风力发电简单原理
风力发电原理
水平轴力风机图
3、垂直轴风力机
特点：凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风力 机叫垂直抽风力机。
形式有：如s型、H型、Ф型等。 应用：虽然目前垂直轴风力机尚未大量商品
化，但是它有许多特点，如不需大型塔架、 发电机可安装在地面上、维修方便及叶片 制造简便等，研究日趋增多，各种形式不 断出现。各种形式的垂直轴风力机。
风力发电原理
主讲：
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。简单的说 风力发电就是将风能转 换为机械能进而将机械 能再转换为电能的过程。
现代风力发电机采用空 气动力学原 理 ，就像 飞机的机翼一样。
风并非 " 推 " 动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶 片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转 并不断横切风流 。
偏导航系统的作用
偏航系统的主要作用有两个： 1) 与风力发电机组的控制系统相互配合，使风发 电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能， 提高风力发电机组的发电效率； 2) 提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组的安 全运行。
（四）发电机
发电机的作用，是利用电磁感应现象把由风轮输 出的机械能转变为电能。
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， 风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射 或空气污染。
（一）风力发电设备
组成：风力发电机组包括两大部分； 一部分是风力机，由它将风能转换为机械能； 另一部分是发电机，由它将机械能转换为电能。
发电机有基本类型： 普通异步风力发电机组 双馈异步风力发电机组 直驱式同步风力发电机组（含永磁发电机和直流 励磁发电机） 混合式风力发电机组
风力发电机的原理运作
风力发电机的原理运作风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置。
它利用风的能量转动叶轮，通过传动装置将旋转的动能转化为电能。
下面我们详细介绍风力发电机的原理和运作过程。
一、风力发电机的原理1. 风的动能转换为叶轮的动能：当风经过叶轮时，叶轮所受到的风力会使其开始旋转。
这是因为风有一定的动能，当它与叶轮表面接触时，由于叶轮的形状和设计，风力会使叶轮开始转动。
2. 叶轮的转动驱动发电机：叶轮的转动会通过传动装置传递到发电机，从而驱动发电机产生电能。
传动装置通常由齿轮、轴等组成，可以将叶轮旋转的动能转换为发电机所需要的转动力。
3. 发电机的工作原理：发电机是将机械能转化为电能的关键部件。
它由转子、定子、磁场等构成。
当叶轮转动传递给发电机时，转子内的导线会受到磁场力的作用而产生电动势。
这个电动势经过适当的电路处理后，最终输出为可用的电能。
二、风力发电机的运作过程1. 风力发电机的启动：风力发电机需要一定的风速才能启动。
一般来说，需要的风速在3米/秒至5米/秒之间。
当风速达到或超过设定值时，发电机会自动启动。
2. 风力发电机的控制：发电机可以根据不同的风速自动调整叶轮的转速。
当风速过高时，会启动风速控制器，通过改变叶轮的角度来降低风力对叶轮的影响。
这种控制可以保证风力发电机在不同风速下都能正常工作，同时也可以保护发电机避免风力过大造成的损坏。
3. 风力发电机的发电：当风力发电机启动后，叶轮开始旋转，带动发电机转动。
发电机可以将机械能转化为电能，并通过输出端口输出。
这些电能可以进行储存或传输供给社会使用。
4. 风力发电机的维护和安全：风力发电机需要定期对设备进行维护和保养，以确保其正常工作。
同时，风力发电机也要注意安全问题，避免发电机受到恶劣天气或其他外部因素的影响。
三、风力发电机的优势和应用1. 可再生能源：风力发电是一种利用风能的可再生能源。
风是一种无尽的能源，而且对环境几乎没有污染。
2. 低碳环保：风力发电过程中不产生温室气体和空气污染物。
风力发电机的工作原理是什么
