תכונות עיצוב של טורבינת רוח מגנטית קטנה של מגנט

תכונות עיצוב של טורבינת רוח מגנטית קטנה של מגנט

גנרטורים DC, אלטרנטיבות אלקטרומגנטיות, גנרטורים מוט טופר, גנרטורים רצון, גנרטורים אינדוקטיביים שימשו תחנות כוח הרוח קטן. עם התפתחות הטכנולוגיה של חומרים קבועים מגנט, המוצר אנרגיה מגנטית של חומרים קבועים מגנט כבר השתפר מאוד, גנרטורים קבועים מגנט משמשים בעיקר כיום. סוג זה של מנוע עדיף על סוגים לשעבר של גנרטורים במונחים של ביצועים חשמליים ובטיחות. מאז מקום היישום של סוג זה של גנרטור שונה מזו של גנרטור כללי, הדרישות הטכניות שלה יש את הייחודיות שלה, וזה חייב להיות התאמה טובה עם טורבינת רוח במונחים של ביצועים. לכן, כמה ניתוח על מספר בעיות בסוג זה של גנרטור מתבצע. ולחקור.

2 דרישות טכניות

איור 1 הוא דיאגרמה סכמטית של מכשיר כוח הרוח קטן הדור. הרוח מניעה את גלגל הרוח כדי לסובב, המרת אנרגיית הרוח לאנרגיה מכנית. גלגל הרוח מניע את הגנרטור כדי לסובב, ממיר את האנרגיה המכנית לאנרגיה חשמלית, ומתקן ומפיק. העיצוב של סוג זה של גנרטור חייב קודם לבחור את סוג של הגנרטור ואת קו תיקון; לקבוע את כוח תיקון מחושב, כוח מדורג, מתח, מהירות וכן הלאה. הדרישות הטכניות העיקריות עבורו הן:

(1) הספק הספק בדירוג PN (W); (2) מתח המוצא המדורג (DC) UN (V); (3) מהירות מדורגת NN (r / min); (4) יעילות גנרטור η (); (5) החל התנגדות מומנט TN (Nm); (6) ב 65 מהירות מדורג, מתח ללא עומס של הגנרטור לא צריך להיות נמוך יותר מאשר המתח המדורג; (7) ב 150 מהירות מדורגת, הגנרטור אמור להיות מסוגל לעומס המבצע תחת מתח 2m מתח; (8) הגנרטור צריך להיות מסוגל לעמוד 2 פעמים את מהירות מדורגת בתנאים ללא עומס, נמשך 2 דקות, מבנה הרוטור לא צריך להיות פגום דפורמציה מזיקה; (9) הגנרטור אמור להיות מסוגל למנוע גשם, שלג, חול וברקים.

בנוסף, הוא צריך גם לענות על הדרישות הטכניות של בידוד המנוע הכללית, התנגדות הלחץ, חוזק מכני וכן הלאה.

דרישות טכניות (5), (6), (7), (8) הן דרישות מיוחדות עבור טורבינות רוח, אשר ינותחו בנפרד להלן.

3 בחירת עומס אלקטרומגנטית

הנוהג של ייצור המנוע המודרני ואת הפעולה לטווח ארוך של המנוע בדרך כלל לתת את טווח עומס הקו כמו וגם את עומס B B של המנוע המיועד. כאשר התוצר של AS ו- Bδ זהה, היחס בין B ו- B קובע את הפרמטרים השונים של הגנרטור, אינדקס אנרגיית הכוח והמסה. כאשר B δ הוא גדול וככל שהוא נמוך, הגנרטור עשיר בענפי ברזל, וכאשר הוא גדול ו- B δ קטן, הגנרטור עשיר בנחושת.

