风力发电机的分类

1、风力发电机按叶片分类。根据风力发电机主轴的方向分类，可以分为水平轴风力涡轮机和垂直轴风力涡轮机。(1)水平轴风力发电机：旋转轴垂直于叶片，通常平行于地面，旋转轴水平的风力发电机。与垂直轴发电机相比，水平轴风力发电机的优点；刀片旋转空间大，速度快。适用于大型风电场。水平轴风力涡轮机的发展历史很长，已经完全达到工业生产，结构简单，效率比垂直轴风力涡轮机高。到目前为止，用于生产电力的风力涡轮机都是水平轴，还没有商业化的垂直轴的风力发电机。(2)垂直轴风力发电机：旋转轴与叶片平行，通常与地面垂直，旋转轴垂直的风力发电机。与水平轴发电机相比，垂直轴风力发电机的优点是；发电效率高，对风向没有要求，叶片旋转空间小，抗风能力强(能抵御12-14级台风)，风速启动小维护方便。垂直轴和水平式风力发电机比较有两大优点。1、在同等风速条件下，垂直轴发电效率为水平式，特别是低风速地区；第二，在风速较高的地区，垂直轴风力发电机比水平型安全稳定。另外，水平式风力发电机在城市地区不经常转动，西北等风速地区经常发生风扇破损、跌落等问题，导致道路行人和车辆等危险事故等国内外事例很多。根据刀片数量的不同，可以分类为“单刀片”、“双刀片”、“3刀片”和“多个刀片”风扇。作为轴流风扇的叶片数往往是奇数设计。这是因为如果使用偶数碎片形状对称的扇叶，很难平衡。如果不抵抗振动引起的疲劳，叶片材料可能会导致叶片或中轴断裂。因此，设计了大部分轴不对称的奇数风扇设计。该原则普遍适用于各种风扇设计，包括轴向不对称的奇数侧风扇和部分直升机螺旋桨。包括家庭使用的风扇在内，共有3片叶片，叶片形状为新翼型(设计术语)，这种叶片流动大，噪音小，符合流体力学原理。所以大多数风扇是三片叶子。三叶平衡好，不易产生振动，减少轴承磨损。降低修理费用。如果根据风向分类，则有“向上风向”。-叶轮正面为风向和“向下风向”。-叶轮根据风向旋转，有两种类型。上部风向风扇一般需要某种方向调节装置才能保持叶轮的风。下风向风扇可以自动调整风向，不需要方向控制装置。但是，对于下部风向风扇，部分空气通过塔后吹向叶轮，因此塔阻碍了流经叶片的气流，从而产生了所谓的塔影效果，性能有所下降。2、根据风力发电机的输出容量，风力发电机可分为小型、中型、大型、兆瓦级系列。(1)小型风力涡轮机是发电机容量为0.11kw的风力涡轮机。(2)中型风力涡轮机是发电机容量为1100kw的风力涡轮机。(3)大型风力涡轮机是发电机容量为1001000kw的风力涡轮机。(4)兆瓦级风力发电机是指发电机容量超过1000的风力发电机。3、以功率调节方式分类。可分为固定螺距速度调节型、螺距型、活动失速型和独立螺距型风力发电机。(1)俯仰失速风扇；刀片与轮毂有固定的连接，刀片的风角不随风速变化。根据叶片的气动特性，当自动失速，即风速大于额定风速时，根据叶片的失速特性，输入功率基本保持不变。(2)俯仰调整：确保刀片在风速低于额定风速时以最佳攻角运行，以获得最大强风能量。风速超过额定风速时，俯仰系统将减小刀片攻击角度，以确保输出功率在额定范围内。(3)主动失速调整：风速低于额定风速时，控制系统按风速控制几级，控制精度低于俯仰控制。如果风速超过额定风速，螺旋桨系统会增加刀片攻击角度，从而使刀片“失速”，限制风力发电机吸收能力的增加(4)独立划桨风力发电机控制：叶片大小大，每个叶片有10吨或数十吨，叶片在不同位置工作，受力条件不同，叶片中立性对风力发电机扭矩的影响也不容忽视。