風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)word版(編輯修改稿)
2025-07-11 10:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 發(fā)電機(jī)輸出端電壓的波動(dòng)，該硅整流交流發(fā)電機(jī)配有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，如圖所示，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由電壓繼電器 V電流繼電器 I逆流繼電器 I2 及其所控制的動(dòng)斷觸電 V I1 和動(dòng)合觸電 I2以及電阻 R2 等組成。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的工作原理 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用是使發(fā)電機(jī)能自動(dòng)調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流（即勵(lì)磁磁通）的大小，來抵消因風(fēng)速變化而導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)發(fā)電機(jī)端 電壓的影響。 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，發(fā)電機(jī)端電壓低于額定值時(shí)，電壓繼電器 V1 不動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn) V1 閉合，硅整流器輸出端電壓直接施加在勵(lì)磁繞組上，發(fā)電機(jī)屬于正常勵(lì)磁狀態(tài)；當(dāng)風(fēng)速加大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增高，發(fā)電機(jī)端電壓高于額定電壓時(shí)，動(dòng)斷觸電 V1斷開，勵(lì)磁回路中被串入了電阻 R2，勵(lì)磁電流及磁通隨之減小，發(fā)電機(jī)輸出端電壓隨之下降；當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓降至額定值時(shí)，觸點(diǎn) V1重新閉合，發(fā)電機(jī)恢復(fù)到正常勵(lì)磁狀態(tài)。電壓繼電器工作時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖 3— 2 所示。 10 圖 32 發(fā)電機(jī)端電壓與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān) 系 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí) ，當(dāng)用戶投入的負(fù)載過多時(shí)，可能出現(xiàn)負(fù)載電流過大超過額定值的狀況，如果不加以控制，使發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)的使用壽命有較大的影響，甚至損壞發(fā)電機(jī)的定子繞組。電流繼電器的作用是為了抑制發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行。電流繼電器 I1 的動(dòng)斷觸點(diǎn) I1 串接在發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路中，發(fā)電機(jī)輸出的負(fù)荷電流則通過電流繼電器的繞組；當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出電流低于額定值時(shí)，繼電器不工作，動(dòng)斷觸點(diǎn) I1閉合，發(fā)電機(jī)屬于正常勵(lì)磁狀態(tài)；當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電流高于額定值時(shí)，動(dòng)斷觸點(diǎn) I1 斷開，電阻 R2 被串入勵(lì)磁回路，勵(lì)磁電流減小，從而降低了發(fā)電機(jī)輸出端的電壓，并減小 了負(fù)載電流。電流繼電器工作時(shí)，發(fā)電機(jī)負(fù)載電流與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖 3— 3所示。 圖 33發(fā)電機(jī)負(fù)載電流與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系 為了防止無風(fēng)或風(fēng)速太低時(shí)，蓄電池組向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組送電，及蓄電池組由充電運(yùn)行變?yōu)榉错懛烹姞顟B(tài)，這不僅會(huì)消耗蓄電池組所儲(chǔ)電能，還可能燒毀勵(lì)磁繞組，因此在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置內(nèi)，還裝有逆流繼電器 I2。