【正文】 自學能力有了大大的提高，為我以后的工作奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過這么久的設(shè)計，提高了我獨立思考、獨立解決問題的能力。我感到很欣慰。經(jīng)過這么久的設(shè)計雖然很累，壓力也很大。然而，經(jīng)過兩周多地大量閱讀參考資料、復(fù)習專業(yè)書、多次請教老師和同學以后，逐漸對課題內(nèi)容有了較深的認識，從而基本上掌握了風力發(fā)電機的工作原理，設(shè)計思路，以及設(shè)計時應(yīng)注意的各種問題和解決問題的方法。本次畢業(yè)設(shè)計的課題是風力發(fā)電機的設(shè)計及風力發(fā)電系統(tǒng)的研究,雖是單一課題但是它涉及的知識面非常廣，其中有許多以前不曾接觸過的東西。也讓我懂得了科學是一門實實在在的學問。70. 空載電勢標么值 ＝＝71. 空載時定子齒磁密 ＝ T ；＝ A/cm72. 空載時轉(zhuǎn)子齒磁密 ＝ T； ＝ A/cm73. 空載時定子軛磁密 ＝ T；＝ A/cm74. 空載時轉(zhuǎn)子軛磁密 ＝ T；＝ A/cm75. 空載時氣隙磁密 ＝ T76. 空載定子齒磁壓降 ＝ A77. 空載轉(zhuǎn)子齒磁壓降 ＝ A78. 空載定子軛磁壓降 ＝ A79. 空載轉(zhuǎn)子軛磁壓降 ＝ A80. 空載氣隙磁壓降 ＝ A81. 空載總磁壓降 ＝ A82. 空載磁化電流 ＝83. 定子電流標么值 ＝= 定子電流實際值 ＝ A84. 定子電流密度 ＝ 85. 線負荷 ＝44251 A/m86. 轉(zhuǎn)子電流標么值 ＝ A轉(zhuǎn)子電流實際值 ＝ A 端環(huán)電流實際值 ＝ A87. 轉(zhuǎn)子電流密度 導(dǎo)條電密 ＝ 端環(huán)電密 ＝ 88. 定子電氣損耗 ＝ ＝ W89. 轉(zhuǎn)子電氣損耗 ＝ ＝ W90. 附加損耗 銅條轉(zhuǎn)子 ＝ W91. 機械損耗 可參考實際試驗值92. 定子鐵耗 （1）定子齒重量 ＝ Kg （2）定子軛重量 ＝ Kg （3）損耗系數(shù) （查）（4）定子齒損耗 ＝ W（5）定子軛損耗 ＝ W（6）定子鐵耗 ＝ W鐵耗校正系數(shù) （半閉口槽），（開口槽）2 （半閉口槽），（開口槽） 鐵耗標么值 ＝93. 總損耗表么值 ＝94. 輸入功率 ＝95. 效率 ＝=96. 功率因數(shù) ＝=97. 轉(zhuǎn)差率 ＝ % ＝98. 轉(zhuǎn)速 ＝1490 r/min99. 最大轉(zhuǎn)矩 ＝結(jié)束語通過將近一個學期的畢業(yè)設(shè)計，使我學到了很多東西。 65. 轉(zhuǎn)子電阻 導(dǎo)條電阻折算值 ＝ 式中 是疊部整齊造成導(dǎo)條電阻增加的系數(shù)，鑄鋁轉(zhuǎn)子=. 為電阻率——對級絕緣鑄鋁為。49. 漏抗系數(shù) ==50. 定子槽比漏磁導(dǎo) =＋＝51. 定子槽漏抗 ＝ 無徑向通風時 ＝ m52. 定子諧波漏抗 ＝53. 定子端部漏抗 單層交叉式 ＝54. 定子漏抗 ＝（＋＋）＝＝55. 轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo) ＝（由手冊查出）。 三相異步發(fā)電機電磁計算程序 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸1. 額定功率 ＝600 KW2. 額定電壓 =690 V ； V3. 功電流 = A4. 效率 5. 功率因數(shù) 6. 極對數(shù) ＝2 7. 定、轉(zhuǎn)子槽數(shù) ＝48 , ＝40 (取 ＝4 )8. 定、轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)：定子 ＝＝12轉(zhuǎn)子 ＝＝10 9. 定子外徑 由經(jīng)驗公式可得2極小型電機滿載電勢標么值 ＝計算功率 ＝ VA初選 ＝ ，＝ ，＝，＝46000 A/m , = T,假定=1450 r/： ＝ 取＝ 則 ＝ m = m根據(jù)標準尺寸最后確定 ＝ m10. 定子內(nèi)徑 ＝ m 鐵心得有效長度 ＝ m 取鐵心長 ＝ m 11. 氣隙 由經(jīng)驗公式 ＝ m12. 轉(zhuǎn)子外徑 ＝ m13. 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑 ＝ m14. 鐵心長 ＝ m 鐵心有效長度（無徑向通風道） ＝＋+=15. 定、轉(zhuǎn)子沖片尺寸（見圖附1）16. 極距 = m17. 定、轉(zhuǎn)子齒距：定子 ＝ m轉(zhuǎn)子 ＝ m18. 定子繞組采用單層繞組19. 轉(zhuǎn)子斜槽寬 （取一個定子齒距）于是 ＝ m20. 每相導(dǎo)體數(shù) =48 單層線圈＝每線圈匝數(shù)=321. 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) ＝48 每相串聯(lián)匝數(shù) ＝2422. 繞組線規(guī)設(shè)計 ＝ ＝ A23. 