Ciri-ciri reka bentuk turbin angin magnet kekal kecil AC
Penjana DC, alternator elektromagnetik, penjana tiang cakar, penjana keengganan, dan penjana induktif telah digunakan untuk loji kuasa angin kecil. Dengan perkembangan teknologi bahan magnet kekal, produk tenaga magnetik bahan magnet kekal telah bertambah baik, dan penjana magnet tetap digunakan pada masa ini. Motor jenis ini lebih unggul daripada bekas jenis generator dari segi prestasi dan keselamatan elektrik. Oleh kerana tempat permohonan jenis penjana ini berbeza daripada penjana umum, keperluan teknikalnya mempunyai ciri khasnya, dan ia mesti mempunyai perlawanan yang baik dengan turbin angin dari segi prestasi. Oleh itu, beberapa analisis mengenai beberapa masalah dalam penjana jenis ini dijalankan. Dan terokai.
2 keperluan teknikal
Rajah 1 adalah gambarajah skema peranti penjanaan kuasa angin kecil. Angin memacu roda angin untuk berputar, mengubah tenaga angin menjadi tenaga mekanikal. Gelombang angin mendorong penjana berputar, menukar tenaga mekanikal menjadi tenaga elektrik, dan membetulkan dan mengeluarkan. Reka bentuk jenis penjana ini mesti terlebih dahulu memilih jenis penjana dan garis pembetulan; tentukan kuasa pembetulan dikira, kuasa undian, voltan, kelajuan dan sebagainya. Keperluan teknikal utama untuknya adalah:
(1) kuasa output diberi nilai PN (W); (2) voltan output undian (DC) UN (V); (3) kelajuan NN (r / min); (4) kecekapan penjana η (); (5) Memulakan torque resistance TN (Nm); (6) pada kelajuan diberi nilai 65, voltan tanpa beban penjana tidak boleh lebih rendah daripada voltan yang diberi nilai; (7) pada kelajuan 150 yang diberi nilai, penjana perlu beroperasi di bawah voltan undian 2min; (8) Penjana hendaklah dapat menahan 2 kali kelajuan undian di bawah keadaan tanpa beban, yang berlangsung selama 2 minit, struktur pemutar tidak boleh rosak dan ubah bentuk berbahaya; (9) Penjana hendaklah dapat menghalang hujan, salji, pasir dan kilat.
Di samping itu, ia juga perlu memenuhi keperluan teknikal penebat motor umum, rintangan tekanan, kekuatan mekanik dan sebagainya.
Keperluan teknikal (5), (6), (7), (8) adalah keperluan khusus untuk turbin angin, yang akan dianalisis secara berasingan di bawah.
3 pemilihan beban elektromagnet
Amalan pembuatan motor moden dan pengendalian jangka panjang motor pada umumnya memberikan julat beban talian As dan beban magnet Bδ dari motor yang direka. Apabila produk As dan Bδ sama, maka nisbah antara As dan Bδ menentukan parameter penjana yang berbeza, indeks tenaga kekuatan dan jisim. Apabila Bδ besar dan Seperti yang rendah, penjana adalah kaya besi, dan apabila As besar dan Bδ adalah kecil, penjana adalah kaya tembaga.
Beban elektrik motor diukur oleh ketumpatan semasa j (A / mm2) motor penggulungan dan beban talian As (A / cm). Semakin besar beban elektrik, semakin besar kerugian tembaga. Bagi turbin angin kuasa rendah, umumnya voltan rendah dan arus tinggi. Khususnya, penjana di bawah 1 kW kebanyakannya digunakan pada 24, 36 V atau 48 V (diperbaiki DC), dan arus peringkat motor sedemikian besar. Untuk penjana kuasa rendah dari 1 hingga 10 kW, voltan keluaran tinggi yang dinilai tidak boleh diambil. Oleh kerana jenis penjana ini terutamanya menggunakan storan tenaga bateri, voltan tinggi, lebih banyak bateri mesti digunakan, yang meningkatkan kos seluruh mesin, yang sukar diterima oleh pelanggan. Singkatnya, beban talian turbin angin kuasa rendah agak tinggi, dan ia adalah penjana kaya tembaga. Kehilangan tembaga motor besar, menyumbang kira-kira 70% daripada jumlah kehilangan motor. Ini adalah situasi objektif. Di samping itu, kuasa output penjana meningkat apabila kelajuan angin bertambah, seperti ditunjukkan dalam Rajah 2. Kuasa penjana meningkat dan haba meningkat. Walau bagaimanapun, apabila kelajuan angin bertambah, keadaan pelesapan haba bertambah baik. Oleh itu, bagi jenis penjana ini, standard memilih As untuk motor umum tidak harus dipatuhi, dan nilai As tinggi yang lebih tinggi boleh dipilih, yang kedua-duanya diperlukan dan dibenarkan. Sebagai contoh, motor kuasa kecil umum ialah 60 hingga 80 A / cm; dan Sebanyak jenis penjana boleh diambil sebagai 100 hingga 150 A / cm; dan penjana aerogen Seperti menggunakan penyejukan suntikan bahan api yang cekap tinggi boleh mencapai kira-kira 300 A / cm. Oleh itu, pilihan As harus mengambil kira kehilangan motor, kecekapan, pelesapan dan aplikasi haba, dan mendapatkan nilai yang munasabah.