發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，逆流繼電器的電壓線圈及電流線圈內(nèi)流過的電流產(chǎn)生的吸力是動(dòng)合觸點(diǎn) I2閉合；當(dāng)風(fēng)速太低，發(fā)電機(jī)端電壓低于蓄電池組電壓時(shí)，繼電器電流線圈瞬間流過反向電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電壓線圈內(nèi)流 過的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用相反，而電壓線圈內(nèi)流過的電流由于發(fā)電機(jī)電壓下降也減小了，由其產(chǎn)生的磁場(chǎng)也減弱了，故由電壓線圈及電流線圈內(nèi)電流所產(chǎn)生的總磁場(chǎng)的吸力減弱，是的動(dòng)合觸點(diǎn) I2 斷開，從而斷開了蓄電池想發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組送電的回路。 采用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的硅整流交流發(fā)電機(jī)，與永磁發(fā)電機(jī)比較，其特點(diǎn)是能隨風(fēng)速變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出端電壓，防止產(chǎn)生對(duì)蓄電池組過充電，延長(zhǎng)蓄電池組的使用壽命； 11 同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)，但由于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的動(dòng)斷、動(dòng)合觸點(diǎn)動(dòng)作頻繁，需對(duì)出頭材質(zhì)及斷弧性能做適當(dāng)?shù)奶幚怼６矣迷摻涣靼l(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電時(shí)，發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)速必須達(dá)到在該轉(zhuǎn)速下的電壓時(shí)才能對(duì)蓄電池組充電。 （二） 整流部分 由于自然界風(fēng)力的不穩(wěn)定性，交流發(fā)電機(jī)輸出的是不穩(wěn)定的交流電，頻率和幅值都在不斷地變化，而用戶需要的是正常頻率（即 50HZ）的穩(wěn)定交流電，因此必須進(jìn)行 AC— DC— AC變換，即先經(jīng)過整流變成直流電，之后在經(jīng)過你變電路將之變成標(biāo)準(zhǔn)的交流電。如果電能足夠充足的話或者空載時(shí)還可以將多余的直流電儲(chǔ)存在蓄電池組內(nèi)。 電路圖和工作原理 目前在所有的整流電路中采用最廣泛的是 單 相橋式全 波 整流電路，本系統(tǒng)亦采用了 該 整流電路。 單相橋式整流電路由 4 個(gè)二 極管接成橋式電路， RL 為負(fù)載電阻。圖 511 所示為單相橋式整流電路的畫法。 圖 34 單相橋式整流電路 下面按圖 34 所示電路進(jìn)行分析。 在 U2 的正半周，其極性為上（ +）下（ ），即 a 點(diǎn) 的點(diǎn)位高于 b 點(diǎn)時(shí)，D D3導(dǎo)通， D D4截止，電流由 a 經(jīng) D1→ R1→ D3→ b 形成通路，如圖中實(shí)線箭頭所示。此時(shí)，電源電壓全部加在負(fù)載電阻 RL上，得到一個(gè)半波電壓； D2和 D4 則承受反向電壓。 在 u2 的負(fù)半周，其極性與上述相反，即 b點(diǎn)的電壓高于 a點(diǎn)時(shí)， D D4導(dǎo)通， 12 D D3截止，電流 由 b 經(jīng) D2→ RL→ D4→形成通路，如圖中虛線箭頭所示。同樣，在負(fù)載電阻 RL上也得到一個(gè)半波電壓； D1 和 D3 則承受反向電壓。 有上述可見，盡管 u2 的方向是交變的，通過負(fù)載 RL 的電流 io 及其兩端電壓uo的方向都不變，因此在負(fù)載上得到大小變化而方向不變的脈動(dòng)直流電流和電壓，uo、 io 及二極管承受的電壓 uD 的波形如圖 512（ b）、（ d）所示。 下面討論單相橋式整流電路的定量關(guān)系及元件選擇。 負(fù)載上得到的脈動(dòng)直流電壓，常用一個(gè)周期的平均值來說明它的大小。負(fù)載所得脈動(dòng)直流電壓的平均值是 2220 i n21 UUttdUU o ??? ? ???? ? 上式表示整流電壓平均值與整流變壓器二次側(cè)交流電壓有效值之間的關(guān)系，即整流電壓的平均值是交流電壓有效值的 倍。 圖 35 單相橋式整流電路電壓與電流的波形 13 負(fù)載電流的平均值是 LOLOo RURUI ?? 每個(gè)周期中， D D3 串聯(lián)與 D D4 串聯(lián)各輪流導(dǎo)電半周，所以每個(gè)二極管中流出的平均電流只有負(fù)載電流的一半，如圖 512（ c）所示，即 LOD RUII ?? 由圖 51
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