所设计的发电机转速较低,需较多的极数以减少体积和满足频率要求,所以选用切向式结构。
3.3极对数选择
在永磁电机中,根据永磁体的体积的计算公式
可以看出,增大频率可以减少需要的永磁体体积,又从f=pn/60知道,在转速n一定时,频率?f和极对数p成正比。因此,在设计发电机时应尽量增加p,同时,根据技术条件要求,风力发电机的频率应不低于20Hz,这也要求低速风力发电机具有较多的极数,但是,极数过多也会受电机尺寸及加工工艺的限制,尤其是切向式结构的转子。因此,在设计时我们取p=8。
4试验
因为该风力发电机的额定转速仅为150r/min,试验时采用直流电动机降低转速来直接拖动永磁风力发电机,直流电动机的额定功率按下式确定
式中PDN——直流电动机的额定功率
nDN——直流电动机的额定转速
PFN——风力发电机的额定功率
nFN——风力发电机的额定转速
η——风力发电机的设计效率
该发电机性能参数的实测及设计值如表2所示。
电机的铁耗;省去了增速齿轮箱和冷却风扇,减少了机械损耗,使得发电机的效率较高,图4为该发电机实测的效率曲线。
5结束语
该风力发电机采用钕铁硼永磁励磁,省去了电刷和集电环,减少了维护,提高了可靠性;发电机的额定转速低,由风轮直接耦合驱动,使发电机结构简化,装置重量减轻,造价降低;发电机的效率较高,起动阻力矩较小,在较低风速时易于起动,改善风力发电机的低速发电性能,提高了风能利用程度。
参考文献
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4唐任远等。现代永磁电机理论与设计。机械工业出版社,1997.
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