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发电机

From Windpower Guided Tour

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风力发电机

可以看到内部的冷却风扇在发电机里转动。固定在转轮末端,隐藏在发光的磁钢筒内的,称为定子。像散热片一样的表面可以冷却发电机。实际中的发电机很难像右侧图中所示那样看到细节。因此,我们将把它拆开,在下文中构造一些简化模型。

风力发电机把机械能转化为电能。和你通常所能发现的接入电网的其他发电单元比较,风力发电机有一点与众不同。一个原因就是发电机必须与一个动力源(风力风机转轮)一起工作,这个动力源提供波动较大的机械功率(转矩)。

这些页面中,假设你熟悉电力、电磁学,特别是交流电。如果电压(V)、相、三相、频率、或赫兹(Hz)中的任何一个表达对你来说是陌生的,那么在你继续以下页面之前,应该看看参考手册中有关电力的部分,阅读关于交流电、三相交流电、电磁学和电磁感应的部分。

发电电压

在大型风机(100-150 kW以上)上,发电产生的电压通常是690V三相交流电。电流随后通过紧挨着风机的变压器(或者在塔架内)发送,变压器把电压提升到10,000V和30,000V之间的某个水平,这取决于当地的电网标准。

大型制造商既会提供50Hz的风机模型(对于世界大部分地方的电网),也会提供60Hz的模型(对于美国电网)。

冷却系统

发电机工作时需要冷却。大部分风机中,是通过把发电机装入管道、用大风扇进行空气冷却来实现的,也有一小部分制造商使用水冷发电机。水冷发电机的构造更紧凑,具有电效率更高的优势,但是需要在机舱中增加散热器,把液体冷却系统中的热量散发掉。

启动和停止发电机

如果你通过轻拉普通开关,使大型风力发电机与电网连接(或断开),将极有可能既损害发电机、齿轮箱,也破坏电网临近处的电流。

在后续关于电能质量问题的页面中,你将会学到风机设计者如何应对这个挑战。

发电机和电网连接的设计选择

风机可能设计成具有同步或异步发电机,发电机可能具有直接或间接接入电网的不同形式。

直接接入电网意味着发电机直接与交流电网(通常3相)连接。

间接接入电网意味着来自风机的电能,通过一系列电气装置调节成与电网匹配的电能。使用异步发电机时,这会自动发生。

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