风力发电机简述

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风力发电机知识

风力发电机知识
工作原理
当风吹向风轮时,风轮受到风力的作用而旋转,将风能转换为机械能。随后, 风轮通过传动装置带动发电机转子旋转,将机械能转换为电能,最终输出到电 网中。
发展历程及现状
发展历程
风力发电技术经历了漫长的发展过程,从最初的小型风力发 电机发展到如今的大型风力发电机组,技术不断成熟和完善 。
现状
目前,风力发电已成为全球范围内广泛应用的清洁能源之一 ,许多国家都在积极推广和发展风力发电技术,以降低对化 石能源的依赖并减少环境污染。
应用领域与市场前景
应用领域
风力发电机广泛应用于电力、能源、交通等领域,特别是在偏远地区、海岛等缺 乏常规能源的场合,风力发电具有重要的应用价值。
市场前景
随着全球能源结构的转型和清洁能源的快速发展,风力发电市场前景广阔。未来 ,风力发电技术将继续创新和完善,成本将进一步降低,市场竞争力将不断提升 。
优点
无需对风,适应性强,低风速 下也能发电。
缺点
效率相对较低,启动风速较高 。
应用场景
适用于城市、山区等复杂地形 及分散式风电系统。
其他类型风力发电机
01
02
03
悬浮式风力发电机
利用磁悬浮技术使风轮悬 浮在空中,减少摩擦损耗, 提高效率。
风筝式风力发电机
将风筝与发电机相结合, 通过控制风筝的飞行轨迹 来驱动发电机发电。
叶片故障
发电机故障
控制系统是风力发电机的“大脑”,常见故障包括传 感器故障、执行机构故障等。诊断方法包括检查传感
器和执行机构的输出信号、检查控制逻辑等。
控制系统故 障
发电机是风力发电机的另一核心部件,常见故障包括 轴承损坏、定子绕组短路等。诊断方法包括电气测试、 绝缘测试等。

风力发电机工作原理

风力发电机工作原理

风力发电机工作原理风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置。

其基本原理是通过风的能量转化为机械能,再经过发电机的转换,将机械能转化为电能。

下面将详细介绍风力发电机的工作原理。

一、风能的转化风是地球上大气运动的结果,具有动能。

当风吹过风力发电机的叶片时,由于风的动力作用,叶片会受到推动。

这种推动力是由气流通过叶片时所受到的作用力产生的。

二、机械能的转化当叶片受到推动力时,会产生一个旋转运动。

这个运动将通过转轴传递给发电机,并使发电机的转子旋转。

在发电机中,由于转子的旋转,导致永磁体和线圈之间产生磁场变化。

根据电磁感应原理,磁场的变化会在线圈中产生感应电流。

三、电能的转化线圈中的感应电流经过导线传输到发电机的输出端,最终形成可用的电能。

这些电能会经过电缆传输到变电站,再经过变电站进一步升压,最终用于供电网络。

总的来说,风力发电机的工作原理可以概括为:风的动能转化为机械能,机械能转化为电能。

这个过程中,叶片起到了关键的作用,它们负责将风的动能转化为机械运动,推动发电机的转子旋转,进而产生电能。

风力发电机的工作原理使其成为一种清洁、可再生的能源发电方式。

相比传统的化石燃料发电,风力发电不会产生污染物和温室气体。

而且,由于风是风力发电的能源,因此风力发电不会消耗地球上的资源。

综上所述,风力发电机的工作原理简单而高效。

它利用风的动能将其转化为电能,为人们提供清洁、可再生的能源。

随着科技的不断发展,风力发电技术也将进一步提升,为我们的生活带来更多便利和环保的选择。

风力发电机组概述

风力发电机组概述

风力发电机组概述风力发电机组的发电机按照发电机型式可分为笼型异步发电机、双馈异步发电机和永磁型同步发电机。

双馈异步风力发电机是目前应用最为广泛的风力发电机。

由定子绕组直连定频三相电网的绕线式异步发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。

双馈异步风力发电机是一种绕线式感应发电机,是变速恒频风力发电机组的核心部件,也是风力发电机组国产化的关键部件之一。

发电机本体主要由定子、转子和轴承系统组成。

为了避免由于潮湿、结露而对发电机造成损害,发电机绕组内埋有加热线圈,此外,在发电机内装有温度传感器,检测发电机绕组的温度和发电机轴承的温度。

风力发电机组或系统结构简图如图2-14所示。

图2-14 风力发电机组或系统结构简图1—联轴器;2—发电机;3—磁粉过滤器;4—弹性支承双馈异步发电机将定子、转子三相绕组分别接入独立的三相对称电源,定子绕组直接和电网连接,转子绕组通过变流器与电网连接,转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节,机组可以在不同的转速下实现恒频发电,满足用电负载和并网的要求。

