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永磁直驱式风力发电机的工作原理
导语。今天是金直驱永磁机组的又一新成员1.5vp机组发布的日子，希望大家能够给这个新成员多些支持和鼓励。那么趁此机会，小编也自行恶补一下直驱永磁风电机组的一些工作原理，在这里与大家分享，和小编一样不了解的童鞋们也默默的学习下吧！
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1、直驱永磁风电机组原理
对于现在国内国外大型水平轴风力发电机组，有双馈机和永磁直驱发电机。 永磁直驱发电机顾名思义是在传动链中不含有增速齿轮箱。 总所周知，一般发电机要并网必须满足相位、幅频、周期同步。而我国电网频率为50hz这就表示发电机要发出50hz的交流电。学过电机的都知道。转速、磁极对数、与频率是有关系的n＝60f/p。 所以当极对数恒定时，发电机的转速是一定的。所以一般双馈风机的发电机额定转速为1800r/min。而叶轮转速一般在十几转每分。这就需要在叶轮与发电机之间加入增速箱。而永磁直驱发电机是增加磁极对数从而使得电机的额定转速下降，这样就不需要增速齿轮箱，故名直驱。
2、直驱永磁技术趋势
对于永磁直驱发电机的磁极部分是用钕铁硼的永磁磁极，原料为稀土。 风轮吸收风能转化为机械能通过主轴传递给发电机发电，发出的电通过全功率变流器之后过升压变压器上网。风力发电机也在逐步的永磁化。采用永磁风力发电机，不仅可以提高发电机的效率，而且能在增大电机容量的同时，减少体积，并且因为发电机采用了永磁结构，省去了电刷和集电环等易耗机械部件，提高了系统的可靠性，这也是风电发电机的发展趋势之一。风力机的直驱化也是当前的一个热点趋势。
3、直驱永磁技术可靠性
直驱式风力发电机可以直接与风轮相连，增加了系统的稳定性，同时增大了电机的体积和设计制造以及控制的难度。直驱型风力发电系统是采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电，通过功率变换电路将电能转换后并入电网，相对于双馈型发电系统，直驱式发电机采用较多的极对数，使得在转速较低时，发电机定子电压输出频率仍然比较高，完全可以在电机的额定等级下工作，并且其定子输出电压通过变流器后再和电网相接，定子频率变化并不会影响电网频率。在直驱风力发电系统中风机与发电机直接耦合，省去了传统风力发电系统中齿轮箱这一部件，减少了发电机的维护工作，并且降低了噪音。另外其不需要电励磁装置，具有重量轻、效率高、可靠性好的优点。直驱永磁发电机采用全功率的交-直-交变频技术，与电网隔离，具有低电压穿越能力，对电网友好。
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发电机组的振动的原因是什么呢
柴油发电机组振动原因主要有三种情况：电磁方面原因；机械方面原因；机电混合方面原因。
一、电磁方面的原因
1. 电源方面：三相电压不平衡，三相电动机缺相运行。
2.定子方面：定子铁心变椭圆、偏心、松动；定子绕组发生断线、接地击穿、匝间短路、接线错误，定子三相电流不平衡。
3.转子故障：转子铁心变椭圆、偏心、松动。转子笼条与端环开焊，转子笼条断裂，绕线错误，电刷接触不良等。
二、机械原因
1.电机本身方面：转子不平衡，转轴弯曲，滑环变形，定、转子气隙不均，定、转子磁力中心不一致，轴承故障，基础安装不良，机械机构强度不够、共振，地脚螺丝松动，电机风扇损坏。
2.与联轴器配合方面：联轴器损坏，联轴器连接不良，联轴器找中心不准，负载机械不平衡，系统共振等。
三、发电机混合原因
1.发电机振动往往是气隙不匀，引起单边电磁拉力，而单边电磁拉力又使气隙进一步增大，这种机电混合作用表现为电机振动。