风力发电机的工作原理是什么风力发电机是很多人都熟悉的发电机种类，但是大多数的人不清楚风力发电机是如何发电的。
下面为您精心推荐了风力发电机的工作科学原理，希望对您有所帮助。
风力发电机的科学原理风力发电机的原理，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。
把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。
风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成超低速风力发电机为一由转动盘、固定盘、风轮叶片、固定轮、立竿、集电环盘、舵杆、尾舵和逆变器组成的系统。
转动盘和固定盘构成该系统的发电机，逆变器包括50赫正弦波振荡器、整形电路、低压输出电路和倒相推挽电路。
本系统中的发电机的优点，一是具有超低速建压特点，能在叶片转速低于每分钟100转时正常发电，为弱风地区风力资源的开发利用提供了新途径;二是结构简易，铁芯无开槽，也无电枢绕组，易维修，使用寿命长.风力发电机的原理，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。
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。
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。
风力发电机工作原理：风能如何转化为电能
风力发电机工作原理：风能如何转化为电能
风力发电机是一种将风能转化为电能的设备。
其工作原理涉及风的动能通过旋转风轮（叶片）驱动发电机产生电能。
以下是风力发电机的基本工作原理：
1. 风的动能转化：
风力发电机的关键在于将风的动能转化为旋转机械部件的动能。
风是由地球上的温度和压力差异引起的，其中气流中的空气分子具有动能。
2. 叶片设计：
风力发电机通常包括三片或更多的叶片，这些叶片被设计成具有特定的空气动力学形状，以最大化从风中提取动能的效率。
3. 风轮转动：
当风吹过风力发电机的叶片时，叶片会受到气流的冲击，导致风轮
（转子）开始旋转。
4. 传动系统：
风轮的旋转通过传动系统（通常是齿轮箱）连接到发电机的转子。
这样的连接转换了机械能的形式，使其适用于发电机。
5. 发电机工作：
发电机的转子在旋转时，通过感应产生电流。
这是基于电磁感应的原理，即旋转的导体在磁场中产生感应电动势。
6. 电能产生：
通过电气系统，发电机产生的交流电被转换和调整为适用于输送到电网的电能。
7. 风向和控制：
风力发电机通常配备了风向控制系统，可以自动调整风轮的方向，确保始终朝向风的方向，最大化能量捕获效率。
8. 存储和输送：
有时，通过电能存储系统（如电池）或通过将电能输送到电网，风力发电机的产生的电能可以被存储或用于满足不同时间的用电需求。
风力发电机的工作原理基于通过叶片转动产生的旋转机械能，进而通过发电机产生电能。
这种技术是一种清洁、可再生的能源，对环境影响较小，因此在全球范围内得到广泛应用。
风力发电原理讲解
风力发电原理讲解
风力发电是一种利用风能进行能量转换的可再生能源发电技术。
其基本原理是利用风的动力将风轮转动，进而驱动发电机发电。
通过发电机将机械能转化为电能，进而供给家庭、工业和商业等用电设施。
首先，风力发电系统由风轮和发电机组成。
风轮通常由多个叶片组成，叶片通过转动捕捉到来自风的动能。
当风与叶片相互作用时，风的动力会使叶片旋转。
其次，通过叶片的设计，可以使得风轮转动的速度达到最大值。
这是因为风轮受到的气流方向和速度的影响，叶片的形状和角度可以最大化地利用风的动能。
通常，叶片的材料采用轻质但坚固的材料，如玻璃纤维、碳纤维或塑料，以保证风轮的运行效率和结构强度。
另外，风轮与发电机直接相连，发电机通过风轮的旋转产生电能。
发电机的原理是基于电磁感应。
当风轮旋转时，它会驱动发电机中的转子旋转。
转子内部的导线通过与磁场的相互作用，产生感应电流。
这个感应电流通过发电机的输出端产生电压和电流。
最后，通过变压器将发电机输出的低电压电能转换为高电压电能，以适应远距离传输或分配到不同的用电设施。
高压电能经过输电线路输送，经过变压器再次降压为适合家庭、工业和商业使用的低电压电能。
总的来说，风力发电的基本原理是通过风轮和发电机的协同作用，将风能转化为电能。