由于采用了交流励磁,发电机和电力系统构成了“柔性连接”,即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流,精确地调节发电机输出电压,使其能满足要求。

变频器采用交—直—交的形式与电网连接,控制发电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态并随着风速的变化调节发电机的转速,进行能量交换。

发电机的转速范围是1000~2000r/min,同步转速是1500r/min。

电压频率和转子电流与转速差(实际转速和同步转速之差)相对应。

在正常情况下,异步发电机的转子转速总是略高或低于旋转磁场的转速(同步转速ns),因此称为异步电机。

转子转速n与旋转磁场的转速ns 之差称为转差,转差Δn与同步转速ns的比值称为转差率,转差率是表征异步发电机运行状态的一个基本变量。

定子电压等于电网电压,转子电压与转差率及堵转电压成正比,堵转电压取决于定子与转子的匝数比。

风力发电机组介绍

风力发电机组介绍
技术发展:随着技术的不断发展风能利用率得到了显著提高。目前高效的风力发电机组能够达 到90%以上的风能利用率。
提高途径:提高风能利用率的主要途径包括优化风力发电机组的设计、改善风力发电机组的运 行状态以及提高风能资源的品质等。
风能利用率:风能利用率越高发电效率越高 转换效率:发电机组的转换效率越高发电效率越高 运行稳定性:机组运行稳定性越高发电效率越稳定 维护保养:定期维护保养机组确保发电效率保持较高水平
PRT FOUR
定义:风力发电机 组在正常运行条件 下允许的最大输出 功率
单位:千瓦(kW)
影响因素:风速、 风向、风能利用 率等
意义:衡量风力发电 机组性能的重要指标 也是风力发电站设计 的重要依据
风能利用率:风能利用率是指风力发电机组利用风能的效率通常用百分比表示。
影响因素:风能利用率受到多种因素的影响如风速、风向、风力发电机组的设计和运行状态等。
作用:支撑机舱和叶片吸收机 组振动保持机组稳定运行
材质:通常采用钢材或混凝土 等材料
高度:根据风速和风向的不同 而有所差异一般较高
定义:用于控制风力发电机组运行的系统 功能:保证风力发电机组安全、稳定、高效地运行 组成:控制器、传感器、执行器等 重要性:是风力发电机组的重要组成部分直接影响其性能和可靠性
预防性维护:通过定期更换易损件、检查关键部件等方式预防潜在故障的发生延长风力发电机组的使用寿命
PRT SIX
风能资源丰富大型风力发电机组有利于提高能源利用效率 技术进步推动大型化发展如材料科学、制造工艺等方面的突破 降低度电成本提高市场竞争力 适应未来能源需求助力碳中和目标实现
全球海上风电 装机容量持续
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汇报人:
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PRT ONE

风力发电机简要介绍

风力发电机简要介绍

风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械,又称风车。

广义地说,它是一种以太阳为热源,以大气为工作介质的热能利用发动机。

风力发电利用的是自然能源。

相对柴油发电要好的多。

但是若应急来用的话,还是不如柴油发电机。

风力发电不可视为备用电源,但是却可以长期利用。

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。

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,因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。

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。

机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性,表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移,并且联轴器可阻止机械装置的过载。

另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型编辑本段风力发电机结构机舱:机舱包容着风力发电机的关键设备,包括齿轮箱、发电机。

