小型风力发电机总体结构的设计最终版
小型风力发电机总体结构的设计最终版
随着全球对于可再生能源的需求不断增加，风力发电机的应用越来越广泛。小型风力发电机具有结构简单、易于维护、占地面积小等优点，因此被广泛应用于家庭、学校、农村及野外等小规模的电力供应场所。本文主要围绕小型风力发电机的总体结构进行设计和优化，使其能够更加高效地转化风能为电能。
一、总体结构简介
小型风力发电机主要由风轮、支架、叶轮轴、电机、发电机、电池等组成。其中风轮是最基本的元素，是通过捕捉和利用风能转化为机械能的重要部分。支架则是固定风轮和叶轮轴的重要组成部分。叶轮轴将风轮的动能传递到电机和发电机上，电机将机械能转化为电能，发电机将电能储存到电池中进行供电。
二、风轮的结构设计
风轮是小型风力发电机最重要、最基本的部分，其结构设计的合理与否直接影响到整个系统的发电效率。因此在风轮的设计过程中，需要考虑以下几个主要的因素：
1. 叶片形状设计: 叶片是风轮捕捉风能的最重要部分，因此可
以采用多种不同的叶片形状来适应不同的风速和风向。在选择叶片形状时，需要能够最大化风能的收集，同时减小风轮的阻力。
2. 材料的选择: 在风轮的材料选择上，可以考虑使用轻质、耐
腐蚀、耐高温的材料，如碳素纤维、玻璃纤维等。同时也要考虑到材料的成本和可用性。
3. 风轮的直径：风轮的直径也会直接影响到发电效率，因此需要根据实际情况选择一个适当的直径。在选择风轮直径时，需要考虑到电机和发电机的额定电压和电流。
三、电机和发电机的设计
电机和发电机是将机械能转化为电能的重要部分，其设计的合理与否也会直接影响到系统的发电效率。在设计电机和发电机时，需要考虑以下几个因素：
1. 铜线的直径和长度: 铜线是电机和发电机中重要的传导介质，其直径和长度会直接影响导电的效率。
2. 铁芯的制造: 在电机和发电机的制造过程中，铁芯的质量会
直接影响到发电效率，因此需要选择高质量的铁芯，以确保发电效率。
四、电池的选择
电池是将电能储存到系统中的重要部分，因此在选择电池时，需要考虑以下因素：
1. 电池的类型: 目前常用的电池有铅酸电池、镍氢电池、锂电
池等。在选择电池类型时，需要根据实际情况和需求进行选择。
2. 电池的存储容量: 在选择电池时，需要考虑存储容量，以保
证系统能够持续供电。
3. 电池的寿命: 电池的寿命也是选择电池时需要考虑的一个因素，需要选择具有较长使用寿命的电池。
总之，小型风力发电机的总体结构设计必须全面考虑各种因素的综合效应，以达到更高的效率和可持续性。在设计时需要灵活运用各种理论和技术，遵循从实际出发、科学规划、创新思路、精益求精的设计原则，使整个系统达到稳定、高效、可靠、节能的目标。
小型家用风力发电机毕业设计
小型家用风力发电机毕业设计1000字 一、设计内容 本次设计的目的是设计一台小型家用风力发电机，能够在一个家庭 中使用。此发电机可产生电流，将电力储存到电池中，通过逆变器 将直流电转为交流电供应家庭用电。 设计将包括以下内容： 1. 选择合适的风轮尺寸和型号。 2. 选出合适的发电机和电路。 3. 逆变器的设计与制作。 4. 发电机和逆变器的控制系统。 5. 外壳的设计和制造。 二、设计原理 风力发电机是利用风能产生的机械能转变为电能的装置。当环境中 的风吹在旋转的叶片上时，通过叶轮将机械能传递给发电机。发电 机会将机械能转化为电能并储存在电池中，其后逆变器会将直流电 变为交流电以供应各项家庭电力需求。 三、设计细节 1. 风轮：通过大气压力的力量，使叶片旋转，最终达到发电目的。 在此设计中，我们选择了一种直径为0.9米，叶片数为三的风轮。 2. 发电机：发电机是小型家用风力发电机的核心。在此设计中，采 用了一台带有稳定器的直流发电机。发电机输出电流的功率为250W。 3. 逆变器：逆变器可以将直流电转换为交流电，以供应家庭用电。 我们选择了一台可以将12伏直流电转换为220伏交流电的逆变器。 4. 控制系统：我们需要对风力发电机进行控制。控制系统是根据风 速来控制发电机的转速，将飞轮的转速保持在一个稳定范围内。 5. 外壳：外壳是保护小型家用风力发电机内部设备的一个重要部分。我们选择了一种轻质的、具有良好透气性的材料来制作外壳。
四、设计结果 这款小型家用风力发电机的核心部件是发电机和逆变器。通过控制 系统，可以在不同风速下保持转速的稳定。外壳可以保护内部设备，同时也起到状觉上的美观作用。 通过此设计，我们发现小型家用风力发电机是最佳可持续能源选择 之一。它可以为家庭提供一定量的电力，同时具有环保和节能的特点。
小型风力发电机总体结构的设计
摘要 基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力机的特性作了简要的介绍，且对风力机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。 其次，在老师的帮助下制作了限速控制的模型。通过模型验证了小型垂直式风力发电机限速控制系统总体方案在实践中的效果，并且验证了程序是否正确，以及电路的设计是否合理。 最后，模型验证的结果表明我设计的限速控制系统方案可行，程序正确，电路设计合理。为该类型风力发电机的设计和商品生产提供了理论依据。 关键词：风力发电；限速控制系统；小型风力发电机；小型垂直轴风力发电机。
Abstract Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator. Secondly，I have manufactured the regulating control model. Through model verification small perpendicular wind-driven generator regulating control system overall concept effect in reality, and has confirmed the procedure to be whether correct, as well as electric circuit's design to be whether reasonable. Finally，Model verification's result indicated I design the regulating control system plan is feasible, the procedure is correct, the circuit design is reasonable. It provides according as theory for qualitative design and commercial manufacture of this type of wind generator. Key words：Wind power generation；Regulating control system；Small wind-driven generator；Small vertical axis wind-driven generator.
