什么是小型風力發電機，小型風力發電機的特點有哪些?
2018-03-01 08:29:36
我們一般把發電功率在10千瓦及其以下的風力發電機稱作小型風力發電機。小型風力發電機主要有以下幾部分組成：風輪、發電機、回轉體、調速機構、調向機構、剎車機構和塔架。
目前，我國推廣應用最多的小型風力發電機，其機型是水平軸高速螺旋槳式風力發電機，因此，我們將重點介紹它的基本結構和特性。
水平軸高速螺旋槳式風力發電機大致由以下幾個部分組成：風輪、發電機、回轉體、調速機構、調向機構(尾翼)、剎車機構、塔架。
1. 風輪
水平軸風力發電機的風輪是由1-4個葉片( 大部分為2~3個葉片)和輪轂組成。其功能是將風能轉換為機械能，它是風力發電機從風中吸收能量的部件。
葉片的結構一般有6種形式:
(1)實心木制葉片。這種葉片是用優質木材，精心加工而成，其表面可以包上一層玻璃纖維或其他復合材料，以防雨水和塵土對木材的侵蝕，同時可以改善葉片的性能。有些大、中型風力機使用木制葉片時，不像小型風力機上用的葉片由整塊木料制作，而是用很多縱向木條膠接在一起。
(2)有些木制葉片的翼型后緣部分填充質地很輕的泡沫塑料，表面再包以玻璃纖維形成整體。采用泡沫塑料的優點不僅可以減輕重量，而且能使翼型重心前移(重心前移至靠前緣1/4 弦長處最佳)，這樣可以減少葉片轉動時所產生的不良振動。對于大、中型風力機葉片尤為重要。
(3)為了減輕葉片重量，有的葉片用一根金屬管作為受力梁，以蜂窩結構，泡沫塑料、輕木或其他材料作中間填充物，在其外面包上一層玻璃纖維。
(4)為了降低成本，有些中型風力機的葉片采用金屬擠壓件，或者利用玻璃纖維或環氧樹脂抽壓成型(圖4-4d)，但整個葉片無法擠壓成漸縮形狀，即寬度、厚度等不能變化，難以達到高效率。
(5)有些小型風力機為了達到更經濟的效果，葉片用管梁和具有氣動外型的玻璃纖維蒙皮做成。玻璃纖維蒙皮較厚，具有一定強度，同時，在玻璃纖維蒙皮內可粘結一些泡沫材料的肋條。
(6)葉片用管梁、金屬肋條和蒙皮做成。金屬蒙皮做成氣動外型，用鉚釘和環氧樹脂將蒙皮、肋條和管梁粘結在一起。
總的說來，除部分小型風力機的葉片采用木質材料外，通常風力機的葉片采用玻璃纖維或高強度復合材料，而且葉片的材料也在不斷改進。
具有流線型斷面的葉片，在一定條件下得到的升力比阻力大20多倍，是一種比較理想的葉型。
風力機葉片都裝在輪轂上。輪轂是風輪的樞紐，也是葉片根部與主軸的連接件，所有從葉片傳來的力，都通過輪轂傳遞到傳動系統，再傳到風力機驅動的對象，同時輪轂也是控制葉片槳距(使葉片作俯仰轉動)的所在。輪轂要有足夠的強度，并力求結構簡單。在可能的條件下(如采用葉片失速控制)，葉片采用定槳距結構，即將葉片固定在輪轂上〔無俯仰轉動〕，這樣不但能簡化結構，提高壽命，而且能有效地降低成本。.
2. 發電機
(1)發電機的種類：小型風力發電機所用的發電機，可以是直流發電機，也可以是交流發電機。目前，小型風力發電機用的發電機大部分是三相交流發電機。由于產生磁場的形式不同，三相交流發電機有永磁式和勵磁式，它們所產生的三相交流電都要通過整流二極管整流后輸出直流電。為便于安裝和維修，現在很多小型風力發電機，采用交流發電機時，將整流器安裝在控制器中。 交流發電機與直流發電機相比，具有體積小、重量輕、結構簡單、低速發電性能好等優點。尤其是對周圍無線電設備的干擾要比直流發電機小得多，因此適合小型風力發電機使用。
(2)發電機的構造：交流發電機主要由轉子、定子、機殼和硅整流器組成。 l 轉子：轉子做成犬齒交錯形的磁極。永磁式發電機的轉子磁極由永久磁鐵制成。勵磁式發電機的轉子磁極由兩塊低碳鋼制成。在磁極內側空腔內裝有勵磁線圈繞組，當通天勵磁電流時，便可產生磁場。
l 定子：定子由鐵芯和定子線圈組成。鐵芯由硅鋼片制成，在鐵芯槽內繞有三組線圈，按星形法連接，發電機工作時線圈內便產生三相交流電。 l 機殼：機殼是交流發電機的外殼，由金屬制成，它包括殼體和前后端蓋。如果將整流器裝在發電機中，裝有整流器的端蓋也叫整流端蓋。
l 整流器：整流器由六個硅整流二極管組成橋式全波整流線路。它的作用是將三相交流轉變為直流，可以很方便地將它儲存在蓄電池中。現在，很多生產廠家采用整體封裝的整流橋模塊，簡化了電路、提高了可靠性、降低了成本。
(3)發電機的功率：發電機的額定功率是指發電機在額定轉速下輸出的功率。由于風速不是一個穩定值，因而發電機轉速會隨風速而變化，因此輸出功率也會隨風速變化。當風速低于設計風速時，發電機的實際輸出功率將達不到額定值;當風速高于設計風速時，實際輸出功率將高于額定值。表4-1為FD2-100 型風力發電機在不同風速下的輸出功率。從表4-2 可看出該機的額定功率100瓦是指在設計風速6 米/ 秒時，風力發電機所輸出的功率。最大輸出功率可達180 、190瓦。 當然，由于風力發電機的限速和調速裝置及發電機本身設計參數的限制，發電機的輸出功率不會無限增大，只能在某一范圍內變動。
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