通过合理的设计和利用先进的技术，风力发电系统成为一种可持续发展的绿色能源解决方案。
它不仅对环保友好，而且具有稳定可靠的发电能力，为人们提供了一种可持续发展的能源选择。
风力发电的原理
风力发电的原理
风力发电是一种利用风能转化为电能的清洁能源技术。
风力发电原理主要是通
过风轮机转动带动发电机发电。
风力发电是一种可再生能源，具有环保、可持续等优点，受到越来越多的关注和应用。
首先，风力发电的原理是基于风能的转化。
风是地球上大气运动的结果，它是
由于地球的不均匀受热和自转而产生的。
当风吹过风轮机时，风的动能转化为机械能，驱动风轮机旋转。
风轮机是风力发电的核心部件，它将风的动能转化为机械能，为发电机提供动力。
其次，风力发电的原理是基于发电机的工作原理。
风轮机带动发电机旋转，发
电机内部的导体在磁场的作用下产生感应电动势，从而实现电能的转化。
发电机的工作原理是利用磁场和导体的相对运动产生感应电动势，将机械能转化为电能。
通过电力系统的调节和传输，最终将风能转化为可供人们使用的电能。
最后，风力发电的原理是基于电力系统的运行。
风力发电装置通过电力系统将
发电机产生的电能输送到电网中，供给用户使用。
电力系统包括输电线路、变电站等设备，它们将分布在各地的风力发电装置产生的电能集中起来，然后输送到用户所在地。
这样，风力发电就成为了一种可靠的电力资源，为人们的生产生活提供了稳定的电力支持。
总的来说，风力发电的原理是基于风能的转化、发电机的工作原理和电力系统
的运行。
风力发电技术的发展为人类提供了一种清洁、可持续的能源选择，对于减少化石能源的使用、改善环境质量具有重要意义。
随着科技的进步和风力发电技术的不断完善，相信风力发电将在未来发挥更加重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
风力发电机组的工作原理
风力发电机组的工作原理
风力发电机组是利用风能转换成电能的设备，是一种清洁、可再生的能源发电
方式。
它的工作原理主要包括风能转换、机械能转换和电能转换三个过程。
首先，风能转换。
当风吹过风力发电机组的叶片时，叶片受到风的作用而转动。
风的动能转化为叶片的动能，使叶片旋转。
这个过程就是风能转换的过程，也是风力发电机组能够正常工作的基础。
其次，机械能转换。
叶片的旋转带动风力发电机组的转子转动，转子与发电机
内部的磁场相互作用，产生感应电动势。
这时，机械能转化为电能的过程就开始了。
通过转子和定子之间的电磁感应作用，机械能被转化为电能。
最后，电能转换。
产生的交流电通过变压器升压后，送入电网，供给用户使用。
这个过程就是电能转换的过程，也是风力发电机组最终实现发电的过程。
总的来说，风力发电机组的工作原理就是通过风能转换、机械能转换和电能转
换三个过程，最终将风能转化为电能。
这种清洁、可再生的能源发电方式在当前的能源结构调整和环境保护中具有重要的意义。
希望通过不断的技术创新和设备升级，风力发电机组能够更加高效、稳定地工作，为人类的可持续发展做出更大的贡献。
风力发电机的工作科学原理是什么
风力发电机的工作科学原理是什么风力发电机是一种利用风能将其转化为电能的设备。
它是利用风的动能来带动发电机转子旋转，使机械能转化为电能的装置。
风力发电机作为可再生能源的代表之一，已经广泛应用于各地的发电场和风电场。
风力发电机的工作原理可以简洁地概括为将风能转化为电能的过程。
其实质是通过利用空气流动与高速转动发电机转子之间的相互作用来转化。
风力发电机由风轮、发电机组成。
下面主要从以下几个方面来介绍风力发电机的工作原理。
首先，风力发电机的工作原理之一是空气流动的能量转化为机械能。
当风力吹向风轮时，风轮的叶片受到风力的推动而旋转。
风轮直径较大，叶片数较多，可以牵引更多的空气，使其产生剧烈的旋转。
在风轮旋转的过程中，风轮的叶片与风之间的相互作用犹如一台叶片带动的轮转动，相对于风的方向，将风的动能转化为叶片的动能。
接下来，风力发电机的工作原理之二是机械能转化为电能。
风力发电机的风轮通过轴连接到发电机上，风轮的旋转使得发电机内的转子也开始旋转。
发电机的转子是由电磁铁组成的，当转子旋转到一定速度时，通过磁力线的感应作用，将机械能转化为电能。
简单来说，就是转子旋转时，导线在磁场中产生电动势，从而在导线电流的作用下产生电能，并通过导线输出。
此外，风力发电机的工作原理还涉及到发电机和电网之间的连接。