独立控制三个叶片，可以大大减少风力涡轮叶片载荷的波动和扭矩的波动，从而减少变速器和齿轮箱的疲劳度，减少塔架的振动，输出功率基本上在功率比附近保持不变。4、按机器形式分类，分为风力发电机、无齿轮风力发电机、混合驱动风力涡轮机。(1)带变速箱的风力发电机：由于预断速度的限制，风力发电机转速一般较慢。如果风力发电机直径大于100m，则风力发电机速度小于15r/min。要减小发电机的大小，发电机输入速度必须更快，此时必须使用变速器将发动机输入速度设为1500/min或3000/min，这样发电机体积才能设计得尽可能小。(2)无齿轮箱发电机：直接连接叶轮和发电机来制造结构的风力发电机，将成为无齿轮箱风力发电机。这台发电机没有变速箱，结构简单，制造方便，维护方便，所以没有变速箱的风力发电机将来有可能和海上风力发电机一起使用。(3)混合驱动风力发电机：混合驱动风力涡轮机由单级齿轮驱动，齿轮箱结构简单，效率高。因为点击速度点击大小及重量比一般的直单元小、轻。这种风力发电机的特点也小而轻，成为3GW以上大型风力装置设计开发的趋势5、根据风力涡轮机的发电机类型，可以分为异步风力涡轮机和同步风力涡轮机。(1)异步发电机可根据转子结构分为：(a)笼型感应发电机-转子是笼型。简单、可靠、价格低廉、易于访问电网的结构，在小型和中型设备中被广泛使用。(b)绕组双馈感应发电机-转子是绕组类型。定子直接连接并传送到电网，绕组转子通过变频器将主动或无功功率传送到电网。(2)产生旋转磁场的同步发电模型的极点类型可分为：(a)电励磁同步发电机-转子是导线绕组磁极，由外部直流电流产生磁场。(b)永磁同步发电机-转子为铁氧体材料制造的永磁磁极一般是低速多极，没有外部刺激，简化了发电机结构，具有多种优点。6、主轴、齿轮箱及发电机的相对位置可分为小型和长轴布局。(1)小型风力发电机的风轮直接与齿轮箱低速轴连接，齿轮高速轴输出部通过弹性耦合与发电机连接，发电机与齿轮箱外壳连接。这种结构变速箱经过特别设计，结构紧凑，可以节省材料和相对费用。作用于风轮和发电机的力都通过齿轮箱外壳传递到主框架。小型风力发电机的结构主轴与发电机轴在同一平面上，齿轮箱损坏是需要将风力发电机、齿轮箱、发电机一起卸下来修理的麻烦。(2)长轴布局风力发电机：通过固定在机舱主框架上的主轴与齿轮箱低速轴连接。长轴布局风力发电机的主轴独立，有独立的轴承支撑。这种结构的优点是，风轮不直接作用于齿轮箱的低速轴，变速箱可以采用标准结构，变速箱从低速轴接收到的复杂扭矩减少了成本，降低了齿轮箱受损的可能性。7、根据发电机的速度和并网方式，可以将发电机分为等速风扇和变速风扇。(3)恒速风力发电机：恒速风力涡轮机通常使用速度控制叶片直接连接到电网的感应电动机，由于风能的随机性，驱动感应发电机的风力涡轮机低于额定工作时间的60 70%。充分利用低风速风力，增加发电量，广泛应用双级异步发电机，设计为4级及6级绕组。在低速运行时，双级异步发电机比氮异步发电机效率高，滑差损失小，风力涡轮机在低速运行时，叶片不仅启动效率高，发电机效率也能保持在高水平。(4)变速风力发电机：变速风力发电机通常装有俯仰功率调节方式。风力涡轮机必须有一套控制系统，以限制速度和功率。调速及功率调节装置的首要任务是保护风力涡轮机免受强风影响，运行故障及过载。第二，使风力涡轮机在运行中平稳运行，电能质量满足公共电网的要求。8、根据塔可分为塔式风力涡轮机和桁架风力涡轮机。(1)塔式风力涡轮机：国内及海外绝大多数风力涡轮机采用塔型结构，这种结构的优点是刚度好，冬季人员安全登塔，连接部分的螺栓