Pilihan beban magnet Bδ dapat sepenuhnya sesuai dengan prinsip umum teori motor, dan tidak akan diterangkan di sini.
4 stator
4.1 slot pemegun
Berdasarkan beban elektrik tinggi jenis penjana ini, kehilangan tembaga adalah besar. Apabila mereka bentuk penjana, lebar gigi dan ketebalan kuk harus dikurangkan untuk memastikan kawasan alur dengan memastikan kekuatan mekanikal yang mencukupi dan ketumpatan fluks magnetik. Meningkatkan kawasan dawai stator berliku, mengurangkan penggunaan tembaga, dan meningkatkan kecekapan penjana. Ini bukan sesuatu yang dipertimbangkan oleh setiap pengeluar. Selalunya disebabkan oleh kabel penggelek yang lebih tipis, keperluan reka bentuk boleh dipenuhi semasa operasi awal penjana. Selepas 2 hingga 3 jam operasi, suhu meningkat dengan ketara dan kuasa output jatuh dengan cepat, supaya kuasa keluaran yang dinilai tidak memenuhi keperluan.
4.2 stator penggulungan
Keperluan teknikal turbin angin kuasa rendah (5) memperkenalkan konsep generator bermula tork rintangan, kerana peralatan penjanaan kuasa angin kecil biasanya berputar pada puluhan hingga beratus-ratus revolusi, untuk mengurangkan pautan, mengurangkan kos dan meningkatkan kebolehpercayaan. Roda angin peranti itu terus digabungkan ke batang penjana. Ini memerlukan meminimumkan tork rintangan yang dihasilkan oleh kesan penjana penjana, supaya apabila kelajuan angin rendah (2 hingga 3 m / s), turbin angin boleh dimulakan dengan cepat dan menjana tenaga elektrik secepat mungkin. Untuk tujuan ini, piawaian kebangsaan GB10760.1-89 mengemukakan keperluan, lihat jadual di bawah.
Kuasa (W) 501002003005001000 tork rintangan permulaan maksimum (Nm) 0.200.300.350.501.201.50
Dari teori motor, pelongsor stator, tiang pemutar rotor dan pemutar slot pecahan stator boleh mengurangkan tork rintangan yang disebabkan oleh kesan cogging dan memenuhi keperluan teknikal. Walau bagaimanapun, telah dibuktikan bahawa penggulungan slot pecahan merupakan cara yang paling berkesan untuk mengurangkan tork rintangan.
Penggunaan pelongsor stator agak mudah untuk dilaksanakan dalam proses, tetapi kesannya tidak jelas, dan jika jarak pelongsor terlalu besar, prestasi elektrik penjana akan terjejas; menggunakan tiang pemutar rotor, magnet pemutar dan tiang magnet dipintal ke saiz yang munasabah. Prosesnya sukar dan kesannya tidak jelas; Oleh itu, lilitan slot pecahan kebanyakannya digunakan.
Penggulungan slot pecahan:
Bilangan slot setiap fasa bagi setiap tiang q = Zs / 2mp = ac / d
Bilangan slot setiap tiang Q = Zs / 2p = AC / D
Di mana: Z ialah bilangan slot pemegun; m bukan bilangan fasa penggulungan; p ialah bilangan pasangan tiang penjana; A, a adalah integer; c / d, C / D adalah pecahan tidak dapat dibuktikan.
