任務小型風力發(fā)電機結構認知

了 解 風 力 發(fā) 電 機 分 類 ， 掌 握 小 型 風 力 發(fā) 電 機 結構 ， 能 夠 說 出 小 型 風 力 發(fā) 電 機 的 各 組 成 結 構 名 稱 及作 用 。 觀 察 實 訓 室 400W小 型 風 力 發(fā) 電 機 結 構 ， 列 出400W小 型 風 力 發(fā) 電 機 的 零 部 件 明 細 表 。 400W小 型 風 力 發(fā) 電 機 零 部 件 明 細 表 項 目 課 程 過 程 性 表 格 文 件 1、 能 夠 根 據 風 機 技 術 要 求 ， 進 行小 型 風 力 發(fā) 電 機 的 結 構 選 型 ， 并能 夠 列 出 小 型 風 力 發(fā) 電 機 的 零 部件 清 單 ；2、 在 進 行 風 機 裝 配 工 作 之 前 ， 學會 查 閱 安 裝 工 藝 書 ， 并 識 讀 安 裝零 部 件 清 單 及 裝 配 圖 。1、 了 解 風 力 發(fā) 電 基 本 工 作 原理 ；2、 了 解 風 力 發(fā) 電 機 分 類 ；3、 掌 握 小 型 水 平 軸 風 力 發(fā) 電機 的 各 組 成 部 分 結 構 及 作 用 。 1、 形 成 質 量 意 識 、 團 隊 意識 和 創(chuàng) 新 意 識 ；2、 養(yǎng) 成 良 好 的 勞 動 習 慣 和衛(wèi) 生 習 慣 ；3、 具 有 愛 崗 敬 業(yè) 、 誠 實 守信 等 良 好 品 質 。 風電機組分類微 型 ： 0.11kW；小 型 ： 1-100 kW；中 型 ： 1001000kW；大 型 ： 1000kW以 上1) 按 裝 機 容 量 分2) 按 風 輪 轉 軸 分 布 方 式 水 平 軸 風 機垂 直 軸 風 機 3) 按 風 輪 位 置 上 風 向 風 機下 風 向 風 機1、 風 力 發(fā) 電 機 組 的 分 類 風電機組分類4) 按 功 率 控 制 方 式 定 槳 失 速 型 風 機變 槳 距 風 機5) 按 風 輪 轉 速 定 速 型 風 機變 速 型 風 機6) 按 動 力 傳 動 方 式 齒 輪 箱 增 速 型 風 機混 合 型 風 機 7) 按 發(fā) 電 機 分 類 同 步 發(fā) 電 機異 步 發(fā) 電 機直 驅 風 機 一、按風輪轉軸分布分類 水 平 軸 機 組 是 風 輪 軸 基 本 上 平 行 于 風 向 ，風 輪 旋 轉 平 面 與 風 向 垂 直 。 水 平 軸 機 組 按 風輪 與 塔 架 相 對 位 置 分 為 上 風 向 與 下 風 向 。 1） 上 風 向 機 組 風 輪 在 塔 架 的 前 面 迎風 旋 轉 。 上 風 向 機 組 必 須 有 某 種 調 向 裝 置 來保 持 風 輪 迎 風 。 2） 下 風 向 機 組 風 輪 安 裝 在 塔 架 后 面 ， 風 先 經 過 塔 架 ， 再 到 風 輪 。 下 風 向 機 組 能 夠自 動 對 準 風 向 ， 從 而 免 去 了 調 向 裝 置 。 但 是由 于 塔 架 干 擾 了 流 過 葉 片 的 氣 流 而 形 成 塔 影效 應 ， 影 響 了 風 力 機 的 效 率 ， 使 性 能 下 降 。水平軸機組1 一、按風輪轉軸分布分類 垂 直 軸 機 組 是 風 輪 軸 垂 直 于 風 向 。 可 以接 受 來 自 任 何 風 向 的 風 ， 無 須 調 向 裝 置 。 另外 齒 輪 箱 和 發(fā) 電 機 可 以 安 裝 在 地 面 上 。 垂 直 軸 機 組 主 要 分 為 阻 力 型 和 升 力 型 。 1） 阻 力 型 利 用 空 氣 流 過 葉 片 產 生的 阻 力 產 生 驅 動 力 、 2） 升 力 型 利 用 空 氣 流 過 葉 片 產 生 的 升 力 作 為 驅 動 力 。 