常见类型的发电机
风力涡轮机将风能转换成机械功，并驱动发电机发电。从广义上讲，它是以太阳为热源，以大气为工质的热能利用发动机。风力发电使用自然能源。比柴油发电好多了。但如果在紧急情况下使用，还是不如柴油发电机。风力发电不能算备用电源，但可以长期使用。
运营管理:
风力发电机的控制系统由工业微处理器控制，一般由多个CPU并行运行。抗干扰能力强，通过通信线路与计算机连接即可远程控制，大大减少了操作的工作量。因此，风机的运行就是进行远程故障排除、运行数据统计分析和故障原因分析。
远程故障排除:
风机的大部分故障都可以远程复位和自动复位。风机的运行与电网的质量密切相关。双向保护，风机设有高低网压、高低网频等多重保护故障，可自动复位。由于风能的不可控性，过大风速的极限值也可以自动复位。还有可以自动重置的温度限制，例如发电机温度高、变速箱温度高和低以及环境温度低。风扇的过载故障也可以自动复位。
除自动复位失败外，其他远程复位控制失败可能由以下原因引起:
1，风扇控制器误报警故障；
2、各检测传感器误动作；
3.控制器认为风扇不可靠。
运行数据的统计分析:
对风电场设备运行情况进行详细的统计分析是风电场管理的重要内容。通过对运行数据的统计分析，可以对运行维护工作进行评估和量化，也可以为风电场的设计、风资源评估和设备选型提供有效的理论依据。
发电统计月报是运行的重要内容之一，其真实可靠性直接与经济效益挂钩。其主要内容包括:月发电量、现场用电量、正常工作时间、故障时间、标准利用小时、电网停电、故障时间等。
对风力发电机组功率曲线数据进行统计和分析，可以为提高风力发电机组的出力和提高风能利用率提供实践依据。通过对风况数据的统计和分析，可以掌握各类风机随季节变化的出力规律，制定合理的定期维护计划，减少风资源的浪费。
小型风力涡轮机:
风力涡轮机是一种将风能转化为电能的机器。从能量转换的角度来看，风力发电机由两部分组成:一部分是风力发电机，其作用是将风能转化为机械能；第二个是发电机，它的作用是将机械能转化为电能。
小型风力发电系统的结构一般由风轮、发电机、尾舵和电气控制部分组成。传统的小型风力涡轮机大多由感应发电机或永磁同步发电机加上交流/DC转换器、蓄电池和逆变器组成。在风的吹动下，风轮旋转，将空气动力能转化为机械能(速度+扭矩)。风轮的轮毂固定在发电机轴上，风轮的转动带动发电机轴转动，带动永磁三相发电机产生三相交流电。随着风速的不断变化，发电机产生的电流和电压也随之变化。产生的电经过控制器整流，由交流电变为具有一定电压的直流电，给蓄电池充电。电池组输出的直流电，经过逆变器后，变成220V交流电，供给用户的家用电器。
风力发电机根据应用场合的不同分为并网型风力发电机和离网型风力发电机。离网型风力发电机又称独立运行风力发电机，是应用在无电网地区的风力发电机，功率一般较小。一般情况下，独立的风力发电机需要与蓄电池和其他控制装置相结合，形成独立的风力发电机组发电系统。这个独立运行的系统可以是几千瓦甚至几十千瓦解决一个村子的供电系统，也可以是几十到几百瓦的小型风力发电机解决一户人家的供电。
由于风能的随机性，发电机发出的电能频率和电压不稳定，蓄电池只能储存直流电能，不能直接给交流负载供电。因此，为了给负载提供稳定优质的电能，满足交流负载的需求，需要在发电机和负载之间增加一个功率变换装置，它主要由整流器、逆变器、控制器和蓄电池组成。
作为农村能源的一部分，小型风力发电系统的推广应用将对改善用电结构，特别是偏远山区的生产生活，促进生态环境建设的发展起到积极作用，具有广阔的市场前景。风能具有随机性和不确定性，风力发电系统是一个复杂的系统。简化小型风力发电系统的结构，降低成本，提高可靠性，实现系统的优化运行，对于小型风力发电系统的推广具有重要意义。
风力涡轮机的维护:
风力发电机组是集电气、机械、空气动力学等学科于一体的综合性产品，各部分之间密切相关。风力发电机组的维护直接影响发电量和经济效益的高低；风力涡轮机本身的性能也应该通过维护来保持。及时有效的维护可以发现隐患，减少故障的发生，提高风力发电机的效率。
风机维护分为两种方式:定期维护和日常故障维护。
1，定期维护风扇