Teori dan amalan membuktikan bahawa lebih besar D adalah, semakin kecil tork rintangan bermula penjana [5]. Di samping itu, apabila nilai q bertambah, impedans urutan negatif berkurang dan reaksi kebocoran berkurangan, iaitu apa yang kita harapkan. Walau bagaimanapun, pada masa yang sama, peningkatan nilai q secara berlebihan, keupayaan penjana untuk menindas harmonik yang lebih tinggi dikurangkan, dan ini harus dielakkan. Oleh itu, selagi keperluan tork rintangan yang ditentukan oleh piawaian kebangsaan dipenuhi, semakin besar nilai q, lebih baik.
Kami mengira dan sebenarnya menguji tork daripada beberapa penjana, yang mana kita dapat menentukan koordinasi gigi, lihat Rajah 3.
5 pemutar
Kelajuan turbin angin dari peranti penjanaan kuasa angin kecil adalah berpuluh-puluh hingga ratusan revolusi per menit, dan pemutar penjana terus digabungkan dengan roda angin. Kelajuan pemutar menentukan bahawa penjana adalah penjana berkelajuan pelbagai kutub; pemutar umumnya diperbuat daripada magnet ferit dan neodymium-besi-boron, struktur tangen; struktur pemutar mesti teguh dan dapat menahan kesan perubahan mendadak dalam kelajuan angin tanpa kerosakan atau kerosakan. Dan ubah bentuk. Ini dinyatakan dengan jelas dalam keperluan teknikal (7) dan (8). Masalah pemutar akan dibincangkan dalam artikel khusus.
6 ciri
6.1 Voltan keluaran DC
Penjana mengeluarkan voltan semasa berselang untuk membetulkan dan mengecas bateri. Menurut piawaian kebangsaan, voltan yang diperbetulkan harus 2V lebih tinggi daripada bateri 12V standard, iaitu, voltan keluaran penjana adalah 14V, 28V, 42V, 56V ... Walau bagaimanapun, telah terbukti bahawa peraturan ini boleh dilaksanakan untuk kawasan dengan sumber angin yang sangat banyak, tetapi untuk sumber angin, kawasan yang boleh digunakan adalah rendah. Sesetengah orang digunakan untuk menghasilkan 42V (DC) di kawasan tasik dalaman Jiangsu Neihu. Penjana dihubungkan dengan dua siri bateri (24V) dan berfungsi dengan baik tanpa masalah yang serius. Oleh itu, apabila mereka bentuk penjana, harus diketahui bahawa sumber angin di kawasan di mana turbin angin digunakan pada umumnya lebih tinggi daripada 4V untuk memanfaatkan sepenuhnya sumber angin berharga.
6.2 Ciri-ciri Output
Hubungan antara kuasa output P dan kelajuan n tidak diperlukan untuk penjana umum dan penting untuk penjana tersebut. Rajah 2 menunjukkan ciri-ciri diukur penjana DYF-600. Oleh kerana keperluan khusus, turbin angin memerlukan penjana untuk menjana elektrik pada kelajuan angin rendah, sementara ciri-ciri output serendah mungkin di atas kelajuan angin. Oleh itu, apabila mereka bentuk penjana, litar magnet harus tepu sedapat mungkin, supaya tidak menyebabkan kelebihan turbin angin yang kerap berlaku, dan kuasa output penjana meningkat dengan ketara, menyebabkan kesan berlebihan pada pengecas dan penyongsang dan terlalu panas penjana, dengan itu merosakkan. .
6.3 Pemadanan ciri-ciri turbin angin dengan ciri-ciri output penjana
(1) Selepas turbin angin dimulakan, penjana diperlukan untuk menghasilkan tenaga elektrik secepat mungkin, iaitu, tenaga angin boleh ditangkap dalam julat kelajuan angin yang rendah. Ini seperti yang dikehendaki oleh keperluan teknikal (6), torsi bermula penjana sekecil mungkin, supaya turbin angin dapat dipotong secepat mungkin.
(2) Diharapkan penjana P = f (n) mempunyai hubungan parabola kuadratik sebelum titik diberi untuk mendapatkan tenaga angin terbaik dengan memadankan penjana dengan turbin angin.
