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風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作科學(xué)原理是什么
風(fēng)力發(fā)電機(jī)是很多人都熟悉的發(fā)電機(jī)種類(lèi),但是大多數(shù)的人不清楚風(fēng)力發(fā)電機(jī)是如何發(fā)電的。下面為您精心推薦了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作科學(xué)原理是什么,希望對(duì)您有所幫助。
科學(xué)原理
風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理,是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn),再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁秋L(fēng)能利用中最基本的一種方式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)(包括裝置)、調(diào)向器(尾翼)、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成超低速風(fēng)力發(fā)電機(jī)為一由轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)、固定盤(pán)、風(fēng)輪葉片、固定輪、立竿、集電環(huán)盤(pán)、舵桿、尾舵和逆變器組成的系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)和固定盤(pán)構(gòu)成該系統(tǒng)的發(fā)電機(jī),逆變器包括50赫正弦波振蕩器、整形電路、低壓輸出電路和倒相推挽電路。本系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),一是具有超低速建壓特點(diǎn),能在葉片轉(zhuǎn)速低于每分鐘100轉(zhuǎn)時(shí)正常發(fā)電,為弱風(fēng)地區(qū)風(fēng)力資源的開(kāi)發(fā)利用提供了新途徑;二是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易,鐵芯無(wú)開(kāi)槽,也無(wú)電樞繞組,易維修,使用壽命長(zhǎng).
風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理,是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn),再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車(chē)技術(shù),大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度(微風(fēng)的程度),便可以開(kāi)始發(fā)電。
風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮,為風(fēng)力發(fā)電沒(méi)有燃料問(wèn)題,也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。
風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國(guó)家很流行;我國(guó)也在西部地區(qū)大力提倡。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高,但它不是只由一個(gè)發(fā)電機(jī)頭組成的,而是一個(gè)有一定科技含量的小系統(tǒng):風(fēng)力發(fā)電機(jī)+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要,各部分功能為:葉片用來(lái)接受風(fēng)力并通過(guò)機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能;尾翼使葉片始終對(duì)著來(lái)風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能;轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能;機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體,定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定,故其輸出的是13~25V變化的交流電,須經(jīng)充電器整流,再對(duì)蓄電瓶充電,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源,把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電,才能保證穩(wěn)定使用。
通常人們認(rèn)為,風(fēng)力發(fā)電的功率完全由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率決定,總想選購(gòu)大一點(diǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī),而這是不正確的。目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)只是給電瓶充電,而由電瓶把電能貯存起來(lái),人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關(guān)系。功率的大小更主要取決于風(fēng)量的大小,而不僅是機(jī)頭功率的大小。在內(nèi)地,小的風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)比大的更合適。因?yàn)樗菀妆恍★L(fēng)量帶動(dòng)而發(fā)電,持續(xù)不斷的小風(fēng),會(huì)比一時(shí)狂風(fēng)更能供給較大的能量。當(dāng)無(wú)風(fēng)時(shí)人們還可以正常使用風(fēng)力帶來(lái)的電能,也就是說(shuō)一臺(tái)200W風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可以通過(guò)大電瓶與逆變器的配合使用,獲得500W甚至1000W乃至更大的功率出。