定期维护可以使设备保持最佳状态，延长风机的使用寿命。定期维护工作的主要内容包括:风机连接器之间的螺栓扭矩检查(包括电气连接)、传动部件之间的润滑以及各种功能测试。
风机正常运转时，由于长时间各种振动的合力，各连接部位的螺栓容易松动。为了不造成局部螺栓松动后受力不均和剪切，必须定期检查螺栓扭矩。当环境温度低于-5℃时，应将扭矩降至额定扭矩的80%进行紧固，当环境温度高于-5℃时，应重新检查。螺栓紧固检查一般安排在无风或多风的夏季，以避开风机的大功率季节。
风机的润滑系统主要有稀油润滑(或矿物油润滑)和干油润滑(或油脂润滑)两种方式。风机齿轮箱和偏航减速齿轮箱采用稀油润滑，其维护方式为补充和取样。如果测试结果显示润滑油不能再使用，则应更换。干油润滑部件包括发电机轴承、偏航轴承、偏航齿等。因为工作温度高，这些零件容易变质，导致轴承磨损，所以在定期保养时每次都要补充。另外，发电机轴承的补充剂量一定要按需要量添加，不能太多，防止过多挤入电机绕组烧坏电机。
定期维护的功能试验主要包括超速试验、紧急停机试验、液压系统元件的定值试验、振动开关试验和绞线开关试验。还可以对控制器的极限设定值做一些常规测试。
除了以上三项，定期保养还应检查液压油位、传感器是否损坏、传感器电源工作是否可靠、刹车片和刹车盘的磨损情况。
2、日常故障排除维护
风机在运行过程中，也会出现一些必须现场处理的故障。
首先仔细观察风机内的安全平台和梯子是否牢固，连接螺栓是否松动，控制柜内是否有糊味，电缆是否移位，夹板是否松动，绞线传感器的拉环是否磨损断裂，偏航齿轮箱、液压油、齿轮箱的润滑是否干燥变质， 液压站表压是否正常，转动部件之间有无磨损，各油管接头有无渗漏，齿轮油和液压油过滤器指示是否正常。
二是听控制柜内是否有放电声。如果有声音，可能是端子松动或接触不良。听偏航时要仔细检查声音是否正常，有无干磨声，发电机轴承有无异响，变速箱有无异响，刹车盘和刹车片之间有无异响，叶片的风切声是否正常。
第三，清理好自己的工作现场，擦拭液压站的所有部件和管接头，以便日后观察有无泄漏。同步电动机作为发电机运行。它是最常用的交流发电机。在现代电力工业中，广泛应用于水力发电、火力发电、核能发电和柴油发电。由于同步发电机一般采用DC励磁，当它们独立运行时，通过调节励磁电流可以很容易地调节发电机的电压。如果并入电网，电压由电网决定，不能改变。此时调节励磁电流的结果就是调节电机的功率因数和无功功率。
同步发电机的定子和转子结构与同步电动机相同，一般采用三相形式，只有在一些小型同步发电机中，电枢绕组采用单相。
高速同步发电机；
由于大多数发电机和原动机是同轴联动的，火力发电厂采用高速汽轮机作为原动机，所以涡轮发电机通常采用高速2极电机，转速为3000 rpm(电网频率为60 Hz时为3600 rpm)。核电站多采用四极电机，转速为1500 rpm(电网频率为60 Hz时为1800 rpm)。为了满足高速大功率的要求，高速同步发电机采用隐极转子和特殊的冷却系统。
隐极转子:外形为圆柱形，在圆柱面上开槽放置DC励磁绕组，并用金属槽楔紧固，使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时离心力巨大，要求转子具有较高的机械强度。隐极转子一般由高强度合金钢一体锻造而成，槽形一般为开口形，以便安装励磁绕组。每极距中约1/3部分未开槽，形成大齿；其余牙齿较窄，称为小齿。大齿中心是转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风槽，但绕组不嵌；有时在槽底铣一个窄而浅的槽作为通风槽。隐极转子在转子体的轴向两端还设有金属挡圈和中心环。挡圈是由高强度合金制成的厚壁圆筒，保护励磁绕组端部不被巨大离心力甩出；中心环用于防止绕组端部的轴向移动，并支撑挡圈。此外，为了使励磁电流流入励磁绕组，集电环和电刷也安装在电机轴上。