小型垂直轴风力发电系统设计方案
适用经济型小型垂直轴风力发电系统的设计 1?小型垂直轴风力发电系统的分类 (1)桨叶式风力机 桨叶式风力机是一种阻力型风力机，因它的叶片形状而得名。这种风力机的关键集中在如何减少逆风方向叶片的阻力，对此有许多设计方案。使用遮风板的，也有改变迎风角的，不过桨叶式风力机的效率很低，除了在日本局部地区曾经使用过外，实际上几乎没有制造和使用的实例。一般来说，这种风力机归类为垂直轴型，但是也有把它设计成水平轴的。 (2)萨布纽斯式风力机 萨布纽斯式风力机是20年代发明的垂直轴风力机，它以发明者萨布纽斯的名字命名(我国有时称它为S型风力机)。这种风力机通常由两枚半圆筒形的叶片所构成，也有用三一四枚的。这种风力机往往上下重叠多层。效率最大不超过10%，能产生很大的扭矩。在发展中国家有人用它来提水、发电等。 (3)达里厄型风力机 达里厄风力机是一种新开发的垂直轴式风力机，以法国发明者达里厄的名字命名，下图为普通的①形达里厄风力机和特殊的△形达里厄风力机。其叶片多为2—3枚。该风力机回转时与风向无关，是升力型的。它装置简单，成本也比较便宜，但起动性能差，因此也有人把这种风力机和一部萨布纽斯风力机组合在一起使用。 (4)旋转涡轮式风力机 垂直轴升力型旋转涡轮式风力机，这种风力杉L垂直安装3—4枚对称翼形的叶片。它有使叶片自动保持最佳攻角的机构。因此结构复杂价格也较高，但它能改变桨距、起动性能好、能保持一定的转速，效率极高。这种风机也有把同样的叶片固定安装的形式。 (5)弗来纳式风力机 在气流中回转的圆筒或球，可以使该物体的周围的压力发生变化而产生升力。这种现象叫马格努斯效应，利用这个效应的发电装置叫弗来纳式风力发电装置。在大的圆形轨道上移动的小车上装上回转的圆筒，由风力驱动小车，用装在
小型风力发电机毕业设计
小型风力发电机毕业设计 小型风力发电机毕业设计 一、引言 随着人们对可再生能源的需求日益增长，风力发电作为一种清洁、可持续的能 源形式，越来越受到关注。在这个背景下，设计一台小型风力发电机成为了我 毕业设计的主题。本文将介绍我设计的小型风力发电机的原理、结构和性能优化。 二、原理 小型风力发电机的工作原理与大型风力发电机基本相同。它们都利用了风的动 能来驱动风轮旋转，进而带动发电机产生电能。在小型风力发电机中，风轮通 常由数个叶片组成，这些叶片的角度和形状会影响风轮的转动效率。当风吹过 风轮时，叶片会受到气流的冲击，产生扭矩，进而使风轮旋转。旋转的风轮通 过传动装置将动能转化为电能。 三、结构 小型风力发电机的结构相对简单，主要包括风轮、传动装置和发电机三个部分。 1. 风轮：风轮是小型风力发电机的核心部件，它负责接受风的作用力并转化为 机械能。风轮通常采用三叶片结构，因为这种结构在风力作用下旋转效率较高。另外，风轮的材料也需要轻量、坚固和耐腐蚀。 2. 传动装置：传动装置将风轮旋转的机械能转化为发电机所需的转速和扭矩。 传动装置通常由齿轮或链条组成，它们能够将风轮的低速旋转转换为发电机所 需的高速旋转。 3. 发电机：发电机是小型风力发电机的核心组件，它将机械能转化为电能。发
电机通常采用交流发电机或直流发电机，其中交流发电机的结构相对简单，直流发电机的效率相对较高。 四、性能优化 为了提高小型风力发电机的性能，我在设计中采取了以下优化措施。 1. 叶片设计：通过优化叶片的角度和形状，可以提高风轮的转动效率。我使用了计算流体力学模拟软件对不同叶片设计进行了模拟和分析，最终确定了最佳的叶片结构。 2. 传动装置优化：通过选择合适的传动装置，可以提高传动效率，减少能量损失。我进行了多次实验和计算，最终选择了一种高效的传动装置。 3. 发电机选择：根据小型风力发电机的需求，我选择了一种高效、稳定的发电机。这种发电机具有较高的转换效率和较低的能量损耗。 五、总结 通过设计和优化，我成功地完成了一台小型风力发电机的毕业设计。这台发电机具有高效、稳定的性能，能够为家庭或小型设施提供清洁的电力。未来，我希望能继续改进小型风力发电机的设计，使其更加高效、可靠，并为可持续能源的发展做出更大的贡献。
风电机组结构及选型
第一节风电机组结构 1．外部条件 根据最大抗风能力和工作环境的恶劣程度，按强度变化的程度对风电机组进行分级。根据IEC61400设计标准，共分为4级。 一类风场I：参考风速为50m/s，年平均风速为10m/s，50年一遇极限风速为70m/s，一年一遇极限风速为52.5m/s； 二类风场II：参考风速为42.5m/s，年平均风速为8.5m/s，50年一遇极限风速为59.5m/s，一年一遇极限风速为44.6m/s； 三类风场III：参考风速为37.5m/s，年平均风速为7.5m/s，50年一遇极限风速为52.5m/s，一年一遇极限风速为39.4m/s； 四类风场IV：低于三类风场风速，属低风速区，鲜有商业风电场开发。 对电网的要求：电压波动为额定值±10%，频率波动为额定值±5%。2．机械结构
2.1总体描述 整机是建立在钢结构底座上，该结构应具有很大的强韧度，底部由坚固底法兰组成，风电机组所有的主要部件都连接于其上。 发电机固定位置与机舱轴线偏离,以使得风电机组在满载运行时，整机质心与塔架和基础中心相一致。 偏航机构直接安装在机舱底部，机舱通过偏航轴承与偏航机构连接，并安装在塔架上，整个机舱底部对叶轮转子到塔架造成的动力负载和疲劳负荷有很强的吸收作用。 机舱座上覆盖有机舱罩，材料是玻璃钢，具有轻质高强的特点，有效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、潮湿、盐雾、风砂等。产品生产采用多种工艺，包括：滚涂、轻质RTM、真空灌注等，机舱罩主体部分设置PVC泡沫夹层，以增加强度。内层设置消音海绵，以降
