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空冷发电机照片 Q&A: 水冷电机是如何冷却?水

作者:新海燕论坛官网 发布时间:2020-05-13 00:39 点击:

  双馈异步风力发电机(讲)_电力/水利_工程科技_专业资料。双馈异步风力发电机(西莫讲堂) 1. 引言: 风力发电机组主要包括变频器,控制器,齿轮箱(视机型而 定) ,发电机,主轴承,叶片等等部件,在这些部件中发电机目前国 产化程度最高,它的价格约占机组的 1

  双馈异步风力发电机(西莫讲堂) 1. 引言: 风力发电机组主要包括变频器,控制器,齿轮箱(视机型而 定) ,发电机,主轴承,叶片等等部件,在这些部件中发电机目前国 产化程度最高,它的价格约占机组的 10%左右。发电机主要包括 2 种 机型:永磁同步发电机和异步发电机。永磁同步发电机低速运行时, 不需要庞大的齿轮箱 ,但是机组体积和重量都很大,1.5MW 的永磁 直驱发电机机舱会达到 5 米,整个重量达 80 吨。同时,永磁直驱发 电机的单价较贵,技术复杂,制造困难,但是这种机型的优点是少了 个齿轮箱,也就少了个故障点。异步发电机是由风机拖动齿轮箱,再 带动异步发电机运行,因为叶片速度很低,齿轮箱可以变速 100 倍, 以让风机在 1500RPM 下运行,目前流行的是双馈异步发电机,主要有 1.25MW,1.5MW,2MW 三种机型,异步发电机的机组单价低,1KW 大概 需 6000 元左右,而且技术成熟,国产化高。 2.双馈异步发电机的原理: 所谓双馈,可以理解为定子、转子同时可以发出电能,发电 机原理理论上说只要有动力带动电动机, 在电动机的定子侧就能直接 发出电能。 现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能 转变为机械转矩(即风轮转动惯量) ,通过主轴传动链,经过齿轮箱 增速到异步发电机的转速后, 通过励磁变流器励磁而将发电机的定子 电能并入电网。如果超过发电机同步转速,转子也处于发电状态,通 过变流器向电网馈电。双馈发电机正是由叶片通过齿轮箱变速,带动 电机高速旋转,同时转子接变频器,通过变频器 PWM 控制以达到定子 侧输出相对完美正弦波,同时在额定转速下,转子侧也能同时发出电 流,以达到最大利用风能效果。通俗的讲,就是要变频器控制转子电 流,反馈到定子上面,保证定子发出相对完美的正弦无谐波电能,同 时在额定转速下,转子也能发出功率出来。有个大致感觉是 1.5MW 发 电机的定子发电量大概 1200KW,转子大约 300KW,转子侧发出的功率 要在 30%以下,总之越少越好 这样可以让变频器功率小点。 3. 双馈异步发电机的设计难点: 结构设计难点:因机舱封闭体积,风机运行环境非常恶劣, 需要气温-30~55 度之间正常运行,希望电机尺寸尽量小,风机对发 电机重量有严格要求,部分厂家对转子转动惯量也有要求。发电机需 要高速运行,但振速要小,通常要小于 2.8mm/s。此外对于水冷的电 机入水温度较高,需要考虑维修和维护问题!比如轴承自动加油等! 还有就是,整个发电机是倾斜运行的,大概 4~5 度的倾斜角度,这 个在结构设计时候需要考虑~~大家看到发电机的轴承就知道了。 电气设计难点:风机需要效率 97%以上,由于转子绕组接变 频器,接变频器就会引发谐波电流,会引起铜耗,铁耗等!此外定子 转子承受很大冲击电压,提高绕组温升问题是优先考虑,转子电流非 常大,上千安培,滑环设计也是难点!电机会有轴电流,需要考虑绝 缘问题!同时高空运行需要防雷处理!转子绕组线规非常大,成型困 难!尽量控制转子输出功率尽量小于 30%,以缩小变频器的功率。 Q&A: 如果是电动机运行的话,怎么启动呢,能直接启动吗?需要 转子先短路后等达到一定速度后再双馈吗? 一般铭牌上会有低速和高速的数据,一般是在风速 3m/s 到 14m/s 运行,低速下面,定子发出电能,转子由变频器交流送电驱动 (无功功率) , 比如 1.5MW 的发电机它可能工作速度为 300~1800 都 有可能,你们看看铭牌就知道了,就是说叶片速度太低,这个系统就 不工作的,只有一定风速下,整个系统才会运行,机舱上面有个自动 侧风速的风速仪。 