冷却系统:由于电机中的能量损失与电机的体积成正比，所以其大小与电机线性公制级别的三次方成正比，而电机冷却面的大小只是电机线性公制级别的二次方。因此，当电机尺寸增大时(受材料限制，需要增大尺寸来增加容量)，电机单位表面需要散发的热量会增加，电机的温升也会增加。在高速汽轮发电机中，离心力会在转子表面和转子中心孔表面产生很大的切向应力，转子直径越大，应力越大。因此，在锻造材料的许用应力极限范围内，2极汽轮发电机转子体的直径不应超过1250 mm，要提高大型汽轮发电机的容量，只有增加转子体的长度(即采用细长转子)，增加电磁载荷才能解决。旋翼长度可以达到8米，已经接近极限。要继续提高单机容量，只能增加电机的电磁负载。这使得大型汽轮发电机的加热和冷却问题尤为突出。对于5万千瓦以下的汽轮发电机，往往采用闭路空冷系统，电机中的风扇对发热部件进行吹风降温。50 ~ 60万千瓦发电机广泛采用氢冷。氢气(纯度99%)的散热性能优于空气。用它代替空气不仅散热效果好，还能大大降低电机的通风摩擦损耗，从而显著提高发电机的效率。但采用氢冷却时必须采取防爆、防漏措施，使得电机结构更加复杂，增加了电极材料的消耗和成本。此外，液体介质也可用于冷却。比如水的相对制冷量是空气的50倍，需要的水的流量比空气小很多。因此，在线圈中使用一部分空心导线，在导线中使用冷却水，可以大大降低电机的温升，延缓绝缘老化，延长电机的寿命。
低速同步发电机；
大部分是由低速水轮机或柴油机驱动的。电机的极数从4到60不等，甚至更多。对应转速为1500 ~ 100转及以下。由于转速低，一般采用对材料和制造工艺要求不高的凸极转子。
凸极转子的每个磁极往往是用1 ~ 2mm厚的钢板，用铆钉组装成一个整体，磁极上套有励磁绕组。励磁绕组通常由扁平铜线制成。阻尼绕组通常安装在磁极的极靴上。它是极靴阻尼槽内的裸铜条与两端焊接的铜环形成的短路。磁极固定在转子轭上，转子轭由铸钢制成。凸极转子可分为卧式和立式。由内燃机或冲动式涡轮机驱动的同步电机、同步摄像机和发电机大多采用卧式结构；低速大容量水轮发电机采用立式结构。
卧式同步电动机的转子主要由主极、磁轭、励磁绕组、滑环和转轴组成。其定子结构类似于异步电动机。垂直结构必须承受机组旋转部分的重力和推力轴承承受的水的向下压力。在大容量水轮发电机中，这个力可高达40-50兆牛顿(约相当于4000-5000吨的重力)，所以这种推力轴承结构复杂，加工工艺和安装要求很高。根据推力轴承的放置位置，立式水轮发电机分为悬挂式和伞式。悬浮推力轴承置于上机架的上部或中部，在转速较高、转子直径与铁心长度之比较小的情况下，机械稳定。伞状推力轴承放在转子下部的下机架上，或者放在汽轮机的顶盖上。承重架是较小的下机架，可以节省大量钢材，降低发电机和厂房离底座的高度。
同步发电机的并联运行大多数同步发电机并联运行，并网发电。并联运行的同步发电机必须在频率、电压和相位上保持一致。否则，在并联切换的瞬间发电机之间会产生内环流，造成扰动，严重时甚至损坏发电机。但两台发电机并联运行前，一般来说，其频率和电压的大小和相位并不完全相同。为了使同步发电机并联运行，首先必须有一个同步并联过程。同步并置的方法可分为准同步和自同步。同步发电机投入并联运行后，各发电机的负荷分配取决于发电机的速度特性。通过调节原动机的调速器，改变发电机组的速度特性，可以改变每台发电机的负荷分配，控制每台发电机的发电量。通过调节每台发电机的励磁电流，可以改变每台发电机的无功分布，调节电网电压。
永磁同步风力涡轮机；
永磁同步风力发电机(PMSG)以其机械损耗低、运行效率高、维护成本低等优点，成为继双馈感应风力发电机之后的又一重要风力发电机机型，受到广泛关注并逐步投入使用。永磁同步风力发电系统的基本结构如图1所示，主要由风力发电机、永磁同步电机、变频器和变压器组成。
永磁同步风力发电的基本原理是利用风力驱动风力发电机的叶片旋转，拖动永磁同步发电机的转子旋转实现发电。永磁同步风力发电系统类似于笼型变速恒频风力发电系统，只是使用的发电机为永磁发电机，转子为永磁结构，不需要提供外部励磁功率，提高了效率。它的变频恒速控制是在定子回路中实现的，永磁同步发电机的变频交流电通过变频器转换成电网中同频率的交流电，从而实现风力发电的并网，所以变频器的容量与系统的额定容量相同。
在过去的几十年里，由于永磁材料和电力电子器件性能的提高，永磁同步发电机越来越受到人们的关注。永磁同步风力发电系统具有以下特点:
1，永磁同步发电机系统不需要励磁装置，具有重量轻、效率高、功率因数高、可靠性好等优点；