2.发电机轴向串动，由于转子本身重力或安装水平以及磁力中心不对，引起的电磁拉力，造成电机轴向串动，引起电机振动加大，严重情况下发生轴磨瓦根，使轴瓦温度迅速升高。
处理方法：
1. 电气原因的检修：首先是测定定子三相直流电阻是否平衡，如不平衡，则说明定子连线焊接部位有开焊现象，断开绕组分相进行查找，另外绕组是否存在匝间短路现象，如故障明显可以从绝缘表面看到烧焦痕迹，或用仪器测量定子绕组，确认匝间短路后，将电机绕组重新下线。例如：水泵电机，运行中电机不仅振动大轴承温度也偏高小修试验发现电机直流电阻不合格，电机定子绕组有开焊现象，用排除法将故障找到消除后，电机运行一切正常。
2. 机械原因的检修：检查气隙是否均匀，如果测量值超标，重新调整气隙。检查轴承，测量轴承间隙，如不合格更换新轴承，检查铁心变形和松动情况，松动的铁心可用环氧树脂胶粘接灌实，检查转轴，对弯曲的转轴进行补焊重新加工或直接直轴，然后对转子做平衡试验。打风机电机大修后试运行期间，电机不仅振动大，而且轴瓦温度超标，连续处理几天后，故障仍未解决。我班组人员在帮助处理时发现，电机气隙非常大，瓦座水平也不合格，故障原因找到后，重新调整各部间隙后，电机试转一次成功。
3. 负载机械部分检查正常，电机本身也没有问题，引起故障的原因是连接部分造成的，这时要检查电机的基础水平面，倾斜度、强度，中心找正是否正确，联轴器是否损坏，电机轴伸绕度是否符合要求等。
众所周知，电机的结构同时包含电气和机械两部分，也可以说是电气和机械的结合点。所以说，它的故障要一分为二的分析。对电机的振动故障原因也要分成两部分。一般来讲，电机振动是由于转动部分a不平衡、机械故障或电磁方面的原因引起的。一、转动部分不平衡主要是转子、耦合器、联轴器、传动轮(制动轮)不平衡引起的。处理方法是先找好转子平衡。如果有大型传动轮、制动轮、耦合器、联轴器，应与转子分开单独找好平衡。再有就是转动部分机械松动造成的。如：铁心支架松动，斜键、销钉失效松动，转子绑扎不紧都会造成转动部分不平衡。二、机械部分故障主要有以下几点：1、联动部分轴系不对中，中心线不重合，定心不正确。这种故障产生的原因主要是安装过程中，对中不良、安装不当造成的。还有一种情况，就是有的联动部分中心线在冷态时是重合一致的，但运行一段时间后由于转子支点，基础等变形，中心线又被破坏，因而产生振动。2、与电机相联的齿轮、联轴器有毛病。这种故障主要表现为齿轮咬合不良，轮齿磨损严重，对轮润滑不良，联轴器歪斜、错位，齿式联轴器齿形、齿距不对、间隙过大或磨损严重，都会造成一定的振动。3、电机本身结构的缺陷和安装的问题。这种故障主要表现为轴颈椭圆，转轴弯曲，轴与轴瓦间间隙过大或过小，轴承座、基础板、地基的某部分乃至整个电机安装基础的刚度不够，电机与基础板之间固定不牢，底脚螺栓松动，轴承座与基础板之间松动等。而轴与轴瓦间间隙过大或过小不仅可以造成振动还可使轴瓦的润滑和温度产生异常。4、电机拖动的负载传导振动。例如：汽轮发电机的汽轮机振动，电机拖动的风机、水泵振动，引起电机振动。三、电气部分的故障是由电磁方面的原因造成的主要包括：交流电机定子接线错误、绕线型异步电动机转子绕组短路，同步电机励绕组匝间短路，同步电机励磁线圈联接错误，笼型异步电动机转子断条，转子铁心变形造成定、转子气隙不均，导致气隙磁通不平衡从而造成振动。导致电机振动的原因多种多样，以上仅是笔者在工作中，实际遇到的一些故障总结如上。
一起回望柴油发电机组的发展史
现代柴油机是在德国机械工程师狄塞尔发明的柴油机的基础上发展起来的，1892年，德国机械工程师狄塞尔取得了柴油发电机压缩点火的 。他的做法是以提高发动机的压缩比来提高热效率，利用压缩气体的高温来点燃进入汽缸的燃料，这样做的好处是不但省去了点火装置和汽化器，而且可以使用比柴油价格更低的柴油做燃料。