发电机通过输电线路将电能输送到电网，向用户提供电力供应。
传统的风力发电机是直流发电机，因此需要通过变流器将直流电转化为交流电以适应电网的工作要求。
随着科技的进步，目前已经出现了直接输出交流电的风力发电机，使得发电的效率更高，减小了能量的损失。
总的来说，风力发电机是通过将风能转化为电能的过程来实现发电的。
它的工作原理包括了空气流动的能量转化为机械能，机械能转化为电能以及电能与电网的连接。
风力发电机作为一种可再生能源的代表，具有环保、高效、可持续等优势，被广泛应用于各地的发电场和风电场，为人们提供了清洁能源，并且减少了对传统能源的依赖。
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6
（1）风随时间的变化 风随时间的变化，包括每日的变化
和季节的变化。通常一天之中风的强弱 在某种程度上可以看作是周期性的。如 地面上夜间风弱，白天风强；高空中正 相反是夜里风强，白天风弱。这个逆转 的临界高度约为100～150m。下图是在 日本川口国际广播电台的无线电铁塔上
测得的不同高度处，一天内的风速变化。
同高度的大气层分为三个区域（见
下图）。离地面2m以内的区域称为
底层；2—100m的区域称为下部摩
擦层，二者总称为地面境界层；从
100—1000m的区段称为上部摩擦层，
以上三区域总称为摩擦层。摩擦层
之上是自由大气。
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10
大气层的构成图
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11
地面境界层内空气流动受涡 流、黏性和地面植物及建筑物等 的影响，风向基本不变，但越往 高处风速越大。各种不同地面情 况下，如城市、乡村和海边平地， 其风速随高度的变化如下图所示。
第三讲 风力发电简单原理
栗文义
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1
一、风的起源及特性
1、风的起源 风是最熟悉的自然现象。要了
解风的形成必须了解包围着地球
的大气的运动。大气的流动也像
水流一样是从压力高处往压力低
处流。太阳能正是形成大气压差
的原因。
a
2
由于地球自转轴与围绕太阳的公转
轴之间存在66．5°的夹角，因此对地
球上不同地点，太阳照射角度是不同的，
就会发现风速是不断变化的，一般 所说的风速是指变动部位的平均风 速。通常自然风是一种平均风速与 瞬间激烈变动的紊流相重合的风。 紊乱气流所产生的瞬时高峰风速也 叫阵风风速。下图表示了阵风和平 均风速的关系。
a
15
阵风和平均风图速
a一阵风振幅；b一阵风的形成时间； C一阵风的最大偏移量；
d一阵风消失时间
而且对同一地点一年365天中这个角度
也是变化的。地球上某处所接受的太阳
辐射能正是与该地点太阳照射角的正弦
成正比。地球南北极接受太阳辐射能少，
所以温度低，气压高；而赤道接受热量
多，温度高，气压低。另外地球又绕自
转轴每24h旋转一周，温度、气压昼夜
变化。
a
3
这样由于地球表面各处的温度、气
压变化，气流就会从压力高处向压力低
1－S型；2-多叶片型；3-开型式S型;4-平板式；
5-中型达里厄；6-△型达里厄；7-旋翼型
a
26
三、何谓风力发电
人类社会发展的历史与能源的开发和利 用水平密切相关，每一次新型能源的开发都 使人类经济的发展产生一次飞跃。在我们进 入21世纪的今天，世界能源结构也正在孕育 着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再 生能源为基础的可持续能源系统转变。所谓 可再生能源就是取之不尽、用之不竭、与人 类共存的能源。它包括太阳能、风能、生物 质能、地热能、海洋能等。在这众多的可再 生能源中，目前发展最快、商业化最广泛、
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12
不同地面上风速和高度的关系图
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13
关于风速随高度而变化的经验公式很多， 通常采用所谓指数公式，即：
式中 v——距地面高度为h处的风速，m
／s；
v1——高度为hi处的风速，m／s； n——经验指数，它取决于大气稳定