העומס החשמלי של המנוע נמדד על ידי הצפיפות הנוכחית j (A / mm2) של המנוע מתפתל עומס קו כמו (A / cm). ככל שהעומס החשמלי גדול יותר, כך גדול יותר אובדן הנחושת. עבור טורבינות רוח נמוכות כוח, הוא בדרך כלל נמוך מתח גבוה הנוכחי. בפרט, גנרטורים מתחת 1 קילוואט משמשים בעיקר ב 24, 36 V או 48 V (DC מתוקן), ואת הנוכחי מדורג של מנועים כאלה הוא גדול. עבור גנרטורים מתח נמוך של 1 עד 10 קילוואט, לא ניתן לקחת מתח יציאה גבוה. כי זה סוג של גנרטור בעיקר באמצעות אחסון סוללות אנרגיה, המתח הוא גבוה, יותר סוללות יש להשתמש, אשר מגדיל את העלות של המכונה כולה, אשר קשה ללקוחות לקבל. בקיצור, עומס קו הטורבינה כוח נמוך הוא גבוה יחסית, וזה גנרטור עשיר נחושת. אובדן הנחושת של המנוע הוא גדול, מהווה כ 70% מכלל ההפסד של המנוע. זהו מצב אובייקטיבי. בנוסף, כוח המוצא של הגנרטור עולה עם עליית מהירות הרוח, כפי שמוצג באיור 2. כוחו של הגנרטור גדל והחום גדל. עם זאת, כמו מהירות הרוח עולה, מצב פיזור החום הוא השתפר מאוד. לכן, עבור סוג זה של גנרטור, תקן של בחירת באשר למנוע הכללי לא צריך להיות דבקה, ואת ערך גבוה יותר ניתן לבחור, אשר נדרש ומותר. לדוגמה, מנוע כוח קטן כללי כמו 60-80 A / cm; ואת סוג של גנרטור ניתן לקחת כמו 100-150 A / cm; ואת גנרטור aerogen כמו שימוש יעילות גבוהה הזרקת דלק הזרקת יכול להגיע כ 300 A / cm. לכן, הבחירה של כמו צריך לקחת בחשבון את אובדן המנוע, יעילות, פיזור חום ויישום, ולקבל ערך סביר.

הבחירה של עומס מגנטי Bδ יכול להיות לגמרי בהתאם לעקרונות הכלליים של תורת המנוע, ולא יתואר כאן.

4 סטאטור

4.1 חריצי סטטור

בהתבסס על עומס חשמלי גבוה של סוג זה של גנרטור, הפסד הנחושת הוא גדול. בעת תכנון הגנרטור, יש לצמצם את רוחב השן ואת עובי העובי כדי להבטיח את אזור החריץ על ידי הבטחת חוזק מכני מספיק וצפיפות השטף המגנטי. הגדל את שטח התיל של סליל מתפתל, להפחית את צריכת הנחושת, ולשפר את היעילות של הגנרטור. זה לא משהו שכל יצרן יש לשקול. לעתים קרובות עקב חוטי סליל מתפתל דקים, דרישות העיצוב ניתן נפגשו במהלך ההפעלה הראשונית של הגנרטור. לאחר 2 עד 3 שעות של פעולה, הטמפרטורה עולה בחדות ואת כוח הפלט נופל במהירות, כך כוח פלט מדורג אינו עומד בדרישות.

4.2 stator מתפתל

הדרישות הטכניות של טורבינות רוח נמוכות כוח (5) להציג את הרעיון של גנרטור החל מומנט התנגדות, כי כוח הרוח קטן ציוד הדור בדרך כלל מסתובב בעשרות עד מאות מהפכות, על מנת להפחית את הקישורים, להפחית עלויות ולשפר את האמינות. גלגל הרוח של המכשיר מחובר ישירות לפיר הגנרטור. זה דורש למזער את מומנט התנגדות שנוצר על ידי אפקט cogging גנרטור, כך שכאשר מהירות הרוח נמוכה (2 עד 3 m / s), טורבינת רוח ניתן להתחיל במהירות וליצור חשמל בהקדם האפשרי. לשם כך, תקן לאומי GB10760.1-89 לשים קדימה את הדרישות, לראות את הטבלה להלן.

הספק (W) 501002003005001000 התנגדות מרבית התנגדות התנגדות (Nm) 0.200.300.350.501.201.50

מן התיאוריה של המנוע, את המצנח stator, מוט רוטור מוטה ואת חריץ השבר מתפתל פיזור יכול להפחית את התנגדות מומנט שנגרם על ידי אפקט cogging ולעמוד בדרישות הטכניות. עם זאת, הוכח כי חריץ חריץ השבר היא הדרך היעילה ביותר כדי להפחית את מומנט התנגדות.

השימוש במפרק הצירים הוא קל יחסית ליישום בתהליך, אך האפקט אינו ברור, ואם המרחק הוא גדול מדי, הביצועים החשמליים של הגנרטור יושפעו; באמצעות מוט הרוטור אלכסוני, מגנט הרוטור ואת מוט מגנטי מעוותים לגודל סביר. התהליך קשה והאפקט אינו ברור; לכן, פתילים חריץ השבר משמשים בעיקר.

חריץ חריץ חלקי:

מספר חריצים לכל שלב לכל עמוד q = Zs / 2mp = ac / d

מספר חריצים למוט Q = Zs / 2p = AC / D

איפה: Zs הוא מספר חריצים stator; מ 'אינו מספר השלבים המתפתלים; p הוא מספר זוגות מוט גנרטור; A, a הוא מספר שלם; c / d, C / D הוא חלק בלתי הפיך.