垂直軸機組2 一、按風輪轉軸分布分類1） 阻 力 型 風 力 發(fā) 電 機 組 典 型 的 阻 力 型 垂 直 軸 風 力 發(fā) 電 機 組 是 薩 窩 紐 斯型 風 力 發(fā) 電 機 組 ， 選 用 的 是 S型 風 輪 。 它 由 兩 個 半圓 筒 形 葉 片 組 成 ， 兩 圓 筒 的 軸 線 相 互 錯 開 一 段 距 離 。其 優(yōu) 點 是 啟 動 轉 矩 大 ， 啟 動 性 能 良 好 ， 但 是 它 的 轉速 低 ， 風 能 利 用 系 數(shù) 低 于 水 平 軸 風 力 風 電 機 組 ， 并且 在 運 行 中 圍 繞 著 風 輪 會 產 生 不 對 稱 氣 流 ， 從 而 產 生 側 向 推 力 ， 特 別 是 對 于 較 大 型 的 風 力 發(fā) 電 機 組 ，受 偏 轉 與 安 全 極 限 應 力 的 限 制 ， 采 用 這 種 結 構 形 式是 比 較 困 難 的 。垂直軸機組2 杯 式 風 速 計S型 風 輪 一、按風輪轉軸分布分類 2） 升 力 型 風 力 發(fā) 電 機 組 升 力 型 垂 直 軸 風 力 發(fā) 電 機 組 利 用 翼 型 的 升 力 做 功 。 常 用 達 里 厄 式 風 力 發(fā) 電 機 ，如 型 ， 型 ， H 型 等 。 根 據 葉 片 的 形 狀 ， 達 里 厄 風 力 發(fā) 電 機 組 可 分 為 直 葉 片 和 彎 葉片 兩 種 ， 葉 片 的 翼 型 剖 面 多 為 對 稱 翼 型 ， 其 中 以 H 型 和 型 最 為 典 型 。垂直軸機組2 a) H型 葉 片 式 b) S型 型 組 合 葉 片 式 c) 螺 旋 葉 片 式 二、按功率調節(jié)方式分類 葉 片 角 度 不 能 改 變 ， 風 力 機 的 功 率 調 節(jié)完 全 依 靠 葉 片 的 氣 動 特 性 。 當 風 速 超 過 額 定 風 速 時 ， 利 用 葉 片 本 身的 空 氣 動 力 特 性 減 小 旋 轉 力 矩 （ 失 速 ） 或 通過 偏 航 控 制 維 持 輸 出 功 率 的 穩(wěn) 定 。定槳距機組1 二、按功率調節(jié)方式分類 這 種 機 組 當 風 速 過 高 時 ， 通 過 改 變 槳 距 角 （ 在 指 定 的 徑 向 位 置 葉 片 幾 何 弦 線與 風 輪 旋 轉 平 面 間 的 夾 角 ） ， 使 功 率 輸 出 保 持 穩(wěn) 定 。 同 時 ， 機 組 在 起 動 過 程 也 需 要通 過 變 距 來 獲 得 足 夠 的 起 動 力 矩 。 采 用 變 槳 距 技 術 可 使 葉 片 和 整 機 的 受 力 情 況 大 為改 善 ， 這 對 大 型 風 力 發(fā) 電 機 組 十 分 有 利 。變槳距型機組2 a） 獨 立 電 動 變 槳 距 系 統(tǒng) 圖 b） 獨 立 液 動 變 槳 距 系 統(tǒng) 圖 三、按傳動形式分類 風 力 發(fā) 電 機 組 中 齒 輪 箱 的 主 要 功 能 是 將 風 輪 在 風 力 作 用 下 產 生 的 動 力 傳 遞 給 發(fā)電 機 并 使 其 獲 得 相 應 的 轉 速 。 風 輪 轉 速 較 低 ， 通 常 達 不 到 發(fā) 電 機 發(fā) 電 的 要 求 ， 必 須通 過 齒 輪 箱 增 速 ， 故 也 稱 為 增 速 箱 。齒輪箱增速型1 三、按傳動形式分類 應 用 多 極 同 步 發(fā) 電 機 可 以 省 去 齒 輪 箱 ， 讓 風 力 機 直 接 拖 動 發(fā) 電 機 轉 子 與 轉 子 低速 狀 態(tài) ， 這 就 沒 有 了 齒 輪 箱 所 帶 來 的 噪 音 、 故 障 率 高 和 維 護 成 本 大 等 問 題 ， 提 高 了運 行 可 靠 性 。