低主机噪声。 机舱上安装有散热器，用于齿轮箱和发电机的冷却；同时，在机舱内还安装有加热器，使得风电机组在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在10℃以上的温度。 2.2载荷情况 - 启动：从任一静止位置或空转状态到发电过渡期间，对风电机组产生的载荷。 - 发电：风电机组处于运行状态，有电负荷。 - 正常关机：从发电工况到静止或空转状态的正常过渡期间，对风电机组产生的载荷。- 紧急关机：突发事件（如故障、电网波动等），引起的停机。 - 停机：停机后的风电机组叶轮处于静止状态，采用极端风况对其进行设计。 - 运输/安装/维护：整体装配结构便于运输，安装、维护易于实施。 2.3叶片 叶片根部是一个法兰，与回转轴承连接，实现变桨过程。叶尖配有防雷电系统。 2.4变桨轴承/机构 目前，国际上常见的有两种类型，一种是液压驱动联杆机构，推动轴承，实现变桨；一种是电机经减速驱动轴承，实现变桨；由于高
小型风力发电机总体结构的设计最终版
小型风力发电机总体结构的设计最终版 随着全球对于可再生能源的需求不断增加，风力发电机的应用越来越广泛。小型风力发电机具有结构简单、易于维护、占地面积小等优点，因此被广泛应用于家庭、学校、农村及野外等小规模的电力供应场所。本文主要围绕小型风力发电机的总体结构进行设计和优化，使其能够更加高效地转化风能为电能。 一、总体结构简介 小型风力发电机主要由风轮、支架、叶轮轴、电机、发电机、电池等组成。其中风轮是最基本的元素，是通过捕捉和利用风能转化为机械能的重要部分。支架则是固定风轮和叶轮轴的重要组成部分。叶轮轴将风轮的动能传递到电机和发电机上，电机将机械能转化为电能，发电机将电能储存到电池中进行供电。 二、风轮的结构设计 风轮是小型风力发电机最重要、最基本的部分，其结构设计的合理与否直接影响到整个系统的发电效率。因此在风轮的设计过程中，需要考虑以下几个主要的因素： 1. 叶片形状设计: 叶片是风轮捕捉风能的最重要部分，因此可 以采用多种不同的叶片形状来适应不同的风速和风向。在选择叶片形状时，需要能够最大化风能的收集，同时减小风轮的阻力。 2. 材料的选择: 在风轮的材料选择上，可以考虑使用轻质、耐
腐蚀、耐高温的材料，如碳素纤维、玻璃纤维等。同时也要考虑到材料的成本和可用性。 3. 风轮的直径：风轮的直径也会直接影响到发电效率，因此需要根据实际情况选择一个适当的直径。在选择风轮直径时，需要考虑到电机和发电机的额定电压和电流。 三、电机和发电机的设计 电机和发电机是将机械能转化为电能的重要部分，其设计的合理与否也会直接影响到系统的发电效率。在设计电机和发电机时，需要考虑以下几个因素： 1. 铜线的直径和长度: 铜线是电机和发电机中重要的传导介质，其直径和长度会直接影响导电的效率。 2. 铁芯的制造: 在电机和发电机的制造过程中，铁芯的质量会 直接影响到发电效率，因此需要选择高质量的铁芯，以确保发电效率。 四、电池的选择 电池是将电能储存到系统中的重要部分，因此在选择电池时，需要考虑以下因素： 1. 电池的类型: 目前常用的电池有铅酸电池、镍氢电池、锂电 池等。在选择电池类型时，需要根据实际情况和需求进行选择。
风力发电毕业设计
风力发电毕业设计 篇一： 目录 第一章绪论................................................. (1) 1.1 设计小型风力发电机的依据和意义................ (1) 1.2 国内外风力发电现状与发展趋势.................. . (2) 1.3 我国风能利用存在问题.......................................... (2) 1.4 国内风力发电前景................................................. . (3) 第二章小型风力机设计制造的基本理论 (4) 2.1 小型风力机的基本概念和性能 (4) 2.1.1 风力机的分类与特点............................................. (4) 2.1.2 小型风力发电系统的结构和特
性 (4) 2.1.3 小型风力发电系统的选择与选址 (6) 2.2 风力机叶片的设计与制作 (7) 2.2.1 叶片设计的空气动力学原理 (7) 2.2.2 水平轴与垂直轴叶片设计方法的理论对比....... . (8) 第三章小型风力发电机的总体方案确定 (10) 3.1 总体方案设计................................................. ............. ..10 3.2 风力机基本结构................................................. .. (10) 3.3 基本参数的选择与计算.............................................. .. 10 3.3.1 设计前提条件.................................................