תיאוריה ומעשה להוכיח כי D גדול יותר, קטן יותר את התנגדות מומנט התנגדות של הגנרטור הוא [5]. בנוסף, ככל שערך של q עולה, עכבה רצף שלילי פוחתת ואת תגובת הדליפה פוחת, וזה מה שאנחנו מקווים. יחד עם זאת, עם זאת, עם זאת, הגדלת הערך של q יתר על המידה, היכולת של הגנרטור כדי לדכא הרמוניות גבוהות מצטמצם, ואת זה יש להימנע. לכן, כל עוד הדרישה מומנט התנגדות שנקבע על ידי תקן לאומי הוא נפגש, גדול יותר את הערך q, טוב יותר.

חישבנו ובחנו למעשה את מומנט של מספר גנרטורים, שממנו אנו יכולים לקבוע את תיאום השיניים, ראה איור 3.

5 רוטור

מהירות הטורבינה הרוח של מכשיר קטן כוח הרוח הרוח הוא עשרות עד מאות סיבובים לדקה, ואת הרוטור הגנרטור הוא מצמידים ישירות לגלגל הרוח. מהירות הרוטור קובעת כי הגנרטור הוא גנרטור במהירות נמוכה, הרוטור עשוי בדרך כלל ממגנט ברזל וניידימיום-בורון, מבנה משיק; מבנה הרוטור חייב להיות יציב ויכול לעמוד בפני ההשפעה של שינויים פתאומיים במהירות הרוח ללא נזק או נזק. ו דפורמציה. זה נאמר בבירור את הדרישות הטכניות (7) ו (8). בעיית הרוטור תידון במאמר מיוחד.

6 מאפיינים

6.1 מתח DC

הגנרטור מחולל מתח זרם משתנה כדי לתקן את הסוללה ולטעון אותה. על פי התקן הלאומי, את המתח לתקן צריך להיות 2V גבוה יותר מאשר סוללה 12V סטנדרטי, כלומר, מתח המוצא גנרטור הוא 14V, 28V, 42V, 56V ... עם זאת, הוכח כי תקנה זו היא ריאלית עבור אזורים עם משאבי רוח שופעים מאוד, אבל עבור משאבי הרוח, האזורים שבהם ניתן להשתמש הם נמוכים. כמה אנשים השתמשו כדי לייצר 42V (DC) באזור האגם הפנימי של התרבות של ג 'יאנגסו Neihu. הגנרטור היה מחובר לשתי סדרות של סוללות (24V) והוא עבד היטב ללא בעיות רציניות. לכן, בעת תכנון גנרטור, יש לדעת כי מקור הרוח באזור שבו טורבינת הרוח משמש בדרך כלל להיות גבוה יותר מאשר 4V על מנת לעשות שימוש מלא של משאבי הרוח יקר.

6.2 מאפייני התפוקה

הקשר בין הספק P לבין מהירות n אינו נדרש עבור גנראטורים כלליים וחשוב לגנראטורים כאלה. איור 2 מציג את המאפיינים הנמדדים של גנרטור DYF-600. בשל דרישות ספציפיות, טורבינות רוח דורשות גנרטורים כדי לייצר חשמל במהירויות רוח נמוכות, בעוד תכונות פלט רכים ככל האפשר מעל מהירות הרוח דורג. לכן, בעת תכנון הגנרטור, המעגל המגנטי צריך להיות רווי ככל הניתן, כדי לא לגרום להפרזה מהירה מדי של טורבינת הרוח, וכוח המוצא של הגנרטור עולה בחדות, דבר הגורם להשפעה מופרזת על המטען והמהפך התחממות יתר של הגנרטור, ובכך להזיק. .

6.3 התאמת מאפיינים של טורבינות רוח עם תכונות פלט גנרטור

(1) לאחר הפעלת טורבינת הרוח, גנרטור נדרש לייצר חשמל בהקדם האפשרי, כלומר, אנרגיית הרוח ניתן ללכוד בטווח רוח נמוכה רוח. זה כנדרש על ידי דרישות טכניות (6), מומנט המוצא של הגנרטור הוא קטן ככל האפשר, כך טורבינת רוח ניתן לחתוך לפעולה בהקדם האפשרי.

(2) הוא קיווה כי הגנרטור P = f (n) יש מערכת יחסים פרבולית ריבועית לפני נקודת דורג כדי להשיג את אנרגיית הרוח הטובה ביותר על ידי התאמת גנרטור עם טורבינת רוח.