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永磁同步风力发电机的原理和前景
我国风能资源非常丰富,可开发的风能潜力巨大。根据相关资料显示,我国陆地风能资源可开发量大约有23.8亿千瓦,海上风能资源可开发量约2亿千瓦。我国风能资源比较集中,“三北”地区(华北、浙江金华东北和西北)以及东南沿海地区、浙江金华沿海岛屿潜在风能资源开发量约占全国的80%.风能资源与煤炭资源的地理分布具有较高的重合度,与电力负荷则呈逆向分布。
“十三五”时期,我国风力发电机装机容量占发电机总容量比例将进一步加大,出于电网考虑,风力发电机组必须在“低电压穿越”保障下“御风而行”。根据 发改委能源研究所有关人士透露,2020年陆地风电的成本将与煤电持平,之后风电将逐步脱离 补贴,“降低成本”也成为风电行业未来发展面临的新的“瓶颈”。扬州市引江发电设备有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步风力发电机,实现了发电机低成本制造,使机组极易实现低电压穿越,在国内处于技术领先水平。
永磁同步风力发电机由于机械损耗小、浙江金华运行效率高、浙江金华维护成本低等优点成为继双馈感应风电机组之后的又一重要风力发电机型受到社会广泛关注,并逐渐开始投入使用。永磁同步风力发电机主要由风力机、浙江金华永磁同步发动机、浙江金华变频器和变压器组成。
(1)基本原理
永磁同步风力发电的基本原理,就是利用风力带动风力机叶片旋转,拖动永磁同步发电机的转子旋转,实现发电。永磁同步风力发电系统和笼型变速恒频风力发电系统类似,只是所采用的发电机为永磁式发电机,转子为永磁式结构,不需外部提供励磁电源,提高了效率。它的变频恒速控制是在定子回路中实现的,把永磁同步发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电,实现风力发电的并网,因此变频器的容量与系统的额定容量相同。
(2)技术特点
随着科学技术的发展和更新,由于永磁材料性能和电力电子装置的改善,永磁同步发电机已变得越来越具吸引力了。
采用永磁同步发电机的风力发电系统具有以下特点:1)永磁同步发电机系统不需要励磁装置,具有重量轻、浙江金华效率高、浙江金华功率因数高、浙江金华可靠性好等优点;2)变速运行范围宽,即可超同步运行也可以亚同步运行;3)转子无励磁绕组,磁极结构简单、浙江金华变频器容量小,可以做成多极电机;4)同步转速降低,使风轮机和永磁发电机可直接耦合,省去了风力发电系统中的齿轮增速箱,减小了发电机的维护工作并降低噪声,使直驱永磁风力发电机系统。
(3)适用场合
1)在电力供应匮乏、浙江金华交通不便、浙江金华燃料短缺,但是风力资源丰富的地区,可以解决部分用电问题,如为高速公路照明设备提供电源等;2)在单机容量比较小的风场,永磁同步发电系统能够并网发电;3)为农村、浙江金华牧区、浙江金华边防哨所、浙江金华气象台站等偏远、浙江金华负载较轻的用户,提供电力。
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在柴油发电机组上总是能看到 KW和KVA,初学者也总是高不清两者的关系。
千伏安KVA是视在功率,其中包括有功功率和无功功率。
千瓦KW是有功功率。
千瓦(KW)=千伏安(KVA)乘以功率因数。
1KW=1.25KVA或者 1KVA=0.8KW
发电机有功功率单位KW(千瓦)
发电机视在功率单位KVA(千伏安)(也称装机容量)
有功功率=视在功率×功率因数
功率因数=Cosφ (一般为0.85)
另外:
发电机无功功率单位KVar(千乏)
视在功率^2=有功功率^2+无功功率^2
P=UIcosφ
P=UI只适用与纯阻性负载,因为阻性负载的功率因数是1;然而感性负载的功率因数就不是1了,是0.5——0.9不等,甚至更低。
所以1kva=0.8kw
1kva=1kw 都对1kva=0.8kw 也就是功率因数是0.8的时候的计算方法。
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发电机和电动机有什么区别?
发电机和发电机之间用途不一样。例如发电机把动能转化为电能,发电机则是把电能转化为动能。两者工作原理大抵相同:电磁感应现象。磁生电就是发电机机理,电生磁则是发电机机理。两者在一定程度上可以转换,例如永磁直流发电机可以作为发电机使用,交流异步发电机也可以作为发电机使用,但是也仅仅是应急代替而已,效率不如发电机高
发电机定子基础与交流异步发电机一样,由三组线圈构成,而转子则与发电机转子不一样,发电机转子起到励磁的功能。通过碳刷为转子线圈供电后,转子发生一个磁场,转子转动以后也就发生了一个旋转磁场。此时定子线圈就会产生感应电流。
也就是说在闭合的电路中,导体做切割磁力线运动时,导体会发生感应电流,这就是发电机原理。上图可以直观的看出来发电机的作业原理。上图只是发电机简易的原理演示,实际应用中的发电机原理:
可以看出碳刷并不是发电机机输出,碳刷是为转子供应励磁电压用的。电压输出是定子的三组线圈。为了保证发电机输出电压稳定,适应不同的转速与负载,于是要不断的调节励磁电流大小来调节励磁场的强度。上图是康明斯用的交流发电机,与普通生活中常规到发电机机理是一样的,只是多了整流部分。经过整流后输出的是直流电。