维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。

机舱左端是风力发电机转子,即转子叶片及轴。

转子叶片:捉获风,并将风力传送到转子轴心。

风力发电机简要介绍

风力发电机简要介绍

风力发电机简要介绍风力发电机的主要部件是风机,风机中的叶片可以根据风速的改变而自动调整角度,以获取最大的风能。

当风吹过叶片时,叶片会转动,驱动风机内的发电机运转,从而产生电能。

电能经过传输线路输送到各个终端,供给家庭、工厂等用电设备使用。

随着环保意识的增强和清洁能源的需求不断提高,风力发电机作为一种可再生能源装置,受到了越来越多国家和企业的重视和投入。

风力发电机可以有效地降低碳排放,减少对化石燃料的依赖,同时也能够减少对自然资源的消耗,符合可持续发展的要求。

总的来说,风力发电机是一种清洁、可再生的能源装置,其利用风能来产生电力的方式不仅具有环保意义,同时也对于资源的节约和能源结构的优化都具有积极意义。

随着技术的不断发展和成熟,风力发电机将在未来发挥更加重要的作用。

风力发电机利用风能进行发电的原理,可以追溯到古代的风车。

但随着科技的发展,现代风力发电机已经经过多年的改进和创新,成为了一种高效、可靠的清洁能源发电装置。

风力发电机通常以大型的风机组成的风电场的形式出现,这些风机通常被布置在开阔的地区或大海上,以充分获取风资源。

风力发电机的叶片是其最关键的部件之一。

叶片的设计影响着风力发电机的转速和效率。

通常来说,叶片越长,产生的动能越大,因此大型风力发电机的叶片长度往往在几十米甚至上百米。

风力发电机的叶片通常可以根据风速的改变而自动调整角度,以确保叶片能够持续获取最大的风能。

此外,现代风力发电机还采用了一些先进的技术,例如空气动力学设计和复合材料的应用,以优化叶片的功率系数和减轻重量。

风力发电机内的发电机部分则是将风机转动的动能转化成电能的核心。

通常采用的是同步发电机或异步发电机,风机的转动会带动转子旋转,从而产生交流电。

同时,风力发电机的控制系统也是必不可少的,它可以监测风速和方向,调节叶片的角度,以保证风力发电机的安全稳定运行。

风力发电机的机舱和塔架则承载着整个风机的负载和保护零部件。

机舱内包括发电机、传动系统、控制器等重要部件,并配有冷却系统、加热系统等设备以确保设备在各种环境条件下能够正常运行。

风力发电机简要介绍

风力发电机简要介绍什么是风力发电机风力发电机是一种利用风能来产生电能的装置。

它是一种可再生能源技术,通过转换风的动能为机械能,再通过发电机将机械能转换为电能。

风力发电机通常由塔架、机舱和叶轮等组成。

风力发电机的工作原理风力发电机主要通过以下几个步骤来产生电能:1.风通过叶片旋转风轮:当风流经风轮的叶片时,叶片会受到风力的作用而旋转。

叶片的数量和形状根据设计来确定,可以最大程度地捕捉风能。

2.旋转风轮带动发电机:旋转的风轮与发电机相连,通过传动装置将风轮的机械能转换成转子槽中的磁能。

3.电能产生和输送:通过发电机的转子槽中的磁能感应出电流,将机械能转化成电能。

这些电能经过电缆输送到变电站,最终供电给电力网络。

风力发电机的类型目前,有几种不同类型的风力发电机,主要分为以下几类:1.桨叶式风力发电机:桨叶式风力发电机是最常见的一种类型。

它使用大型桨叶,通过风力使其旋转,并将机械能转换为电能。

桨叶式风力发电机通常由三个或更多的桨叶组成,这些桨叶通过桨叶轴与发电机相连。

2.垂直轴式风力发电机:与桨叶式风力发电机不同,垂直轴式风力发电机的主轴是垂直的,而不是水平的。

它的结构较为简单,可以适应不同的风向。

垂直轴式风力发电机通常用于城市区域或其他需要紧凑型发电机的场合。

3.带桨叶的风力发电机:这种类型的风力发电机结合了桨叶式和垂直轴式风力发电机的优点。

它具有更高的效率、更大的容量和更稳定的功率输出。

风力发电机的优势和挑战优势•可再生能源:风是一种可再生的能源,不会耗尽。

使用风力发电机可以减少对传统能源的依赖。

•环保:风力发电过程中不排放任何温室气体和污染物,对环境影响较小。

•可分布式布置:风力发电机可以分布式地布置在各个地点,不需要集中在一个地方,从而减少输电损失。

挑战•高成本:建造、安装和维护风力发电机的成本较高,尤其是对于海上风力发电机。

•受风速限制:风力发电机的输出功率与风速的关系密切,当风速过低或过高时,发电机效率会受到影响。

介绍风力发电

介绍风力发电
风力发电是利用风的动力将风能转化为电能的一种可再生能源发电方式。

风力发电利用风机(又称风力发电机组或风力涡轮机)将风能转化为机械能,然后通过发电机将机械能转化为电能。

风力发电具有无污染、无排放、可再生等优点。

风力发电的核心设备是风机,一般由叶片、母线、塔架、传动系统、控制系统等组成。

风机的叶片采用空气动力学设计,能够将风能转化为机械能。

通过风机的传动系统,将叶片的旋转运动传送给发电机,进而转化为电能。

发电机将机械能转化为电能后,将电能输送到输电系统中储存或供电。

风力发电的优点包括:1.能够由自然资源驱动,无需依赖石油、煤炭等有限资源;2.不产生温室气体和其他污染物,对环境友好;3.能够分散布局,减少能源传输的损耗;4.具有较高的可
再生性,能够持续供应电力。

