风力发电机线负荷比较高,属富铜型发电机,电机的铜损大,约占电机总损耗的
70 左右,
这是客观情况。此外,发电机的输出功率是随风速增加而增加的,如图
2 所示。发电机功率
提高,发热增加,但随着风速增加,散热条件大大改善,因此,对于该类发电机不应格守
一般电机选取
As 的标准,可选取较高 As 值,既需要又允许。例如一般小功率电机 As 为 60
至
80A/cm;而该类发电机的 As 可取为 100 至 150A/cm;而采用高效喷油冷却的航空发电
机
As 可达 300A/cm 左右。因此 As 的选择要综合考虑电机损耗、效率、散热和应用场合,取
得一合理数值。
磁负荷
Bδ 的选择,可完全依照电机理论的一般原则,这里不再赘叙。
4 定 子
4.1 定子齿槽
基于该类发电机的电负荷较高,铜损大,在设计发电机时,在保证足够的机械强度及
磁通密度允许的情况下,应尽量减少齿宽和轭厚,以扩大槽面积,增大定子绕组导线面积
降低铜耗,提高发电机的效率。这一点不是每个厂家都考虑到的。往往由于定子绕组导线较
细,在发电机初始运行时可以达到设计要求。发电机运行
2 至 3 小时后,温升急骤上升,输
出功率也迅速下降,从而使额定输出功率达不到要求。
4.2 定子绕组
小功率风力发电机的技术要求(
5)中引入了发电机起动阻转矩的概念,这是因为小型
风能发电装置一般转速在几十至几百转,为了减少环节,降低成本和提高可靠性,该装置
的风轮直接耦合在发电机轴上。这就要求尽量减小由发电机齿槽效应产生的阻转矩,使得风
轮在风速较低时(
2 至 3m/s),能够迅速起动,尽快发电。为此,国标 GB10760.1-89 提出
了要求,见下表。
功率(
W)501002003005001000 最大起动阻转矩(Nm)0.200.300.350.501.201.50
从电机的理论上讲,采用定子斜槽,转子斜极及定子分数槽绕组都可以降低齿槽效应
引起的阻转矩,满足技术要求。但是实践证明分数槽绕组是降低阻转矩的最有效办法。
采用定子斜槽,工艺上比较容易实现,但效果不明显,而且如果斜槽距离太大,发电
机的电气性能会受影响;采用转子斜极,将转子磁钢、磁极扭到合理的尺寸,工艺上难度较
大,而效果也不明显;因此,大多采用分数槽绕组。
分数槽绕组:
每极每相槽数
q=Zs/2mp=a c/d
每极槽数
Q=Zs/2p=A C/D
式中:
Zs 为定子槽数;m 不绕组相数;p 为发电机极对数;A、a 为整数;c/d、C/D 为不