狄塞尔经过了5年的实验，在1897年制成了 台具有实用价值的压縮点火柴油发电机，即压燃式柴油机。与以前的柴油发电机相比，它延长了汽缸内气体的压缩过程，大大提高了压缩终了时气体的压力和温度，实现了不用点火系统而使柴油自动点火燃烧的功能。狄塞尔发明的柴油发动机能将35％的燃料潜能转变成动力而当时有效的柴油发动机也只能将28％的燃料潜能转变成动力，这是柴油发电机技术第二次革命性的突破。但是，当时狄塞尔发明的柴油发动机存在着很多的缺点，比如重量重、噪声大、冒黑烟，排出的大量废气会对环境影响很大，而且喷油泵还不完善，从而严重限制和影响了柴油机的衄。可以说，狄塞尔先生生前只看到发动机的成功的开端，却没有看到柴油机技术的飞跃发展，没有看到柴油机的广泛应用。
据资料记载，柴油机技术在1914年以前发展比缓慢，在 次世界期间，由于战争的需要柴油发动机开始大量生产，用于军事目的。柴油发动机柴油发电的发展史真正得到广泛应用是在1950年左右。早期的柴油机都是四冲程的，1899年德国工程师雨果．古尔德纳制造出了二冲程柴油发动机，他把当时采用相同缸径的四冲程柴油机的功率提高了60％~80％。二冲程柴油机的结构简单，造价低廉，但其燃油和润滑油的消耗量较高、冷却比较困难、耐用性较差，而且很难制造出功率较大的发动机，所以至今实际使用的功率比较大的柴油机都是四冲程的。
世界上 台发电机是1831年由英国的物理学家迈克尔·法拉第发明的。当时法拉第在试验中发现，当磁铁在线圈中移动时，线圈会产生电流，即今天我们大家所熟知的电磁感应现象。法拉第发现了电磁感应现象之后不久，便利用电磁感应原理发明了世界上 台发电机，即法拉第圆盘发电机。这台发电机的构造与现代的发电机不同，在磁场中转动的不是线圈，而是一个用紫铜做的圆盘。圆心处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；紫铜圆盘放置在马蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动摇柄使紫铜圆盘旋转起来的时候，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产生了持续的电流。这就是法拉第试制出的世界上 台发电机。当年法拉第曾在英国皇家学会上表演他的发电机。当时，有一位贵夫人问法拉第：“这玩艺儿有什么用呢？”法拉第非常有礼貌地回答道：“夫人，新生的婴儿又有什么用处呢？”这一绝妙的回答受到大家的交口称赞。
当拉第发明的圆盘发电机虽然非常简单，它产生的电流甚至不能让一只小灯泡发光，但是，这是世界上 台发电机，是它首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。后来，人们在此基础上将马蹄形 磁铁改为能产生强大磁场的电磁铁，用多股导线绕制的线框代替紫铜圆盘，对电刷也进行了改进，终于制成了功率的可供实用的发电机。目前，即使功率为IGW、10GW的特大型发电机，也是根据法拉第圆盘发电机的基本原理一电磁感应原理制成的。
1866年，德国的电工学家、实业家恩斯脱．韦尔纳·冯·西门子在法拉第圆盘发电机的基础上研制出自激励式发电机，1870年，比利时的Z·T·克拉姆又研制出了自激励式直流发电机。在经过不断改进之后，电机技术已经走向成熟，1877年真正实用的发电机开始进入商业化生产阶段。
100多年过去了，正是这简陋、不成熟、像初生婴儿一样的圆盘发电机人类带入了电气时代，为人类利用电能做出了重大贡献。
21世纪是科学技术飞跃发展的时代，特别是电脑技术等高科技成果在柴发电机组上的应用，使柴油发电机组有了更广阔的发展前景。以柴油机为动力用的柴油发电机组己经是通信等企业必不可少的重要设备。
