风电场建设基础-风力发电机
风力发电机是新能源汽车的重要组成部分,了解风力发电机的类型、结构、传动系统等知识点对于新能源汽车的发展具有重要意义。
风力发电机类型可以按照风轮与塔架相对位置划分为顺风式风力机和逆风式风力机。顺风式风力机的风轮在塔架的下风位置旋转,能够自动对准风向,不需要调向装置,但缺点是空气流先通过塔架然后再流向风轮,会造成塔影效应,风力机性能降低。逆风式风力机的风轮在塔架前迎风旋转,需要调风装置,使风轮迎风面正对风向。
风力发电机的叶片固定在轮毂上,桨距角不变,风力机的功率调节完全依靠叶片的失速性能。当风速超过额定风速时,在叶片后端将形成边界层分离,使升力系数下降,阻力系数增加,从而限制了机组功率的进一步增加。结构简单不能保证功率恒定,并且由于阻力增大,导致叶片和塔架等部件承受的载荷相应增大。
风力发电机的分类还有按功率调节方式划分的定桨距风力机和变桨距风力机。定桨距风力机叶片固定在轮毂上,桨距角不变,风力机的功率调节完全依靠叶片的失速性能。变桨距风力机叶片和轮毂不是固定连接,叶片桨距角可调。在超过额定风速范围时,通过增大叶片桨距角,使攻角减小,以改变叶片升力与阻力的比例,达到限制风轮功率的目的,使机组能够在额定功率附近输出电能。
风力发电机的传动系统用来连接风轮与发电机,将风轮产生的机械转矩传递给发电机,同时实现转速的变换。传动系统的主要部件包括风轮主轴、主轴轴承、增速齿轮箱、高速轴、联轴器、机械刹车制动装置等。
风力发电机组的齿轮箱是风电机组传动系统中的主要部件,需要承受来自风轮的载荷,同时要承受齿轮传动过程产生的各种载荷。齿轮箱的设计和选型过程,应综合考虑设计要求、齿轮箱总体结构、制造能力,以及与机组总体成本平衡等因素间的关系,尽可能选择相对合理的传动形式。
风电机组齿轮箱结构形式可以是水平轴风力机构造传动系统,也可以是多级行星+平行轴齿轮传动的齿轮箱结构,或者三级行星轮加一级平行轴齿轮的传动结构。风电机组齿轮箱的设计和选型需要考虑到设计要求、齿轮箱总体结构、制造能力,以及与机组总体成本平衡等因素间的关系。
风力发电机的优点包括发电机、齿轮箱等大部件易拆卸,可维护性较好;技术成熟,设计制造难度低,发电机由于极对数小,结构简单,体积小。但是,风力发电机也存在传动系统结构复杂,齿轮箱增速比高,存在齿轮磨损、润滑油更换频繁、机械噪声、振动等问题。
风力发电机是新能源汽车的重要组成部分,了解风力发电机的类型、结构、传动系统等知识点对于新能源汽车的发展具有重要意义。