直接驅動型2 三、按傳動形式分類 這 種 機 組 是 以 上 兩 種 的 綜 合 。 中 傳 動 型 機 組 減 少 了 傳 統(tǒng) 齒 輪 箱 的 傳 動 比 ， 同 時也 相 應 地 減 少 了 多 極 同 步 發(fā) 電 機 的 極 數(shù) ， 從 而 減 小 了 發(fā) 電 機 的 體 積 。中傳動比齒輪箱型3 四、按轉速變化分1） 定 速 （ 恒 速 ） ： 定 速 風 力 發(fā) 電 機 組 是 指 其 發(fā) 電 機 的 轉 速 是 恒 定 不 變 的 ， 它 不 隨 風 速 的 變 化 而 變化 ， 始 終 在 一 個 恒 定 不 變 的 轉 速 下 運 行 。2） 多 態(tài) 定 速 ： 多 態(tài) 定 速 風 力 發(fā) 電 機 組 中 包 含 兩 臺 或 多 臺 發(fā) 電 機 ， 根 據 風 速 的 變 化 ， 可 以 有 不同 大 小 和 數(shù) 量 的 發(fā) 電 機 投 入 運 行 。3） 變 速 ： 變 速 風 力 發(fā) 電 機 組 中 的 發(fā) 電 機 工 作 在 轉 速 隨 風 速 時 刻 變 化 的 狀 態(tài) 下 。 目 前 ， 主流 的 大 型 風 力 發(fā) 電 機 組 都 采 用 變 速 恒 頻 運 行 方 式 。按轉速變化分 一、小型風力發(fā)電機結構小 型 風 力 發(fā) 電 機 的 基 本 結 構 水 平 軸 高 速 螺 旋 槳 式 風 力 發(fā) 電 機 組 成 ： 風 輪 、 發(fā) 電 機 、 回 轉 體 、 調 速 機 構 、調 向 機 構 （ 尾 翼 ） 、 剎 車 機 構 、 塔 架 。 一、小型風力發(fā)電機結構（ 一 ） 風 輪 水 平 軸 風 力 發(fā) 電 機 的 風 輪 是 由 1-4個 葉 片 （ 大 部 分 為 23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(fā) 電 機 從 風 中 吸 收 能 量 的 部 件 。 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(tǒng) ， 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 。 一、小型風力發(fā)電機結構（ 二 ） 發(fā) 電 機1.發(fā) 電 機 的 種 類 ： 小 型 風 力 發(fā) 電 機 用 的 發(fā) 電 機 大 部 分 是 三 相 交 流 發(fā) 電 機 。 由 于 產 生 磁 場 的 形 式 不同 ， 三 相 交 流 發(fā) 電 機 有 永 磁 式 和 勵 磁 式 ， 。 一、小型風力發(fā)電機結構2.發(fā) 電 機 的 構 造 ：n 轉 子 ： 轉 子 做 成 犬 齒 交 錯 形 的 磁 極 。 永 磁 式 發(fā) 電 機 的 轉 子 磁 極 由 永 久 磁 鐵 制 成 。勵 磁 式 發(fā) 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 。n 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(fā) 電 機 工 作 時 線 圈 內 便 產 生 三 相 交 流 電 。n 機 殼 ： 機 殼 是 交 流 發(fā) 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(fā) 電 機 中 ， 裝 有 整 流 器 的 端 蓋 也 叫 整 流 端 蓋 。 