小型分布式风力发电系统的设计方案
小型分布式风力发电系统的设计方案 简介 小型分布式风力发电系统是一种利用风能进行发电的系统，它包括风力发电机、变频器、逆变器、电池和配电系统等组成部分。本文将介绍小型分布式风力发电系统的设计方案及其工作原理。 设计方案 小型分布式风力发电系统的设计方案如下： 1. 风力发电机选择 选择适合小型分布式应用的风力发电机，根据实际情况选 择合适的额定功率和转速范围。考虑到小型系统的需求，建议选择功率在1-10千瓦之间的风力发电机。 2. 风力发电机安装 将风力发电机安装在适宜的位置，使其暴露在足够的风力下。考虑到小型系统的使用场景，可以选择在建筑物屋顶、农田或山区等地安装风力发电机。
3. 变频器和逆变器选择 为了将风力发电机产生的交流电转换为直流电，并使其适用于小型分布式系统，需要选择适配的变频器和逆变器。 4. 电池系统设计 为了稳定系统的运行，并在风力不足或需求增加时提供持续供电，需要设计适当的电池系统。选择适合系统需求的电池类型和容量，并设计合适的充放电控制策略。 5. 配电系统设计 设计分布式风力发电系统的配电系统，将电能分配给不同的负载。根据负载的性质和需求，设计合适的配电方案，确保系统的稳定供电。 工作原理 小型分布式风力发电系统的工作原理如下： 1.风力发电机在风力的作用下旋转，将机械能转化为 电能。风力发电机产生的交流电经过变频器，将其转换为恒定频率和电压的交流电。
2.变频器输出的交流电经过逆变器，转换为稳定的直 流电。这样可以适应分布式系统对电能的需求。 3.直流电经过电池系统进行充电，当风力发电机产生 的电能超过负载需求时，多余的电能会被存储在电池中。 4.当负载需求增加或风力发电机产生的电能不足时， 电池系统会释放储存的电能，满足系统的负载需求。 5.配电系统根据系统需求将电能分配给不同的负载， 确保系统的稳定供电。配电系统中包括电线、开关、断路器等组件。 结论 小型分布式风力发电系统是一种可持续发展的能源解决方案。通过选择合适的风力发电机、变频器、逆变器、电池和设计适宜的配电系统，可以实现可靠的供电，并满足小型应用的需求。 该系统的工作原理是将风力转换为电能并存储在电池中，以满足负载需求。通过这种方式，可以实现小型应用的分布式发电，减少对传统电力网的依赖，同时减少对环境的影响。
风力发电机结构图分析风力发电机原理
风力发电机结构图分析风 力发电机原理 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
风力发电机结构图分析风力发电机原理 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。显示：依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。下面先看风力发电机结构图。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机结构图指出：风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25v变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220v市电，才能保证稳定使用。 通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。风力发电机结构图显示：目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200w风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500w甚至1000w乃至更大的功率出。 现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量)，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。 最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，立在一定高度的塔干上，这是小型离网风机。最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无，电压和频率不稳定，没有实际应用价值。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等。 齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分)。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，1500千瓦的风机机舱总重50多吨，叶轮30吨，使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。 风机是有许多转动部件的，机舱在水平面旋转，随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转，以便产生动力扭距。对变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况而变桨距。在停机时，叶片要顺桨，以便形成阻尼刹车。 早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用)，现在电变距系统逐步取代液压变距。