我的风力发电是 33kw 的,也是一个异步发电机,整个结构也 和你说的差不多,可是我还真没发现有变频器,它是怎么个原理呢? 对于小功率发电机,没必要加变频器,你想想变频器价格昂 贵。 一般是矢量控制还是直接转矩控制呢? 通常变频器是 PWM 矢量控制的。 增速箱的速比可以调节吗? 可以的。齿轮箱的外形结构如下所示: 齿轮箱照片 1 齿轮箱照片 2 齿轮箱数据参数 不要齿轮箱,那电机转速太低,变频器容量要大了吧? 齿轮箱能免则免,太笨重而且要维护。不要齿轮箱的话,得 用同步机,低速一般只能选择同步机。但是同步机一般直径很大。 齿轮箱转速比一般是固定的还是运行过程中要调节? 齿轮箱转速比一般是固定的。 设计风力发电机一般按 F 级绝缘设计吗, 好像散热不太好? 按 H 级设计,散热不好,所以绝缘级别高。 电机在亚同步的时候,转子电流是流入转子的,在超同步后 转子发电,电流流出转子,磁场方向是否改变?因为在这个过程中转 子电流已经换向了?电流反向期间是否有过零点? 双馈异步电机的有三个运行状态即“亚同步状态 (转速小 于同步转速时)”、“同步状态”以及“超同步状态”,在电机的运 行过程中,从转子电流看,是逐渐增大的趋势,而转子功率有正负变 化,越到后面无功功率越来越大。 是电压正负反向吗? 不是这么理解的,功率为正可以认为电机是向外输送电能, 功率为负可以认为变频器向电机输送电能。 4、双馈异步发电机的结构特点: 目前流行的双馈异步发电机, 都是采用水冷或者空冷的方式 的。同样是水冷的电机,风力发电机与普通电动机不同的是:风力发 电机没带水冷冷却器; 而空冷的发电机多了一个很大的冷却器。 另外, 水冷发电机的机座是圆柱体的,机座里面焊接了很多水管,空冷发电 机是长方体的,上面有个空气冷却器。同时,水冷电机客户比较担心 腐蚀性。 水冷发电机照片 空冷发电机的风扇分为“轴流式”和“离心式”两种, 图示 为“离心式”。 空冷发电机照片 Q&A: 水冷电机是如何冷却?水冷电机里的水是循环的吗?是不 是冷水从管子里走带走温度? 大家想想风机那么高, 怎么送水上去?~~其实水冷电机的 水管连接循环水系统送水,全名叫“恒温自循环水装置”,它可以保 证送入电机水温恒定。 也就是说,装上的水就不动了,在电机里面循环使用? 送水温度 55 度左右, 机壳整圆圈焊接水管 (10mm 内径左右) 。 55 度是不是太高了? 55 度是标准环境温度。 电机的平均温升一般是多少? F 级绝缘不超过 105K,通常制造按照 H 级绝缘制造,考核按 照 F 级绝缘考核。 水冷电机要比风冷小吧?从重量和体积上大概能小多少? 水冷电机少了一个冷却器,体积小了一半左右,但是水长期 流来流去,容易生锈。一旦生锈的话,整套的东西就无法工作了。 用不锈钢的机壳不就不会有水锈了么? 不锈钢的机座焊接和加工工艺都比较困难, 一方面如果用不 锈钢,造价贵,而且不现实 而且整套冷却系统里不单单只有电机一 样东西,水冷系统用户不是会很放心。 焊接的地方怎么防锈呢? 一般要求工艺上要处理得好, 具体怎么焊接的用什么材料焊 接的都有讲究,要采用特殊的工艺,白钢焊条等等。 发电机选用的轴承是绝缘轴承,电机是倾斜使用,前后轴承 都是采用滚珠轴承,现在绝大厂家采用的是 SKF 的陶瓷绝缘轴承,其 实无刷电机要求高的也用陶瓷绝缘轴承, 有些电动机上面也选用绝缘 轴承。 为什么要用绝缘轴承? 因为存在轴电压,其实是轴电流~~只要是接变频器,就会 有谐波,只要有谐波,就三相不平衡,谐波大家可以把它想象为“不 规则的正旋波”,当产生轴电流的时候,轴承会立即损坏。 两侧都是陶瓷轴承吗? 两侧!电动机只是一侧,而我们发电机是两侧。 为什么电动机是一侧,而发电机是两侧? 发电机两侧都要链接东西 电机只是驱动段一侧。 另外,轴承润滑油脂也不一样,因为风机长时间才能维护一 次,所以大部分发电机采用自动润滑系统,这个润滑系统是要加电池 的,它可以自动补油进去。在特殊场合选用的电机 就需要这种东西, 因为有的工况下人不能进去给轴承加油。 自动润滑系统照片 有了这个多长时间维护一次? 一般是一年派人上去维护一次,这个不一定的。 发电机的滑环目前大部分靠进口,因为转子电流非常大,而 且每相之间必须绝缘。 滑环照片

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