n 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(xiàn) 在 ， 一、小型風力發(fā)電機結構（ 三 ） 回 轉 體 回 轉 體 是 小 型 風 力 發(fā) 電 機 的 重 要 部 件 之 一 。 其 作 用 是 支 撐 安 裝 發(fā) 電 機 、 風 輪和 尾 翼 調 速 機 構 等 ， 并 保 證 上 述 工 作 部 件 按 照 各 自 的 工 作 特 點 隨 著 風 速 、 風 向 的變 化 在 機 架 上 端 自 由 回 轉 。 一、小型風力發(fā)電機結構1.風 輪 的 仰 角 ： 為 了 提 高 風 輪 的 工 作 性 能 ， 在 回 轉 體 上 平 面 與 水 平 面 間 有 510 度 的 夾 角 。2.風 輪 軸 與 回 轉 體 中 心 偏 心 距 ： 風 輪 軸 與 回 轉 中 心 偏 心 距 是 小 型 風 力 發(fā) 電 機 調 速 機 構 準 確 調 速 的 重 要 結 構 參數(shù) 。 當 風 速 達 到 限 速 風 速 時 ， 此 偏 心 距 能 準 確 地 產 生 一 個 迫 使 風 輪 扭 轉 的 力 矩 ，使 風 輪 立 即 開 始 側 偏 調 整 。 如 果 風 速 繼 續(xù) 增 大 ， 風 輪 扭 轉 力 矩 也 增 大 ， 風 輪 繼 續(xù)側 偏 ， 直 至 達 到 限 速 停 車 的 極 限 位 置 。3.尾 翼 后 傾 角 和 側 偏 角 ： 尾 翼 與 回 轉 體 上 的 尾 翼 連 接 耳 通 過 銷 軸 聯(lián) 結 ， 而 此 銷 軸 在 安 裝 時 即 有 一 個 設 計 好 的 空 間 后 傾 角 和 側 偏 角 ， 由 于 這 一 空 間 后 傾 角 和 側 偏 角 的 存 在 ， 當 風 輪 側 偏調 速 時 ， 尾 翼 逐 漸 翹 起 ， 翹 起 的 尾 翼 在 其 重 力 的 作 用 下 企 圖 恢 復 到 原 來 位 置 ， 一旦 風 速 減 小 ， 尾 翼 重 力 作 用 下 的 恢 復 力 矩 迫 使 尾 翼 回 到 原 來 位 置 ， 使 風 輪 迎 風 。 一、小型風力發(fā)電機結構四 ） 調 速 機 構 （ 1） 風 輪 側 偏 調 速 法 ： 當 風 速 達 到 限 速 風 速 時 ， 通 過 扭 轉 風 輪 迫 使 其 順 著 風 向側 偏 ， 減 小 風 輪 迎 風 面 積 ， 從 而 達 到 調 速 的 目 的 。 這 種 調 速 方 法 有 兩 種 ， 一 種 是借 助 “ 側 翼 ” 來 實 現(xiàn) 風 輪 側 偏 調 速 ； 另 一 種 是 利 用 “ 偏 心 ” 的 辦 法 進 行 調 速 。 （ 2） 側 翼 調 速 法 ： 就 是 在 風 輪 后 面 與 風 輪 回 轉 面 平 行 安 裝 一 個 側 翼 ， 其 側 翼 梁應 平 行 于 地 面 。 當 風 速 達 到 或 超 過 限 速 風 速 時 ， 側 翼 板 上 受 到 的 風 壓 足 以 克 服 彈簧 或 配 重 的 拉 力 ， 驅 使 風 輪 順 著 風 向 扭 轉 一 個 角 度 ， 使 之 與 尾 翼 （ 調 向 機 構 ） 靠近 。 此 時 由 于 風 輪 迎 風 角 度 的 改 變 ， 迎 風 面 積 變 小 ， 轉 速 也 就 隨 之 降 了 下 來 ， 達到 了 調 速 的 目 的 。 （ 3） 偏 心 調 速 法 ： 所 謂 偏 心 ， 就 是 指 風 力 發(fā) 電 機 風 輪 水 平 旋 轉 軸 與 風 力 發(fā) 電 機機 頭 的 垂 直 旋 轉 軸 有 一 距 離 ， 此 距 離 稱 為 偏 心 距 。 當 風 大 時 ， 此 偏 心 距 可 促 使 風輪 產 生 一 個 順 著 風 向 扭 轉 的 力 矩 。 