风力发电系统设计
课程设计 设计题目：小型风力发电系统设计 姓名郭国亮 院系食品工程学院 专业热能与动力工程 年级热能本1202 学号20122916100 指导教师刘启一 2015年12 月13 日
第一章：风力发电系统设计的概况 设计的目及意义： 1）了解风力发电系统的原理和运行流程。 2）设计小型的风力系统满足地方需要。 3）为了解决能源危机和环境保护、气候变暖等各方面的问题，大力推广可再生能源发展的必要性。 1.2设计原则： 1）可再生，且清洁无污染。 2）风速随时变化，风电机组承受着十分恶劣的交变载荷。 3）风电的不稳定性会给电网或负载带來一定的冲击影响。风力发电的运行方式主要有两种：一类是独立运行的供电系统，即在电网未通达的地区，用小型发电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换为交流电向终端电器供电；另一类是作为常规电网的电源，与电网并联运行。 1.3设计条件： 设计一个10 KW并网的风力发电系统和控制系统。 1.4发电系统设计方案： 1）恒速恒频发电系统。 2）变速恒频发电系统。 1.5烟台当地风资源概要： 1）烟台地理位置： 烟台市位于胶东半岛北缘，中心地理位置约为：北纬37.8,东经121.23,受季风环流的控制和其他天气形势的影响，该地区的风力资源十分丰富。 由此可得，历年平均气温为
所以，烟台历年平均速度大约为：最大风速为So 2）风资源估算： 切变指数：用于描述风速剖面线形状的幕定律指数，准确计算得预装轮毂高度处的风资源数据，是评估风电场发电估算的条件。 风切指数表示风速在垂直于风向平面内的变化，其大小反映风速随着高度增加的快慢，其值大表示风能随高度增加得快，其计算公式如下： 幕定公式： 其指数公式为： log （冬/叫） 式中：如十） 为风切指数； 石-为己知高度；冬-为变化后风速所在高度；加 儿-为高度为石的风速：冬-为高度为0的风速；单位加/$ 如表：米测风塔各高度风速和风切变指数 由此算得10米风切指数为：0.121； 1.6安装位置风资源的确定： 风力发电机依靠风力转动，为了使风力机能够输出更多的能量，风力发电机安装位置的选择是非常重要的，风力大小除了跟风速有关，还跟气候环境、地理位置、地形、风机安装的高度等因素有关。因此，安装地点的确定主要就是风资源和具体安装位置选择。 1）选择地区需要年风资源较好 安装地点的风资源至少要满足以下三个条件之一，才适合安装风力发电机。而且年平均风速越大越好。 （1）年平均风速＞=4/W/ 5 （2）3~ 20m/s的有效风速累计2000〜4000/?以上时效 （3）全年3〜20也"平均有效的风能密度满足lOOW/nr以上 2）有较稳定的盛行风向 盛行风向指的是出现频率最高的风向，选址时希望盛行风向能比较稳定。我国是季风性
小型风力发电装置的设计-毕业论文.doc
xx职业技术学院 毕业设计 题目小型风力发电装置的设计系别机电工程系 专业机电一体化 班级班 姓名 学号 指导教师 日期2013年11月
设计任务书 设计题目： 小型风力发电装置设计 设计要求： 1、了解小型风力发电装置的基本设计原理和用途。 2、熟悉基本绘图软件的使用方法和技巧。 3、使用Solidworks绘画装配图、零件图。 设计进度要求： 第一周：选择课题，勾勒基本的设计思路 第二周：查找与其有关的资料； 第三周：进行螺旋传动的设计和计算； 第四周：进行发电机的设计； 第五周：绘制草图 第六周：完善初稿及草图使其语言更加简练、布局更加合理； 第七周：整理电子稿； 第八周：再次修改论文，进行答辩 指导教师（签名）：
摘要 风能是一种无污染、可再生的清洁能源。早在公元前200年，人类就开始利用风能了。提水、碾米、磨面及船的助航都有利用风能的记载。自第一次世界大战之后，丹麦仿造飞机的螺旋桨制造二叶和三叶高速风力发电机发电并网使用直至现在，风力发电机经历了近百年的发展里程。20世纪80年代之后，世界工业发达国家率先研究、快速发展了风力发电机，建设了风电场。现在风力发电机制造成本不断下降，已接近水力发电机的水平，制造及使用技术也日趋成熟。20世纪末，世界每年风电装机容量以近20%的增长速度发展，风电现在已成为世界能源中发展最快的能源。如果在总面积0.6%的地方安装上风力发电机，就能提供全部电力消耗的20%，可以关闭供电能力20%的以燃烧煤、重油等碳氢化合物为燃料而排放SO2、CO2和烟尘对大气和地球环境造成污染和破坏的火电场。 在今后10年，风力发电将成为世界各国重点发展的能源之一，风力发电机的制造业也必将成为新兴的机械制造业。