使用風(fēng)力發(fā)電機(jī),就是源源不斷地把風(fēng)能變成我們家庭使用的標(biāo)準(zhǔn)市電,其節(jié)約的程度是明顯的,一個(gè)家庭一年的用電只需20元電瓶液的代價(jià)。而現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電機(jī)比幾年前的性能有很大改進(jìn),以前只是在少數(shù)邊遠(yuǎn)地區(qū)使用,風(fēng)力發(fā)電機(jī)接一個(gè)15W的燈泡直接用電,一明一暗并會(huì)經(jīng)常損壞燈泡。而現(xiàn)在由于技術(shù)進(jìn)步,采用先進(jìn)的充電器、逆變器,風(fēng)力發(fā)電成為有一定科技含量的小系統(tǒng),并能在一定條件下代替正常的市電。山區(qū)可以借此系統(tǒng)做一個(gè)常年不花錢(qián)的路燈;高速公路可用它做夜晚的路標(biāo)燈;山區(qū)的孩子可以在日光燈下晚自習(xí);城市小高層樓頂也可用風(fēng)力電機(jī),這不但節(jié)約而且是真正綠色電源。家庭用風(fēng)力發(fā)電機(jī),不但可以防止停電,而且還能增加生活情趣。在旅游景區(qū)、邊防、學(xué)校、部隊(duì)乃至落后的山區(qū),風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在成為人們的采購(gòu)熱點(diǎn)。無(wú)線電愛(ài)好者可用自己的技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電方面為山區(qū)人民服務(wù),使人們看電視及照明用電與城市同步,也能使自己勞動(dòng)致富。
風(fēng)能發(fā)電的原理
我們把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能,再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理,是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn),再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置,稱(chēng)作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。(大型風(fēng)力發(fā)電站基本上沒(méi)有尾舵,一般只有小型(包括家用型)才會(huì)擁有尾舵)。
風(fēng)輪是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件,它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當(dāng)風(fēng)吹向槳葉時(shí),槳葉上產(chǎn)生氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。槳葉的材料要求強(qiáng)度高、重量輕,目前多用玻璃鋼或其它復(fù)合材料(如碳纖維)來(lái)制造。
由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低,而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化,這使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定;所以,在帶動(dòng)發(fā)電機(jī)之前,還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱,再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定,然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。為保持風(fēng)輪始終對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最大的功率,還需在風(fēng)輪的后面裝一個(gè)類(lèi)似風(fēng)向標(biāo)的尾舵。
鐵塔是支承風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機(jī)的構(gòu)架。它一般修建得比較高,為的是獲得較大的和較均勻的風(fēng)力,又要有足夠的強(qiáng)度。鐵塔高度視地面障礙物對(duì)風(fēng)速影響的情況,以及風(fēng)輪的直徑大小而定,一般在6-20米范圍內(nèi)。
發(fā)電機(jī)的作用,是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速,通過(guò)升速傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)均勻運(yùn)轉(zhuǎn),因而把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>
多大的風(fēng)力才可以發(fā)電
一般說(shuō)來(lái),3級(jí)風(fēng)就有利用的價(jià)值。但從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā),風(fēng)速大于每秒4米才適宜于發(fā)電。據(jù)測(cè)定,一臺(tái)55千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng)風(fēng)速每秒為9.5米時(shí),機(jī)組的輸出功率為55千瓦;當(dāng)風(fēng)速每秒8米時(shí),功率為38千瓦;風(fēng)速每秒為6米時(shí),只有16千瓦;而風(fēng)速為每秒5米時(shí),僅為9.5千瓦。可見(jiàn)風(fēng)力愈大,經(jīng)濟(jì)效益也愈大。
風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮,為風(fēng)力發(fā)電沒(méi)有燃料問(wèn)題,也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。在我國(guó),現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風(fēng)力發(fā)電裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。我國(guó)的風(fēng)力資源極為豐富,絕大多數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)速都在每秒3米以上,特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼,平均風(fēng)速更大;有的地方,一年三分之一以上的時(shí)間都是大風(fēng)天。在這些地區(qū),風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景是光明的。
發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)烘干時(shí)的條件要求及注意事項(xiàng)
