发电机专题-双馈风力发电机的结构

      双馈发电机广泛应用在大中型风力发电机组中，在本节介绍双馈风力发电机的基本结构，双馈风力发电机的结构与组成与绕线式感应电动机相同，根据发电机的需要主要是电磁设计要求不同。

      双馈风力发电机一般采用4极或6极，2MW以下的发电机多采用4极，2MW以上的发电机多采用6极，本节介绍的是4极发电机，定子铁心与转子铁心都由硅钢片叠成，图1是定子铁心与转子铁心的冲片。

图1--定子与转子铁心冲片

在定子铁芯的槽内嵌放着三相交流绕组，三相绕组按4极绕制，连接成星形，见图2是嵌有三相绕组的定子。当绕组接入三相交流电源就可在定子内产生旋转磁场。

图2--定子铁心与绕组

定子固定在机座内，机座外壳上有通风孔，便于电机散热，见图3。

图3--定子安装在机座内

把转子铁芯冲片压紧在转子支架上，转子支架紧固在电机转轴上，见图4。

图4--转子铁心与轴

转子铁芯的槽内嵌放着转子绕组，按4极三相交流绕组绕制，三个绕组连接成星形接法，接入三相交流电源会在转子铁心外周产生旋转磁场。不管定子与转子的槽数各为多少，定子绕组与转子绕组的极数必须相同。

双馈发电机的功率较大，又是多极，其绕线转子用带绝缘的扁铜条做线圈，每槽有上下两根扁铜线，采用双层波绕法，把各相线圈串联而成。

在转轴上安装三个集电环，三个集电环之间、，环与转轴之间都是互相绝缘的，转子绕组的三根引出端线通过转轴的凹槽连接到三个集电滑环上。在转轴上安装两个轴流风扇用于发电机散热，发电机整个旋转部分（转子）见图5。

图5--整个绕线转子

转子安装在定子内，由固定在机座两端的端盖支撑，转子轴承安装在端盖上。在转子集电环一侧安装着电刷罩，三个电刷固定在电刷罩内，刷握上的弹簧紧压着碳质电刷，保持电刷与集电环紧密接触，见图6。

图6--双馈风力发电机剖面图

图7是这个双馈风力发电机的外观图，发电机有两个接线盒，在机座上的主接线盒是定子绕组的引出线端子；在电刷罩上的接线盒是转子绕组通过集电环引出线的端子。在机座外壳上部有多个通风孔用于电机散热。

图7--双馈风力发电机外观图

      发电机定子与转子发出的热量采用空气冷却，空气流动是靠转子两端的轴流风扇推动，图8中的橙红色箭头线表示空气的流动路径，被风扇压入的空气一部分从转子绕组与定子绕组端流过，对其进行冷却后排出；另一部分空气从转子支架进入穿过转子与定子铁心排出，对铁心与绕组进行冷却。

图8--双馈风力发电机冷却气流走向图

      由于风力发电机工作场合灰尘较大，用于冷却发电机的空气要经过过滤，在发电机上方加装空气过滤器，对于较大的发电机可采用外部热交换器对电机的冷却气体进行强制降温，热交换器可采用空气冷却的或水冷却。如图9是加装空气冷却器后的双馈风力发电机。

      外部空气被空气冷却器的离心风机压入，外部空气与电机冷却气体在空气冷却器内是隔离的，仅通过热交换器进行热量交换，吸收热量后的外部空气从空气出口排出，用于电机冷却的气体仅在电机与热交换器间循环流动。

图9--强制空冷双馈风力发电机

图10是网上的强制风冷双馈风力发电机图片。

图10--强制空冷双馈风力发电机照片

图11是网上的水冷机座双馈风力发电机。

图11--水冷机座双馈风力发电机照片

双馈风力发电机定子直接与电网相连，绕线转子通过变频器与电网相连。当双馈发电机的负载和转速变化时，通过变频器调节馈入转子绕组的电流频率与相位，可保持定子输出的电压和频率稳定。有关双馈风力发电机组的基本工作原理参见本网站本网站双馈风力发电机组工作原理一节。