然而,风力发电也存在一些挑战和限制。

首先,风力发电受到风速和风向的影响,风力不稳定会导致发电量波动。

其次,风力发电需要大面积的土地和相对开阔的场地,这在一些地区可能受到限制。

此外,风力发电的成本相对较高,需要投入较多的资金和资源。

总体而言,风力发电是一种具有潜力的可再生能源发电方式,可以为能源供应提供一定的解决方案,同时也需要进一步研究和发展,以克服其面临的挑战和限制。

风力发电机

风力发电机概述风力发电机是一种利用风能转化为电能的设备。

通过将风能转换为机械能,再通过发电机将机械能转换为电能,实现电力的产生。

风力发电机是可再生能源的一种,具有环保、经济等优势,越来越受到人们的重视和推广。

本文将介绍风力发电机的工作原理、类型以及一些相关的技术和发展趋势。

工作原理风的利用风力发电机通过利用自然的风能进行发电。

风是地球上大气层中气体的一种运动形式,具有动能。

当风经过风力发电机的叶片时,风的动能会转移到叶片上,导致叶片旋转。

这种旋转运动可以通过一个发电机转换为电能。

风力发电机的组成风力发电机一般由以下几个主要部分组成:1.风机叶片:负责将风能转化为机械能的关键部分。

一般采用三片或更多片的叶片设计,叶片材质通常为玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料。

2.发电机:将叶片转动的机械能转换为电能的关键部分。

发电机一般采用永磁发电机或异步发电机,具有高效率和稳定性。

3.控制系统:包括风向传感器、风速传感器和电控装置等,用于检测风向风速并控制风力发电机的启动、停止以及叶片角度的调整。

4.塔架:支撑整个风力发电机的结构,通常采用钢铁材料,高度可以根据需要进行调整。

主要类型按轴向划分根据轴线的不同,风力发电机可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。

1.水平轴风力发电机:叶片与主轴安装在一个平面上,常见的形式为三叶片结构。

水平轴风力发电机具有效率高、动力输出稳定等优点,适用于大型的商业运营。

2.垂直轴风力发电机:叶片与主轴安装在一个垂直平面上,常见的形式为带翼的螺旋状结构。

垂直轴风力发电机具有启动风速低、适应性强等优点,适用于小型家庭或农村使用。

按功率规模划分根据功率规模的不同,风力发电机可分为小型风力发电机、中型风力发电机和大型风力发电机。

1.小型风力发电机:功率通常在几十瓦到几千瓦之间,适用于家庭、农村或偏远地区的电力供应。

2.中型风力发电机:功率通常在几千瓦到几十万瓦之间,适用于工业园区、农田灌溉等中等功率需求场景。

风力发电机相关介绍

风力发电机相关介绍风力发电机是一种利用风能转化为电能的设备。

它通过风轮的旋转来驱动发电机发电。

风力发电机是可再生能源的一种重要形式,具有环保、可持续等诸多优点。

风力发电机的核心部件是风轮。

风轮通常由数片叶片组成,叶片的形状和尺寸设计得非常精确,以最大程度地捕捉风能。

当风吹过风轮时,叶片受到气流的冲击,开始旋转。

风轮的旋转速度越快,所产生的电能也就越多。

风力发电机的机械转动能量需要转化为电能,这就需要通过发电机来实现。

发电机一般采用电磁感应原理,即利用导体在磁场中运动时产生感应电流的现象。

风力发电机的风轮通过传动装置将转动能量传递给发电机,使其产生电流。

这些电流经过整流装置后,变成直流电,再经过逆变器转换为交流电,最终供给给电网使用。

风力发电机需要选择适合的场地来进行安装。

