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风力发电机转速很慢是否也能得到较高的效率?优质

930次浏览| 2021-04-08 11:25:04 更新
来源:互联网
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风力发电机转得慢不代表效率低。实事上更加有趣,正常工作时转得比额定转速慢才是效率最高的时候,但净上网功率是比较小的。(风力发电机是一种发电设备,每一种风力发电机有自己特定的额定功率/转速/工作风速等,其叶轮设计存在一个全局的风能捕获效率最优值,对应一组特定的(变桨角)和(叶尖速比)的组合,一般来说这时变桨角接近0度,叶尖速比7~8左右的样子。风力发电机在设计上的基本原则是,能够捕获的空气动能带来的功率小于其额定功率时,尽可能得以高效率捕获风能,但不能超过一些约束,比如其额定转速。当能够捕获的空气动能大于其额定功率时,主动降低对风能的捕获并保持在额定功率。对其有进一步了解的朋友可能知道功率曲线这种东西,随着风速从切入风速逐渐增大,稳态的功率曲线可以基本地分为三段线:低于额定转速的部分载荷段,此时变桨角为最优,通过调节电机负载转矩来调整叶尖速比为最优,从而维持叶轮的捕获效率最优值。先进的低速型风机这一段的效率能达到50%+,很不错了,但输出功率也就是额定功率的一小半的样子。在这个范围内风力变大,转速线性增加,在某个风速下达到叶轮额定转速,接下来便是下一段:位于额定转速的部分载荷段,此时变桨角仍在0度附近,叶轮始终工作在额定转速(允许有波动但设定值就是额定转速),通过调节电机负载转矩来维持转速,叶尖速比不再是最优。随着风力变大,电机负载线性增大,在某个风速(即额定风速,下达到满发功率。风速超过额定风速后继续来到下一段:满发功率段,电机负载转矩已经无法继续增大来降低叶轮转速,这时需要增大变桨角来降低对风能的捕获。随着风力变大变桨角逐步增大(非线性),最终达到切出风速时切出。较新的低风速型风机额定转速也才10转/分的样子,在功率曲线第1段时最低工作转速可能只有一半左右。所以看起来是很慢的。但是如果你看到的叶轮的确非常慢但速度比较恒定,一分钟不过两三转,那一般是在热车准备启动。如果是刚刚能察觉到的转动,几分钟也转不了一圈那种,一般是处在parking状态,只是顺桨情况下也做不到风载荷完全为零,有一个很小的力矩刚刚能克服传动链里的阻尼把叶轮推动一点点。

一种轴直接接同步电机,同步电机极对数很多,同步转速很低。一种,经过增速箱增速,驱动高速电机。效率的话不知道你指的什么,发电效率就是转矩乘角速度,中间的就是传动损耗还有电损耗,传送损耗主要是一些机械摩擦什么的损耗,电损耗电机的铜耗和铁耗,变流器主要就是igbt的通态和开关损耗还有线路电容断路器接触器等等。风能利用的效率,这个跟控制方法有关不是转的越快效率越高,是有个非线性关系,最大不会超过贝兹极限,实际上还有叶尖叶根损失,大概0.49就是极限了,这个比例就是实际流过风轮叶片的气流的动能转化成叶片的动能了。实际的最佳叶尖速比跟叶片翼型,机组内部损耗之类的相关,但是不会偏离理论值太远。也就是说,当风速一定时,转速控制目标就是达到最佳的叶尖速比。所以风轮直径越大,叶尖的线速度就会越大,转速就得越慢。

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先说个结论,风力发电机,并不是转得越快发的电越多的。注意一个问题,发电机(不仅限于风力发电机)所输出的功率可以粗糙地看作正比于转速与转矩的乘积。这里的转矩是由发电机励磁(或永磁)得到的电磁转矩。考虑两个极端状态:

1. 转矩非常大,大到风力推不动叶轮。此时转速为0,转矩极大,功率输出为0。

2. 转矩为0,此时转速会加速到非常高——实际上这是飞车状态,极端危险。由于电磁转矩为0,功率输出为0。两种极端状态下功率都是0,所以存在一个最佳转速,使输出功率最大。这个最优的转速的理想值可以由贝兹理论算出来,这里要引入一个概念,叫叶尖速比,也就是叶尖的线速度与风轮前方的风速的比值。一定风速下,风机的出力和叶尖速比呈一个非线性关系,可以通过理论推导计算出来各个风速下的最佳叶尖速比。

当然能 你把风扇轴家一个大齿轮 在把电机风扇分割摆放 安全不会倒 电机家轴加一个小齿轮 这样风扇转一圈 电机转两圈 可能电机内部结构是这样的 但是不可能因为你们都是一根筋

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