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双馈异步发电机,上海电气风电设备有限公司苗旭芳2009.12.21,一.电机范畴和分类,定义泛指：电磁感应为基础，进行机电能量或信号转换的一种装置。电能机械能电动机电能机械能发电机电能电能变压器,分类,按功能分类：发电机、电动机、变压器、控制电机按结构分类：静止电机、运动电机直线电机旋转电机直流电机交流电机同步电机异步电机笼型绕线型,二.异步电机原理及机构,1.旋转磁场n1=60fp其中:n1为电机的同步转速f为频率p为电机的极对数2.转差率s=(n1-n)n1其中:n为电机转子的转速3.转矩T=9550Pn其中:P为电机功率,4.异步发电机的工作原理电磁感应定律电磁力定律5.异步电机的结构定子：定子铁心、定子绕组、机座转子：转子铁心、转子绕组、转轴端盖：前端盖、后端盖滑环室：集电环、刷架、碳刷出线盒：定子、转子、辅助出线盒冷却装置：冷却器或者冷却风扇等,变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子绕组电压频率关系的数学表达式：f1=（p/120）nrf2式中：f1为定子电压频率；p为电机的极数；nr为双馈发电机的转速；f2为转子励磁电压频率。由上式可知，当转速nr发生变化时，若调节f2变化，可使f1保持恒定不变，实现双馈发电机的变速恒频控制。,三、双馈发电机的工作原理,双馈发电机的定子绕组接工频电网，转子绕组由具有可调节频率、相位、幅值和相序的三相电源励磁，采用双向可逆专用变频器。双馈发电机可以在不同的风速下运行，其转速可以随风速的变化做相应调整，使风力机的运行始终处于最佳状态，提高了风能的利用率。同时，通过控制馈入转子绕组的电流参数，不仅可以保持定子输出的电压和频率不变，还可以调节输入到电网的功率因数，提高系统的稳定性。,变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子绕组电压频率关系的数学表达式：f1=（p/120）nrf2式中：f1为定子电压频率；p为电机的极数；nr为双馈发电机的转速；f2为转子励磁电压频率。由上式可知，当转速nr发生变化时，若调节f2变化，可使f1保持恒定不变，实现双馈发电机的变速恒频控制。,双馈异步发电机的两种运行状态,1)亚同步发电运行nrn1时，(即S1)f2取负号P机械=P转差+P电磁P上网=P转差+P电磁（定子馈电+转子馈电）注：n1为发电机的同步转速。,当双馈发电机输出的有功功率和转速保持恒定时，调节转子励磁电流可以控制功率因数。当从某欠励磁状态开始增加励磁电流时，发电机输出的超前无功功率开始减少，从而由定子侧吸收的无功电流开始减少；达到正常励磁时，无功功率变为零，定子侧电流中的无功分量也变为零，此时cos=1；如果继续增加励磁电流，发电机将输出滞后性的无功功率，定子侧吸收的无功电流又开始增加。因此，过励磁时功率因数滞后（感性），欠励磁时功率因数超前（容性）。,四、双馈发电机的特点,由于转子采用变频器供电，转子容量相对较小，因此对变频器容量要求相对较低，系统总体配置费用低。具有变速恒频的特性。可以实现有功功率和无功功率的调节。,五、1.25MW双馈异步发电机概况,1.电磁数据发电机类型：交流异步双馈发电机极数：6额定输出功率：1250kW额定定子输出功率：1080kW额定转子输出功率：170kW定子额定电压：690V转子开路电压：1960V额定转速：1100/min工作转速范围：7001300r/min功率因数：0.950.95效率：97%定子接法：Y转子接法：Y,结构数据安装方式：IMB3发电机安装倾斜角：5发电机本体防护等级：IP54发电机集电环外壳防护等级：IP23冷却方式：水套冷平衡等级：G2.5绝缘等级：F转动惯量：92kgm2最大工作转速：1300r/min环境运行温度：3040环境生存温度：4050电机总重量：7.2t,3.特点额定容量大，转动惯量小。为了控制发热，定转子冲片选用低损耗优质冷轧硅钢片。发电机工作时，转子采用变频器供电。而变频器在使用IGBT作为功率元件后，电机的转子线圈将承受来自变频器的过电压冲击。因此对于转子的绝缘结构进行了针对性的设计。由于风力发电机使用场合的特殊性，设计使用寿命要求20年。因此电机在结构上，具有如下优点：耐低温。主体结构的材料采用耐低温的材料。,整体结构耐振性能。适应实际运行时被固定在四个弹性支撑件上。考虑防止轴电流的产生。实时监控系统及自动润滑装置。定子每相线圈安装PT1OO。前后轴承各装有PT1OO。主电刷和接地碳刷均具有碳刷磨损监控装置。自动润滑装置。,六.发电机的使用维护,运输、存储安装、调试维护、保养润滑脂的补充电刷维护滑环维护热敏元件检测数据的分析判断风机的正常使用,
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