2.变速运行范围广，即超同步运行或次同步运行；
3、转子无励磁绕组，磁极结构简单，变频器容量小，可做成多极电机；
4、降低同步转速，使风力发电机和永磁发电机可以直接耦合，省去了风力发电系统中的齿轮增速箱，减少了发电机的维护工作，降低了噪音。
适用场合:
1.在电力设施匮乏、交通不便、常规燃料匮乏，但风力资源丰富的地区，可以解决部分用电问题，如为高速公路照明设备提供电力；
2.在单机容量相对较小的风电场，永磁同步发电系统可以高效并网；
3、为农村、牧区、边防哨所、气象台等偏远、轻负荷用户，提供交流或DC电源。在日常生活中，用交流发电机给电气设备供电时，经常会发生电气设备不能正常工作的情况。原因是发电机输出的交流电不够稳定。这时候就需要一个电源稳压器来稳压，也就是日常生活中常用的交流稳压电源。交流稳压电源能将发电机的输出电压精度稳定在电气设备正常运行所允许的范围内。
交流发电机结构
交流发电机的结构有点复杂。但无论是单相还是三相，都是由以下几个主要部分组成的:
⑴励磁部分:包括励磁机和磁场部分。
(2)电枢部分。
⑶围栏部分:包括铁架和设备准备部分的框架。异步发电机也叫“感应发电机”。一种交流发电机，利用定子和转子之间气隙中的旋转磁场和转子绕组中的感应电流之间的相互作用。转子的旋转方向与旋转磁场的旋转方向相同，但转速略高于旋转磁场的同步转速。它常用作小功率水轮发电机。
由于交流励磁发电机转子由交流电压励磁，运行方式灵活，在解决抽水蓄能电站连续工频过电压、变速恒频发电和电动发电机组调速等问题上具有无可比拟的优势。交流励磁发电机的主要运行模式如下:
1)运行在变速恒频模式；
2)以大范围无功调节方式运行；
3)在发电-电动模式下运行。
随着电力系统传输电压的提高和线路的增长，当线路的传输功率低于自然功率时，线路和电站就会出现持续的工频过电压。为了改善系统的运行特性，许多技术先进的国家在6世纪初就开始研究异步发电机在大电力系统中的应用，认为采用异步发电机可以提高大系统的稳定性、可靠性和运行经济性。
异步发电机因其维护方便、稳定性好，常作为小功率水轮发电机并网运行。当异步电动机的转子被原动机沿磁场旋转方向拖动，其转速超过同步转速时，电动机进入发电机运行，原动机输入的机械能转化为电能送入电网。此时电机的励磁电流取自电网。
异步发电机也可以与电容器并联，由自身剩磁激励独立发电(见图)。此时，发电机的电压和频率由电容值、原动机转速和负荷大小等因素决定。当负载发生变化时，一般需要相应调整并联电容值，以保持电压稳定。由于异步电动机在并联电容器时可以不需要外部励磁电源而独立发电，所以在负载稳定的情况下是可取的。比如可以作为农村简易电站的照明电源，也可以作为备用电源。测速发电机是一种测量转速的微型发电机。它将输入的机械转速转换成电压信号输出，要求输出的电压信号与转速成正比。
测速发电机的分类:测速发电机可分为DC测速发电机和交流测速发电机。
DC测速发电机:DC测速发电机本质上是一种微型DC发电机，根据定子磁极的励磁方式可分为电磁式和永磁式。DC测速发电机的工作原理与一般的DC发电机相同。
交流测速发电机:交流异步测速发电机的转子结构为笼形或杯形，控制系统中常采用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机的定子上有两个绕组，一个是励磁绕组，另一个是输出绕组。
交流异步测速发电机的误差主要包括:
非线性误差:测速发电机因直轴磁通变化产生非线性误差；
残余电压:在实际运行中，当转子静止时，测速发电机输出较小的电压；
相位误差:由于励磁绕组的漏抗和空心杯转子的漏抗，输出电压的相位与励磁电压的相位不同。
交流同步测速发电机分为永磁型、感应型和脉冲型。柴油发电机组是一种独立的发电设备，是指以柴油为燃料，以柴油机为原动机，带动发电机发电的动力机械。整个机组一般由柴油机、发电机、控制箱、油箱、起动和控制用蓄电池、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上定位使用，也可以安装在拖车上移动使用。柴油发电机组属于间断运行发电设备。如果连续运行超过12h，其输出功率将比额定功率低90%左右。