也将带动诸如大型钢管、钢板等冶金行业，发电机制造，电器控制，液压机械，复合材料等行业的发展；势必推动蓄电池向大容量、小体积、高效方向发展势必拓宽微机在风力发电机自动控制方面的应用和发展。风力发电机的发展及其拉动的行业发展将成为数以万计的人创造就业机会。可见，发展风力发电机及风力发电对于发展经济，保护环境，有着重要意义。 我国地域辽阔，风能资源丰富，风能储量达25.3亿MW。1991年国家计委实施了“乘风计划”和“光明工程”，为中国全面发展大、中、小型风力发电机及风力发电创造了条件。至2010年，我国在风能资源丰富地区先后建了249个风电场，总装机容量1546MW，已形成一定的风力发电基础及积累了较丰富的风力发电的经验。风力发电机除应用于风电场外，尚有广阔的应用领域。中、小型风力发电机可为国家电网上不能达到的地区的农民、牧民、海岛渔民提供生产生活用电。可见，我国风力发电机及风力发电的发展前景十分广阔，前途光明。 关键词：小型，高效，节能
风力发电机组结构及传动系统设计
风力发电机组结构及传动系统设计 风力发电机是利用风能转化为电能的设备，由于其清洁、可再生的特性，成为 了现代能源领域的重要组成部分。为了达到高效、可靠且经济的发电目标，风力发电机组的结构及传动系统设计至关重要。本文将讨论风力发电机组结构及传动系统的设计原则和关键要素。 一、风力发电机组结构设计 1. 风轮设计：风轮是转化风能为机械能的关键部件。其设计应考虑风速、气动 特性和刚度等因素。风轮应具备最大化捕获风能的能力，并保证在高风速情况下的稳定性。此外，材料的选择也非常重要，应考虑强度、耐腐蚀性能和重量等因素。 2. 主轴设计：主轴是连接风轮和传动系统的关键组件。其设计应考虑承受风轮 转动产生的巨大力矩和转速的要求。主轴应具备足够的强度和刚度，并采用高强度材料进行制造。另外，润滑和散热系统的设计也应充分考虑，以确保主轴的可靠性和安全性。 3. 塔架设计：塔架是支撑风轮的结构，其设计应考虑高度、稳定性和抗风能力。塔架应具备足够的刚度和强度，以抵抗风力引起的振动和地震等外力作用。此外，塔架的施工和维护也需要充分考虑，以确保安全和可持续性。 二、风力发电机组传动系统设计 1. 齿轮传动系统设计：齿轮传动系统是将风轮转动的机械能传递到发电机的关 键部件。其设计应考虑传动效率、噪音和可靠性。合理选取传动比和齿轮材料，以最大程度地提高传动效率和减少能量损失。此外，齿轮传动系统的润滑和冷却也需要充分考虑，以保证其稳定性和寿命。 2. 发电机设计：发电机是将机械能转化为电能的关键部件。其设计应考虑输出 功率、效率和可靠性。根据风轮的转速和功率要求，选取合适的发电机类型，如永
磁发电机或同步发电机。同时，发电机的绝缘、冷却和保护系统也需要充分设计，以确保其正常运行和安全性。 3. 控制系统设计：控制系统是风力发电机组的大脑，用于调节风轮转速和传动系统的运行。其设计应考虑风速、输出功率、负荷变化等因素。控制系统应具备高精度、高可靠性和自适应性能，以保证风力发电机组在不同工况下的高效运行。此外，安全保护系统和远程监控系统也需要充分考虑，以确保操作人员的安全和设备的可维护性。 总结： 风力发电机组结构及传动系统设计是实现高效、可靠和经济的风能转化为电能的重要环节。通过合理的风轮、主轴和塔架设计，以及高效的齿轮传动系统和发电机设计，可以最大化地利用风能资源。同时，控制系统的设计也是确保风力发电机组运行稳定和安全的关键。各个设计要素之间的协调和优化将极大地提高风力发电机组的性能和可靠性，为清洁能源的发展作出贡献。
风力发电机组总体设计
1．总体设计 一、气动布局方案 包括对各类构形、型式和气动布局方案的比较和选择、模型吹风，性能及其他气动特性的初步计算，确定整机和各部件（系统）主要参数，各部件相对位置等。最后，绘制整机三面图，并提交有关的分析计算报告。 二、整机总体布置方案 包括整机各部件、各系统、附件和设备等布置。此时要求考虑布置得合理、协调、紧凑，保证正常工作和便于维护等要求，并考虑有效合理的重心位置。最后绘制整机总体布置图，并编写有关报告和说明书。 三、整机总体结构方案 包括对整机结构承力件的布置，传力路线的分析，主要承力构件的承力型式分析，设计分离面和对接型式的选择，和各种结构材料的选择等。整机总体结构方案可结合总体布置一起进行，并在整机总体布置图上加以反映，也可绘制一些附加的图纸。需要有相应的报告和技术说明。 四、各部件和系统的方案 应包括对各部件和系统的要求、组成、原理分析、结构型式、参数及附件的选择等工作。最后，应绘制有关部件的理论图和有关系统的原理图，并编写有关的报告和技术说明。五、整机重量计算、重量分配和重心定位 包括整机总重量的确定、各部分重量的确定、重心和惯量计算等工作。最后应提交有关重量和重心等计算报告，并绘制重心定位图。 六、配套附件 整机配套附件和备件等设备的选择和确定，新材料和新工艺的选择，对新研制的部件要确定技术要求和协作关系。最后提交协作及采购清单等有关文件。总体设计阶段将解决全局性的重大问题，必须精心和慎重地进行，要尽可能充分利用已有的经验，以求总体设计阶段中的重大决策建立在可靠的理论分析和试验基础上，避免以后出现不应有重大反复。