一、小型風力發(fā)電機結構（ 五 ） 調 向 機 構 風 力 發(fā) 電 機 必 須 設 置 調 向 機 構 ， 使 風 輪 最 大 程 度 地 保 持 迎 風 狀 態(tài) ， 以 獲 取 盡可 能 多 的 風 能 ， 從 而 輸 出 較 大 的 電 能 ， 調 向 機 構 對 于 小 型 風 力 發(fā) 電 機 來 說 ， 一 般采 用 “ 尾 翼 調 向 ” 。 尾 翼 主 要 用 在 小 型 風 力 發(fā) 電 機 上 ， 由 尾 翼 梁 、 尾 翼 板 等 組 成 ， 一 般 安 裝 在 主風 輪 后 面 ， 并 與 主 風 輪 回 轉 面 垂 直 。 其 調 向 原 理 是 ： 風 力 發(fā) 電 機 工 作 時 ， 尾 翼 板始 終 順 著 風 向 ， 也 就 是 與 風 向 平 行 。 這 是 由 尾 翼 梁 的 長 度 和 尾 翼 板 的 順 風 面 積 決定 的 ， 當 風 向 偏 轉 時 尾 翼 板 所 受 風 壓 作 用 而 產 生 的 力 矩 足 以 使 機 頭 轉 動 ， 從 而 使風 輪 處 在 迎 風 位 置 。 一、小型風力發(fā)電機結構（ 六 ） 手 剎 車 機 構 小 型 風 力 發(fā) 電 機 的 手 剎 車 機 構 的 用 途 是 使 風 輪 臨 時 性 停 車 （ 停 止 旋 轉 ） 。 如遇 到 特 大 風 時 可 緊 急 使 風 輪 停 轉 ， 檢 修 風 力 發(fā) 電 機 和 為 了 使 風 力 發(fā) 電 機 有 計 劃 地停 止 轉 動 等 ， 可 通 過 手 剎 車 機 構 使 風 輪 剎 車 ， 或 使 風 輪 偏 轉 與 尾 翼 板 平 行 。 為 了簡 化 結 構 ， 有 些 小 型 風 力 發(fā) 電 機 沒 有 設 置 手 剎 車 機 構 ， 但 為 實 現(xiàn) 臨 時 停 車 ， 大 多在 尾 翼 端 部 系 一 根 尼 龍 繩 擺 動 尾 翼 ， 使 風 輪 偏 轉 離 開 迎 風 位 置 。 手 剎 車 機 構 一 般都 是 鋼 絲 繩 牽 拉 式 。 小 型 風 力 發(fā) 電 機 手 剎 車 鋼 絲 繩 的 牽 拉 方 式 有 杠 桿 原 理 牽 拉 、 絞 輪 原 理 牽 拉 。 一、小型風力發(fā)電機結構（ 七 ） 塔 架 為 了 讓 風 輪 在 地 面 上 較 高 的 風 速 帶 中 運 行 ， 需 要 用 塔 架 把 風 輪 支 撐 起 來 。 這時 ， 塔 架 承 受 兩 個 載 荷 ： 一 個 是 風 力 發(fā) 電 機 重 力 ， 向 下 壓 在 塔 架 上 ； 一 個 是 阻 力 ，使 塔 架 向 風 的 下 游 方 向 彎 曲 。 組 號 分 工 人 數(shù) 姓 名 角 色 職 責組 長 1 XX班 班 長 小 組 統(tǒng) 籌 規(guī) 劃 ， 負 責 組 內 活 動 組 織 ， 資 料整 理 、 成 果 匯 報 ， 完 成 本 組 終 檢 ， 并 協(xié) 助老 師 完 成 考 核 評 價 （ 教 師 評 價 ）副 組 長 1 XX班 質 檢 員 作 業(yè) 質 量 監(jiān) 督 ， 并 完 成 本 組 作 業(yè) 過 程 檢 驗， 其 他 組 的 質 檢 （ 互 評 ）實 施 者 2 XX班 成 員 作 業(yè) 實 施 ， 并 完 成 自 檢 （ 自 評 ） 學 生 分 析 任 務 ， 確 定 搜 索 關 鍵 詞 ：教 師 引 導 ， 學 生 根 據 關 鍵 詞 ，發(fā) 散 式 搜 索 資 料 ；學 生 篩 選 資 料 ， 獲 取 所 需 要 知 識 點 ，回 答 問 題 ， 并 填 寫 任 務 分 析 單 。 各 小 組 整 理 資 料 ， 由 組 長 對 本 組 學 習 情 況 進 行 1min的 簡 要 匯 報 。 教 師 根 據 各 小 組 情 況 進 行 打 分 ， 并 點 評 。