發(fā)電機(jī)在運(yùn)輸及施工過(guò)程中線圈和鐵心都可能受潮,造成其絕緣電阻和吸收比下降而不合格,當(dāng)測(cè)量時(shí)的吸收比(絕緣電阻測(cè)量時(shí)間R60/R15之比)小于1.3,而線圈絕緣材料為云母的吸收比小于1.6,可認(rèn)為發(fā)電機(jī)受潮,應(yīng)進(jìn)行干燥處理。
1、發(fā)電機(jī)在干燥時(shí)鐵心和線圈最熱點(diǎn)的最高允許溫度如下:
、儆脺囟扔(jì)測(cè)量為70℃;
、谟秒娮铚囟扔(jì)測(cè)量為80℃;
、塾秒娮璺y(cè)量為90℃;
2、發(fā)電機(jī)排出的空氣溫度不得超過(guò)65℃;
3、發(fā)電機(jī)進(jìn)行干燥時(shí),溫度應(yīng)緩慢增加,一般其溫升為每小時(shí)5~8℃,并應(yīng)定時(shí)測(cè)量絕緣電阻、線圈溫度、周?chē)諝鉂穸鹊扔嘘P(guān)數(shù)據(jù)。
4、當(dāng)電機(jī)干燥后吸收比絕緣電阻值符合下列標(biāo)準(zhǔn)并經(jīng)5~8小時(shí)以上穩(wěn)定不變,方可以為干燥良好。
。1)定子線圈溫度在10~30℃時(shí)吸收比:R60/R15≥1.3。
(2)在接近線圈運(yùn)行溫度時(shí)的定子線圈絕緣電阻R≥U/(1000+P/100)。式中R為絕緣電阻(MΩ),U為發(fā)電機(jī)額定電壓(V),P為額定容量(KVA)
5、干燥后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈絕緣電阻升高后,并經(jīng)3小時(shí)以上不變化而其值大于0.5 MΩ時(shí)則認(rèn)為干燥合格(20℃時(shí))。
6、發(fā)電機(jī)在干燥前應(yīng)清掃或者用壓縮空氣吹干凈。如果所采用干燥方法必須使轉(zhuǎn)子處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),尚應(yīng)注意定、轉(zhuǎn)子間氣隙、旋轉(zhuǎn)零件間隙、軸承間隙、油路潤(rùn)滑等啟動(dòng)等一般機(jī)械檢查。在運(yùn)轉(zhuǎn)中同樣應(yīng)注意檢查軸承油溫及軸承振動(dòng)。
7、轉(zhuǎn)子插在定子內(nèi)干燥發(fā)電機(jī)而轉(zhuǎn)子又處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)當(dāng)定子溫升達(dá)到7℃后轉(zhuǎn)子至少每?jī)尚r(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)180°。
8、干燥方法主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)可能條件以及電機(jī)受潮情況而選擇。
9、發(fā)電機(jī)進(jìn)行干燥處理后應(yīng)進(jìn)行絕緣檢測(cè)、耐壓等試驗(yàn)。
根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)情況采用發(fā)電機(jī)烘干方法
1、外部加熱干燥法(發(fā)電機(jī)未穿轉(zhuǎn)子時(shí))
。1)如果現(xiàn)場(chǎng)氣溫較低,可將發(fā)電機(jī)用帆布或隔熱玻璃棉被罩起,帆布頂上開(kāi)一個(gè)小孔,在發(fā)電機(jī)下部放置電爐、碘鎢燈、白熾燈等,利用自然通風(fēng)使潮氣從小孔逸出,應(yīng)注意不要使熱源部分離發(fā)電機(jī)線圈過(guò)近造成局部過(guò)熱。
。2)也可利用外鼓風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)時(shí)可以使發(fā)電機(jī)各部均勻加熱,但最好應(yīng)在入風(fēng)口處裝設(shè)空氣過(guò)濾器。
。3)應(yīng)防止加熱器的火星釀成火災(zāi),備好一定數(shù)量的適用于撲滅電氣火災(zāi)的消防用具。
。4)考慮好臨時(shí)使用的電源容量足夠,并使用帶漏電保護(hù)器的空開(kāi)。
。5)發(fā)熱設(shè)備分布均勻,在發(fā)電機(jī)出線端下部最好也放置一些電爐或碘鎢燈。
2、外部電源電流干燥法
本法系利用外部電源在繞組通入電流產(chǎn)生損耗發(fā)熱進(jìn)行干燥。繞組通入電流一般不超過(guò)額定電流的50~70。干燥時(shí)機(jī)殼應(yīng)可靠接地,由電源不同可分為:
。2)三相交流電源烘干法(定子鐵損干燥法):在定子繞組通入三相交流電源進(jìn)行干燥法,干燥電流一般不超過(guò)額定電流的50~70,此時(shí)電壓一般在額定值的8~20,采用本方法時(shí)轉(zhuǎn)子必須從定子取出,以防止定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)造成轉(zhuǎn)子局部過(guò)熱受損。
。3)單相交流電源烘干法:定子繞組按開(kāi)口三角形聯(lián)接,通入單相交流電進(jìn)行干燥,此時(shí)轉(zhuǎn)子可以不必抽出。方法同直流電源烘干法,這里不再做過(guò)多講述。
3、短路干燥法
。1)定子三相繞組短路,短路必須在斷路器之前或是必須將斷路器鎖。磳⑻l線圈回路斷開(kāi)),以避免斷路器突然斷開(kāi)引起的操作過(guò)電壓擊穿潮濕的線圈,此外,短路點(diǎn)必須連接可靠,各相電流必須相同,為此必須在三相裝設(shè)監(jiān)視儀表,以避免不平衡電流造成轉(zhuǎn)子表面過(guò)熱。
(2)發(fā)電機(jī)被起動(dòng)接近正常轉(zhuǎn)速時(shí),由于本身勵(lì)磁機(jī)或外來(lái)電源通入轉(zhuǎn)子繞組,調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使定子短路電流于干燥初期為額定電流的50~60。以后可以逐步增加,但最高不得超過(guò)額定電流的80。
(3)短路電流干燥時(shí),有效鐵心磁路不飽和,定子繞組端部漏磁可能較大會(huì)引起兩端鐵心及零部件的過(guò)熱,應(yīng)多注意觀察。
。4)短路干燥時(shí)其負(fù)載很小,應(yīng)注意檢查汽輪機(jī)汽缸尾部是否發(fā)生強(qiáng)烈過(guò)熱。
結(jié)論
經(jīng)過(guò)我們?cè)诙鄠(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的應(yīng)用,以上幾種發(fā)電機(jī)烘干方法簡(jiǎn)單、實(shí)用,可有效解決發(fā)電機(jī)受潮問(wèn)題,大家可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,選擇合適的方法和措施對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行烘干。
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