阶段的结果是应给出风力发电机组整机三面图，整机总体布置图，重心定位图，整机重量和重心计算报告，性能计算报告，初步的外负载计算报告，整机结构承力初步分析报告，各部件和系统的初步技术要求，部件理论图，系统原理图，新工艺、新材料等协作要求和采购清单等，以及其他有关经济性和使用性能等应有明确文件。 2．总体参数 在风轮气动设计前必须先确定下列总体参数。 一、风轮叶片数B 一般风轮叶片数取决于风轮的尖速比λ。目前用于风力发电一般属于高速风力发电机组，即λ＝4-7 左右，叶片数一般取2—3。用于风力提水的风力机一般属于低速风力机，叶片数较多。叶片数多的风力机在低尖速比运行时有较低的风能利用系数，即有较大的转矩，而且起动风速亦低，因此适用于提水。而叶片数少的风力发电机组的高尖速比运行时有较高的风能利用系数，且起动风速较高。另外，叶片数目确定应与实度一起考虑，既要考虑风能
小型风力发电机组的设计
小型风力发电机组的设计摘要： 风力发电的基本原理是风的动能通过风轮机转换成机械能，再带动发电机发电转换成电能。主导的风力发电机组一般为水平轴式风力发电机，它由叶片、轮毂、增速齿轮箱、发电机、主轴、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，低速转动的风轮由增速齿轮箱增速后，将动力传递给发电机。上述这些部件都布置在机舱里，整个机舱由塔架支起。为了有效地利用风能，偏航装置根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对向风。 尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。 关键词：风力发电；轴类零件；主轴 一、叶片的设计 （一）叶片的设计基础 风机叶片，是风力发电机的核心部件之一，约占风机总成本的15%～20%，它设计的好坏将直接关系到风机的性能以及效益，其设计如下特征。 (1)密度轻且具有最佳的疲劳强度和力学性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随机负载的考验。 (2)叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常，传递给整个发电系统的负载稳定性好，不得在失控（飞车）的情况下载离心力的作用下拉断
并飞出，不得在风压的作用下折断，不得在飞车转速以下范围内产生引起整个风力发电机组的强烈共振。 (3)叶片的材料必须保证表面光滑以减小风阻，粗糙的表面亦会被风“撕裂”。 (4)不得产生强烈的电磁波干扰和光反射。 (5)不允许产生过大噪声。 (6)耐腐蚀、紫外线照射和雷击性能好。 (7)成本较低，维护费用低。 （二）材料的选择 根据叶片计算结果及经验最终确定制作3叶片风力发电机并决定用木板来加工叶片。购买了3块“长*宽*高”为60㎝*15㎝*2㎝的轻木板。（材料是通过查阅资料，店铺产品对比，最终选择了轻木板，其次通过计算叶片长度等选择了木板的规格）。 风功率与风力机吸收率之间关系在理想流体状态下，单位时间内、由能量转化与守恒。 选择轻木板加工叶片：首先画出叶片翼型设计图。①在木板画出翼型，用据条将多余部分木料去掉；②用锉刀打磨轻木板至叶片雏形；③用砂纸将叶片打磨成型，去掉表面毛刺，直到表面光滑；④称量叶片重量；⑤同以上步骤加工剩余两个叶片；⑥称重，三叶片重量相等即可； 二、轴类零件的介绍 风力发电机的轴类零件包括主轴、主轴承、轴承座及其它密封定位零件，主轴也称叶轮轴【图3】。主轴的功能是以悬臂梁的形式支撑叶轮，将扭矩载荷传递给齿轮箱或发电机，而将其它载荷传递给底座和塔架。因传动系统结构的不同，风力发电机组主轴的结构形式多种多样，目前没有清晰严格的分类。
风力发电机总体结构设计
风力发电机总体结构设计 一、引言 风力发电是指利用风能转化为机械能，并最终转化为电能的过程。风力发电作为清洁能源的一种，具有环境友好、可再生等优点，因此在能源领域发挥着重要作用。而风力发电机是实现风力发电的核心设备，其总体结构设计是保证风能转换效率和工作稳定性的关键。 二、风力发电机工作原理 1.风能的获取：风力发电机需要设置在具有较强风力的地区。当风力过大或过小时，风力发电机会自动停机或刹住。 2.传动系统：风能通过风轮传递给主轴，进而通过传动系统传递给发电机组件。传动系统通常包括齿轮箱、轴承和传动带等，其作用是将风能转化为旋转运动，并提供足够的转矩。 3.发电机组件：风力通过传动系统传递给发电机，发电机利用磁场产生感应电流，进而转化为电能。常见的发电机类型有同步发电机和异步发电机等。 4.输电系统：发电机产生的电能通过输电系统传输到电网或存储设备中，以供人们使用。 三、风力发电机总体结构设计要素 1.风轮设计：风轮一般由多个叶片组成，叶片的设计需要考虑风能的获取效率、抗风性能和结构强度等因素。叶片通常采用空气动力学设计，以提高风能的捕捉效果。