槽滿率 ： 初步?。?T 估計定子齒寬 ＝＝ m 初步取 ＝ T == = m （取 ） （）（1）槽面積 ＝ （）（2）槽絕緣占面積： 單層 ＝ （3）槽有效面積 ＝ （4）槽滿率 ＝ (符合要求)24. 繞組系數(shù) （1）分布系數(shù) ＝（2）短距系數(shù) ＝1 所以 ＝＝25. 每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) ＝＝ 44 磁路計算26. 初設(shè) ＝，則： E1=KE′UNΦ=690=27. 計算每極磁通 初設(shè)飽和系數(shù) 查得 ＝＝ Wb 其中 ＝＝ V28. 每極齒部接截面積： 定子 ＝＝ 轉(zhuǎn)子 ＝＝ 29. 定子軛部計算高度 ＝＝ m轉(zhuǎn)子軛部計算高度 ＝＝ m 軛部導(dǎo)磁面積 ＝＝ ＝＝ 30. 空氣隙面積 ＝＝ 31. 波幅系數(shù) ＝＝ 氣隙磁密 ＝ T32. 定子齒磁密 ＝＝ T33. 轉(zhuǎn)子齒磁密 ＝= T34. 定子軛磁密 ＝ = T35. 轉(zhuǎn)子軛磁密 ＝= T36. 空氣隙磁密 ＝= T37. 根據(jù)D23曲線及 數(shù)據(jù)查出磁場強度(單位 ：)38. 軛部磁路計算長度 定子 ＝＝ m 轉(zhuǎn)子 ＝＝ m39. 有效氣隙長度 ＝ ＝ m 半閉口槽和半開口槽 ＝40. 齒部磁路計算長度 ＝ m ＝ m齒部磁壓降 定子 ＝= A 轉(zhuǎn)子 ＝= A41. 軛部磁壓降的計算 = =，= T；于是查得 ＝； ＝＝，＝ T；于是查得 = 定子 ＝= A 轉(zhuǎn)子 ＝= A42. 空氣隙磁壓降 ＝ =43. 飽和系數(shù) ＝ 與假設(shè)系數(shù)比較 ，誤差 ＝＝％ ％，合格。4) 電動機計算鐵耗時對應(yīng)于空載時的電勢=1e0，而發(fā)電機滿載時的鐵耗應(yīng)對應(yīng)于滿載電勢=1ee；5) 用=（1ee）/更接近發(fā)電機實際情況。以下所述內(nèi)容均基于上海電器科學研制所出版的《中小型三相異步電動機電磁計算程序》 1) 滿載電勢系數(shù)1ee取值范圍不同，~，而異步發(fā)電機的要大得多，~1之間；2) 異步電動機中1ee=1( +)，由于異步發(fā)電機中與之間的夾角大于90176。 異步電機向量圖 三相異步發(fā)電機的電磁設(shè)計方案根據(jù)設(shè)計要求及額定數(shù)據(jù)參考異步電動機的電磁計算程序確定電機的電磁負荷，計算定子、轉(zhuǎn)子沖片和鐵心各部分尺寸及繞組數(shù)據(jù)，進而核算電機各項參數(shù)及性能，并對設(shè)計數(shù)據(jù)做必要的調(diào)整，直到達到要求。在異步電動機設(shè)計中，許多公式都是基于小作出的，并且的相位與電動機的狀況不同。發(fā)電機發(fā)熱，絕緣老化，降低發(fā)電機壽命，所以，異步發(fā)電機的滿載電勢系數(shù)取值要大得多，～。以上兩種情況都使異步發(fā)電機運行成本增加。同時由于發(fā)電機額定電壓比電動機額定電壓高，更加重了發(fā)電狀態(tài)的滿載電勢。第一：作為異步電動機運行時，比大，而作為發(fā)電機運行時，和相近。長期以來只注重異步電動機的設(shè)計和制造，而異步發(fā)電機的電磁設(shè)計和制造或是照搬異步電動機，或是用相近容量的異步電動機作為異步電機來使用，通過以下的分析可知這種簡單的照搬是不恰當?shù)?。其他電機如同步電機、直流電機的兩種狀態(tài)都有較廣泛的應(yīng)用，已有專門的分析方法。[1] 三相異步發(fā)電機和三相異步電動機的差異[2]從理論上說異步發(fā)電機和異步電動機只是異步電機的兩種運行狀態(tài)，前者將機械能轉(zhuǎn)換為電能，后者將電能轉(zhuǎn)換機械能。這樣電壓質(zhì)量不高，不能滿足需要。異步發(fā)電機的激磁電流比較大，一般中大型異步電機的＝（20～30）％，而大型同步發(fā)電機的激磁容量常不到額定容量的1%.而對自激異步發(fā)電機來說，它所需要的激磁電流有并聯(lián)的電容來提供，按從傳統(tǒng)的方法使并聯(lián)價格較高且較笨重的電力電容器。 三相異步發(fā)電機的電磁設(shè)計 三相異步發(fā)電機電磁設(shè)計的特點異步發(fā)電機與其他發(fā)電機相比具有一些突出的有點：不像直流發(fā)電機和同步發(fā)電機那樣，需要直流電源勵磁，并且結(jié)構(gòu)簡單、體積小、無刷（指鼠籠式），這樣運行可靠；如與電網(wǎng)并聯(lián)，過程非常簡單，易于控制，只要將轉(zhuǎn)子驅(qū)動到盡量接近同步轉(zhuǎn)速，即可并入電網(wǎng)吸收滯后的無功電電流來激磁。但由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向變，故對轉(zhuǎn)子而言，此電磁轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)為制動轉(zhuǎn)矩。 若由機械或其他外因使轉(zhuǎn)子逆著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)(n＜0),則轉(zhuǎn)差率s＞1。