1.3 风力发电系统研究的目的与意义 本设计主要目的是解决华中、华东、华南地区,弱风速,低风力的风能有效采集和转化利用。因为现代风力发电系统主
1.3 风力发电系统研究的目的与意义
本设计主要目的是解决华中、华东、华南地区,弱风速,低风力的风能有效采集和转化利用。因为现代风力发电系统主要是针对风速大于6.7m/s,风车高度要达到10m左右的风力发电系统。这种风力发电系统也大多数用于风速较高,风力强劲的西北、东北、东南沿海、沿江或人口较少的高风速偏远地区。这种带有地域局限性与风速要求苛刻性的发电系统虽然得到了利用,并且也取得了很好的效果。但是其发电量及提供的电能仍然不能满足人们大量需求。对于绝大多数地区,如华中、华东、华南风力较弱,风速较慢的微风、低速地区,这种现代的风力发电系统明显显得捉襟见肘。所以,为解决对于绝大多数地区低风速,弱风力、尤其是贫困无法输电的低风速区域要利用这种可靠的清洁能源问题提供了有效可行的方案;
另一方面,现代风力发电系统缺少智能化、效率化、人性化。而为了有效的获取风能,现在风力发电系统是以叶片轻薄取胜,从而使得风轮机叶片很长,加大了发电机,加大了发电塔体。这不仅增加了运输困难,也增加了经济成本。故此设计风力发电系统会跟随风的流向而自动调节叶片方向,能够在风速高于3.4m/s的微风时后,风轮机就已经能够自己旋转并且发电机开始发电进行能量的储存。只要某一方向风速超过3.4m/s,并且持续时间为1min,风轮机叶片便会自动旋转某个角度,让其叶片对准该风向达到最大程度化的迎风发电。
跟踪风向的风力发电系统能够大大的提高电能,并且风能是国际公认的可再生能源。它具有取之不尽用之不竭的特点。在所有新能源、可再生能源中利用风力发电是得到广泛推广的,其优点如下:
1满足能源供应
2改善中国以煤为主的能源结构
3减少温室气体排放
4促进地区经济特别是西部地区的发展
所以发展风力发电对于保护生态环境、保障能源安全、改善能源结构以及可持续发展等方面有着不可或缺的重要意义。
第二章 总体设计
2.1机械结构总体设计
在如今的时代科学技术是我们的第一生产力,各类行业的发展都离不开科学技术,其中风力发电技术已经渗入到了各个地方。无论是发达的沿海城市,还是相对贫困落后的西北山区。只要有风的地方,就会看见绿色节能化风车发电机。风力发电设计就是一个大力发展的方向。它将引导人类走向无污染用电的新世界。
本设计要求是跟踪风向的一种风力发电机。其在风速v>3.4m/s能够检测并且发电。最重要的是其跟踪风向实现360度无死角旋转追风。要求整个机头的旋转速度最慢要求为1min达到1转。为了达到实时性要求,风轮机头要求1r/mim-2r/mim。所以,对于整个风力发电机的机舱并非为本设计的重点。本设计侧重于风力发电的塔座内部的机械结构的设计,使得塔座内部的传动机构实现带动机舱头旋转。10kw风力发电机组的机舱头重量约为600kg,其在跟风旋转时最慢为每分钟1r。
1)选择电动机
查手册取机械效率:联轴器传动机械效率 =0.99,滚动轴承机械效率 =0.98,行星齿轮传动的机械效率 =0.98,一对一级齿轮啮合传动机械效率 =0.97, 联轴器效率 =0.99,传动机舱效率 =0.96。
按公式 可知,所需电动机功率为 因载荷平稳,选电动机的功率 按工作要求和工作状况采用Y系列全封闭线绕式三相异步电动机,其电压380v。根据性价比选择同步转速为750r/min电动机,选定电动机型号为Y250M-8。