūst elektroenerģija pēc iespējas ātrāk, tas ir, vēja enerģiju var uztvert zemā vēja ātruma diapazonā. Tas ir saskaņā ar tehniskajām prasībām (6), ģeneratora iedarbināšanas griezes moments ir pēc iespējas mazāks, lai vēja turbīnu varētu samazināt pēc iespējas ātrāk.
(2) Cerams, ka ģeneratoram P = f (n) pirms nominālās punkta ir kvadrātiskā paraboliskā attiecība, lai iegūtu vislabāko vēja enerģiju, saskaņojot ģeneratoru ar vēja turbīnu.