此時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢以及電流的有功分量將與電動機狀態(tài)時相反，因此電磁轉(zhuǎn)矩的方向?qū)⑴c旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向兩者相反，即電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩。此時電機從電網(wǎng)輸入功率，通過電磁感應(yīng)，由轉(zhuǎn)子輸出機械功率，電機處于電動機狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)子繞組是短路的，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中便有電流流過。按照轉(zhuǎn)差率的正負和大小，異步電機有電動機、發(fā)電機和電磁制動三種運行狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速ns子轉(zhuǎn)速n之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差Δn與同步轉(zhuǎn)速ns的比值為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即：S= （）轉(zhuǎn)差率是表征異步電機運行狀態(tài)的一個基本變量。 風力發(fā)電機的原理風力發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)原理，通過定子的三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流相互產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，以進行能量轉(zhuǎn)換。與籠型轉(zhuǎn)子相比較，繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，價格稍貴，因此只在要求起動電流小，起動轉(zhuǎn)距大，或需要調(diào)速的場合下使用。繞組型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌有用絕緣導(dǎo)線組成的三相繞組，繞組的三個出線端接到設(shè)置的轉(zhuǎn)軸上的三個集電環(huán)上，在通過電刷引出。為節(jié)約用銅和提高生產(chǎn)率，小型籠形電機一般都用鑄鋁轉(zhuǎn)子；對中，大型電機，由于鑄鋁質(zhì)量不易保證固用銅條插入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，再在兩端焊端環(huán)的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子繞組分為籠形和繞線形兩種。轉(zhuǎn)子鐵心也是主次路的一部分，鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。為了得到較好的電磁性能，中，大型異步電機都采用雙層短距繞組。中型感應(yīng)電機通常采用半開口槽。小型感應(yīng)電機通常采用半閉口槽和有高強度漆包線繞成的單層繞組，線圈與鐵心之間墊有槽絕緣。小型定子鐵心用硅鋼片疊裝，壓緊成為一個整體后，固定在機座內(nèi)；中型和大型定子鐵心有扇形沖片拼成。定子鐵心是主磁路的一部分。另外它的低耗，高可靠性，無需勵磁裝置和電刷，結(jié)構(gòu)簡單尺寸小，堅固耐用，基本上無需維修，它已成為風力及其它發(fā)電系統(tǒng)的最理想設(shè)備。當電網(wǎng)容量足夠大時，電網(wǎng)電壓和頻率均與異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速無關(guān)。三相異步發(fā)電機既可以孤立運行，也可以聯(lián)網(wǎng)運行。這也將是風力發(fā)電系統(tǒng)控制的出路所在。最優(yōu)控制技術(shù)是所有先進控制技術(shù)中在風力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用最早、相對比較成熟的控制方法。風電系統(tǒng)不但要求最大風能捕獲，還要求有平穩(wěn)的力矩傳遞動態(tài)，而最佳葉尖速比跟蹤必須根據(jù)風速調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致在力矩傳動鏈中產(chǎn)生大的力矩振蕩：采用一類 LQG 方法，用二次型性能指標函數(shù)來優(yōu)化對風能捕獲和傳動鏈負載限制要求，與線性控制方法對比：線性控制器因采用恒值參考速度以及非線性化空氣動力特性的引入，力矩的動態(tài)特性不好；而 LQG 非線性控制器在風速變化時，首先減小發(fā)電機力矩，使轉(zhuǎn)速快速響應(yīng)風速變化，直至力矩達到新的平衡點，可實現(xiàn)速度的快速響應(yīng)，減小力矩波動。該模型可用于設(shè)計和評價風機速度調(diào)節(jié)的各類線性、非線性控制方案。