2.传动系统设计：传动系统需要满足高效能传输风能的要求，并具备 足够的结构强度和可靠性。齿轮箱、轴承等部件的选材和设计要适应风力 发电机的工作环境和负载条件。 3.发电机组件设计：发电机组件设计要考虑转速匹配、输出功率和电 气性能等因素。同时，发电机的轴承支撑结构和外壳设计也需要满足机械 强度和散热要求。 4.控制系统设计：控制系统通常包括风向传感器、风速传感器等，用 于检测和监控风力发电机的运行状态。控制系统需要根据风速、风向等信息，调整风轮转速和叶片角度，以实现最大化的风能利用。 四、风力发电机总体结构设计流程 1.项目需求分析：对于所需的发电机功率、风速要求等进行详细分析，为总体结构设计提供依据。 2.参数计算与优化：根据项目需求和具体风能资源情况，进行风轮叶片、传动系统、发电机功率等参数的计算和优化。 3.材料选型：根据设计参数和工作环境要求，选择适合的材料，以提 高结构强度和耐久性。 4.总体结构设计：根据参数计算、材料选型和外观要求等因素，进行 总体结构的设计。包括叶片形状、传动系统布局、发电机组件的安装等。 5.CAD绘图与模拟：使用计算机辅助设计工具，绘制风力发电机的三 维结构图，并进行运行模拟和优化，以验证设计效果。 6.试制和测试：对设计好的风力发电机进行试制和测试，评估其性能 和可靠性。根据测试结果进行调整和改进。
小型分布式风力发电系统的设计方案
小型分布式风力发电系统的设计方案 1. 引言 随着对可再生能源的需求增加，分布式风力发电系统在小型应用中的应用越来 越受到关注。本文将介绍一种小型分布式风力发电系统的设计方案，该方案可以以较低的成本获得可靠的风力发电能力。 2. 系统组成 小型分布式风力发电系统由以下几个主要组成部分组成： 2.1 风力发电机 风力发电机是系统的核心组件，负责将风能转换为电能。在设计中，选择高效率、低噪音的风力发电机非常重要。同时，考虑到系统的可靠性和稳定性，我们建议选择叶片直径适中的垂直轴风力发电机。 2.2 风力发电控制器 风力发电控制器用于控制风力发电机的运行并监测系统的状态。它负责根据风 速和电网负载情况调整风力发电机的转速，以保持系统的稳定运行。同时，风力发电控制器还负责将风力发电机产生的交流电转换为直流电并进行电压和电流的调整，以便与电网兼容。
2.3 储能系统 储能系统用于存储风力发电机产生的电能，以便在风力不稳定或电网需求高峰时供电。常见的储能系统包括蓄电池和超级电容器。在设计中，应根据系统的功率需求和经济性选择适当的储能系统。 2.4 电网连接 小型分布式风力发电系统需要与电网连接，以便将产生的电能供给其他负载或反馈给电网。为了确保系统与电网的稳定连接，必须添加适当的电网连接设备，如电网并网控制器和保护设备。 3. 系统运行流程 小型分布式风力发电系统的运行流程主要包括以下几个步骤： 3.1 感知风速和风向 通过风速和风向传感器获取当前的风速和风向数据。 3.2 控制风力发电机运行 根据风速数据，风力发电控制器调整风力发电机的转速，以使其处于最佳工作状态。 3.3 将风力发电机产生的交流电转换为直流电 风力发电控制器将风力发电机产生的交流电转换为直流电，并对电压和电流进行调整。
风力发电机组结构设计技术
第三章风力发电机组结构设计技术 风力发电机组的结构设计内容主要包括叶片、轮毂、偏航系统、主轴、主轴承、齿轮箱、刹车系统、液压系统、机舱及塔架的结构设计。 一、风力发电机组的结构设计基本设计原则 1. 技术性尽可能采用成熟的新技术、新材料、新工艺，保证风力发电机组满足总体设计技术指标。 2.经济性经济性包括风力发电机组产品的制造成本、运行及维护成本，对不同使用目的的风力发电机组，其经济性是不同的。 3.可靠性应该科学、合理的综合考虑技术指标、经济性指标，最终满足可靠性指标。 二、风力发电机组结构设计的一般要求 部件设计的主要任务是选择部件的结构形式，布置结构的主要构件、确定构件的尺寸参数等。在这个基础上进行具体的细节设计，绘制出全部的工程图。 设计工作的突出特点是在多种矛盾的要求中，进行折中和优化风力发电机组结构设计一般要求： 1.强度、刚度要求各受力构件及其组合部件必须能承受设计规范规定的各种状态载荷。除此以外，还应满足刚度的要求，这一点对某些部件尤其重要（如机舱底盘平台、叶片、塔架等）。 2.空气动力要求风力发电机组是利用风能转换为机械能，再转化为电能的一个系统，因此，对于构成气动外形的部件应满足空气动力方面的要求，如气动效率高、气阻小等。这个要求不仅影响部件的外形设计还影响到部件的结构设计，即气动外形设计既要考虑有效外形要求，又要考虑结构强度和刚度的要求。 3. 动力学要求区别于一般机械结构设计的要求，风力发电机组动部件所受载荷是交变载荷，设计时，应考虑质量、刚度分布对构件、整机的固有特性的影响，使得部件、整机的固有频率避开激振力频率，降低动应力水平、提高部件以及整机的寿命、可靠性。 4. 工艺性要求结构的工艺性是指在具体生产条件和一定产量的前提下，所设计的结构能使其在生产过程达到多快好省的可能性程度。工艺性也是风力发电机组能否产业化的关键。 三、结构优化设计 所谓结构的优化设计是从各种可能的多个结构设计方面中寻求满足设计要求的最好方案。由