风力发电机的结构与分类PPT课件

（3）联轴器
增速器与发电机之间用联轴器连接，为
了减少占地空间，往往联轴器与制动器设计
在一起。风轮轴与增速器之间也有用联轴器 的，称低速联轴器。如图(2-4)(a)中4和9。 （4）制动器
制动器是使风力发电机停止运转的装置，
也称刹车。制动器有手制动器、电磁制动器 和液压制动器。当采用电磁制动器时，需有 外电源；当采用液压制动器时，除需外电源
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②定桨距叶尖失速控制调速装置。定桨距叶尖
失速控制调速装置是当代风力发电机常采用的主要 调速方式之一。定桨距就是叶片的安装角是固定的， 也就是叶片固定在轮毂上不能转动。在叶尖上有一 段叶片是可以转动的，在额定风速下叶尖上可动的 一段叶片与叶片保持一致，当风速超过额定风速时， 可动叶尖在液压或机械动力的驱动下，转一定角度， 使可动叶尖失速对风形成阻力，风愈大则转的角度 愈大对风的阻力也愈大，从而保持叶片运转在额定 风速下。当风速减小时上面的过程正好相反。当风 速达到停机风速时，可动叶尖对风轮运转完全形成 阻力，致使风轮停止转动，也称空气动力制动或刹
外，还需泵站、电磁阀、液压油缸及管路
等。
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（5）发电机 叶片接受风能而转动最终传给发电机，发电机
是将风能最终转变成电能的设备。 风力发电机土常用的发电机有四种：
①直流发电机，常用在微、小型风力发电机上。直 流电压12，24，36V等。中型风力发电机也有用直 流发电机的
②永磁发电机，常用在小型风力发电机上，电压一 般为115，127V等，有直流也有交流。永磁交流发 电机在中、大型风力发电机上尚未得到使用，主要 有些技术问题还未解决。现在我国已经发明了交流 电压440／240V的高效永磁交流发电机，可以做成 多极低转速，特别适合风力发电机。
叶片安装在轮毂上，有些调速装置
就安装在轮毂内。如图(2-4)(b)
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（2）增速器
由于风轮的转速低而发电机转 速高，为匹配发电机，要在低速的 风轮轴与高速的发电机轴之间接一 个增速器。增速器就是一个使转速 提高的变速器。增速器的增速比i是 发电机额定转数nD与风轮额定转数n 的比，即i=nD／n。
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（1）风轮 叶片安装在轮毂上称作风轮，
它包括叶片、轮毂等。风轮是风力 发电机接受风能的部件。现代的风 力发电机的叶片数，常为1-4枚叶片， 常用的是2枚或3枚叶片。由于叶片 是风力发电机接受风能的部件，所 以叶片的扭曲、翼型的各种参数及 叶片结构都直接影响叶片接受风能 的效率和叶片的寿命。
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叶片尖端在风轮转动中所形成圆的 直径称风轮直径，亦称叶片直径。
叶片又可分为变桨距叶片和固定桨 距叶尖可变桨距或叶尖有阻尼器两种叶 片，其作用都是为了调速。
从叶片结构上又可分为木制叶片、 铝合金挤压成型的等弦长叶片、钢制叶 片、钢纵梁玻璃钢叶片、玻璃钢叶片等。
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由于叶片在转动中，距转动中心不 同半径的线速度也不同，接受风能也不 同。为了叶片各部接受风能大体一致， 叶片往往做成从叶根至叶尖是渐缩的， 并且扭转一定角度，这种叶片称扭曲叶 片。现代大、中型风力发电机都采用扭 曲叶片。
第四讲 风力发电机的结构与 分类
栗文义
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4、1 风力发电机的分类 风力发电机分类按照不同的标准有不同
的分类方法： 按风力机的功率分类，可分为： 微型风力发电机，其额定功率为50~100W。 小型风力发电机，其额定功率为1~10KW。 中型风力发电机，其额定功率为10~100KW。
大型风力发电机，其额定功率为100KW以上。
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③同步交流发电机，它的电枢磁场与主 磁场同步旋转，同步转速nD=60f／p。 ④异步交流发电机，它的电枢磁场与主 磁场不同步旋转，其转速比同步转速略 低。当并网时转速应提高。
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（6）塔架 塔架是支撑风力发电机的支架。塔
架有型钢桁架结构的，有圆锥型钢管和 钢筋混凝土的等三种形式。同时塔架又 分为硬塔，柔塔，甚柔塔。硬塔的固有 频率大于Kn，其中K为叶片数，n为风轮 转数；柔塔的固有频率在Kn和n之间； 甚柔塔的固有频率小于n。
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按风轮轴安装形式分类，可分为： 水平轴风力发电机。 垂直轴风力发电机。
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4、2水平轴风力发电机的结构
水平轴风力发电机是目前世界各国
最为成功的一种形式，而生产垂直轴风 力发电机的国家很少，虽然垂直轴风力 发电机一些优点但垂直轴风力发电机效 率低、需重启设备。 水平轴风力发电机主要由风轮、风轮轴、 低速联轴器、增速器、高速轴联轴器、 发电机、塔架、调速装置、调向装置、 制动器等组成。
为防止钢制塔架生锈，往往对钢制 塔架热镀锌。
15的变化而变化。为使风轮运转在所 需要的额定转速下的装置称为调速装置。
当风速超过停机风速时，调速装置 会使风力发电机停机。调速装置只在额 定风速以上时调速。
目前世界各国所采用的调速装置主 要有以下几种。
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①可变桨距调速装置。变桨距调速装置是现代 风力掣电机主要调速方式之一。在图2-4中，微机发 出指令让叶片增大安装角以减少由于风速增大使叶 片转速加快的趋势，电磁阀打开，变桨距液压油缸 动作，拉动叶片向叶片安装角增大的方向转动一定 角度使叶片接受风能减少，维持风轮运转在额定转 速范围内。当风速减小时，微机指令的动作与上述 相反，减小叶片的安装角以使叶片接受风能增加， 维持风轮转速在额定转速的范围内。变桨距调速装 置也有多种形式，上述为液压变桨距调速装置，变 桨距调速装置还有一种由调速电机来驱动的。这种 由调速电机驱动的变桨距调速也是当代风力发电机 主要的调速方式之一。
车。
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③离心飞球调速装置。离心飞球调速装置是风
力发电机最早的变桨距调速装置。现代风力发电已 很少采用。离心飞球调速装置最典型结构是绞接在 轮毂上的飞球随风轮转动而转动，在额定风速下， 飞球的离心力与弹簧压力相平衡；当风速超过额定 风速时，风轮转速加快，飞球离心力增大，克服弹 簧压力向外伸开，飞球另一端拐轴就驱动大齿轮转 功。并驱动与其啮合的小齿轮转动，而小齿轮轴正 是叶片可变桨距的轴，因此叶片向其安装角增大的 方向转动，使叶片向减少迎风面，保持风轮运转在 额定转速范围内。当风速减小 时，飞球调速过程恰