度和地面粗糙度，其值约为1/2～1/8。
a
14
（3）风的随机性变化 如果用自动记录仪来记录风速，
a
பைடு நூலகம்
7
a
8
由于季节的变化，太阳和地球
的相对位置也发生变化，使地球
上存在季节性的温差。因此风向
和风的强度也会发生季节性变化。
我国大部分地区风的季节性变化
情况是：春季最强，冬季次 之，
夏季最弱。当然也有部分地区例
外，如沿海温州地区，夏季季风
最强，春季季风最弱。
a
9
（2）风随高度的变化
从空气运动的角度，通常将不
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1、水平轴风力机
水平轴风力机是目前国内外最常见 的一种风力机。下图表示了目前应用最 广的各种不同迎风式水平轴风力机的示 意图。
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23
各种不同迎风式水平轴风力机示意图
a）单叶片；（b）双叶片；（c）三叶片；（d）美国农场式多叶片风车；（g）车轮式多 叶片风车；
（f）迎风式；（g）背风式；（h）空心压差式；（i）川帆翼式；（j）多转子；(k）反转
四大优点是：
蕴量巨大； 可以再生； 分布广泛；
没有污染。
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三大弱点是：
1、密度低。 这是风能的一个重要缺陷。由于风
能来源于空气的流动，而空气的密度是 很小的，因此风力的能量密度也很小， 只有水力的1／816。在各种能源中，风 能的含能量是极低的，给其利用带来一 定的困难。
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2、不稳定。
由于气流瞬息万变，因此风的脉动、 日变化、季变化以至年际的变化都十分 明显，波动很大，极不稳定。
a
16
风况曲线
风况曲线是风能利用的基础资
料。它是将全年（8760h）风 速 在v（m／s）以上的时间作为横 坐标，纵坐标则为风速v（见下 图），从风况曲线即可知道该地
区某种风速以上有多少小时，从
而制定相应的风能利用计划。
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日本石廊崎等地区的风况曲线图
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18
风能特点
风能与其它能源相比，既有其明显 的优点，又有其突出的局限性。风能具 有四大优点和三大弱点。
处运动，以便把热量从热带向两极输送，
因此形成不同方向的风，并伴随不同的
气象变化。大洋中的海流也起着类似的
作用。从全球尺度来看，大气中的气流
是巨大的能量传输介质，地球的自转以
进一步促进了大气中半永久性的行星尺
度环流的形成。下图表示了地球上风的
运动方向。
a
4
a
5
风的变化 风向和风速是两个描述风的
重要参数。风向是指风吹来的方 向，如果风是从北方吹来就称为 北风。风速是表示风移动的速度， 即单位时间内空气流动所经过的 距离。显然风向和风速这两个参 数都是在变化的。
3、地区差异大。
由于地形的影响，风力的地区差异 非常明显。一个邻近的区域，有利地形 下的风力，往往是不利地形下的几倍甚
至几十倍。
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二、风力机简介 风力机又称风车，是一种将
风能转换成机械能、电能或热能 的能量转换装置。风力机的类型 很多，通常将其分为水平轴风力 机，垂直轴风力机和特殊风力机 三大类。但应用最广的还是前两 种类型的风力机。
叶片式
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2、垂直轴风力机
垂直轴风力机叶轮的转动与风
向无关，因此不需要像水平轴风力
机那样采用迎风装置，但其输出功
率一般比水平轴风力机小。下图为
各种不同的垂直轴风力机的示意图。
风力机的效率主要取决于风轮效率、
传动效率、贮能效率。 发电机和其
他工作机具的效率。
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图1 各种不同垂直轴风力机示意图 （a）坚轴风机（阻力型）；（b）坚轴风机（升力型）