一般来说,风力资源丰富、风速稳定的地方更适合建设风力发电站。

此外,风力发电机的安装高度也非常重要。

较高的安装高度可以获得更强的风力,从而提高发电效率。

风力发电机的使用还面临一些挑战和限制。

首先,风力资源是不稳定的,风速随时会发生变化。

这就需要风力发电机具备一定的控制系统,能够根据风速的变化自动调整叶片的角度,以保持最佳的发电效率。

其次,风力发电机在运行时会产生一定的噪音和振动。

因此,在选择安装地点时,需要考虑到周边的环境和居民的需求。

尽管存在一些挑战,但风力发电机作为一种清洁能源的形式,仍然具有巨大的发展潜力。

随着技术的进步和成本的降低,风力发电机的装机容量越来越大,发电效率也越来越高。

未来,风力发电机将继续发挥重要作用,为人类提供更多的清洁能源。

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风力发电机简述日益加剧的世界能源危机和环境恶化问题,迫使人类在能源使用方式和能源使用类型选择上做出改变。

节能减排、开源节流,发展低碳化经济等一系列体现环境友好的政策陆续出台。

在世界范围内掀起了以保护环境,促进人类可持续发展为特征的新能源产业运动。

其中,以风能为能源来源的风力发电产业在近期发展迅速,成为新能源产业里发展最具产业性、系统性、商业性的产业。

本文将简要介绍风力发电机的发展历史和水平轴风力发电机原理与技术。

一、风力发电概念1.1相关概念风能是指:地球表面大量空气流动所产生的动能。

由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。

简单地说,风能就是“风" 所蕴藏的能量。

由定义可以知道它包含六层含义:第一,风能是太阳能的一种形式;第二风能是一种动能;第三风能的分布是全球性的;第四,风能是一种自然界本身自有的既存的能量形式;第五,是不排放污染物的清洁能源;第六,是可以再生的能源。

对风能进行界定最重要的结论莫过于其是一种可利用的清洁的资源。

亦即,风能是可以持续利用的与自然环境“友好”的自然资源。

风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式,其中以风力发电为主要的利用方式。

以风能作动力其实就是利用风的运动带动机械装置实现人类生产和生活目的。

风力发电则是将风的动能转化成电能的形式。

风力发电机也就是将风能转化成电能的装置。

1.2 风能利用的优势风能利用具有巨大的优势,主要表现在以下几点:(1)风力资源非常丰富;(2)风力资源是清洁型,节约型能源;(3)风能是一种便宜的能源;(4)风能对土地的占用率极小;(5)风能非常安全;(6)内陆地区的风能利用能带来更好的经济效益;(7)风能利用的巨大优势;(8)风能技术有广泛的适用性;(9)风能技术对于发展中国家来说是比较理想的;(10)风能的利用是一种先进技术的利用;(11)风能的发展增加就业机会;(12)风力发电机有非常好的可靠性。

1.3 风能利用的局限虽然风能是一种可以利用的自然界白生能源,但其自然属性不因人类的科技技术能力的提升的而有改变,人类对风能的利用只是在无限的了解其自然属性。

因其自然属性之下生成的利用风能困难的表现:第一,时间与地点相异的条件下,太阳辐射强弱不一导致气压差大小的多变,因而使得风的流动快慢不一,表现在:风速不稳定,产生的能量大小不稳定,这种不稳定性是人力无法改变的。

第二,太阳辐射的“全球性”反而成为了风能利用的极大限制因素。

地球表面的地貌状况是千变万化的,太阳辐射产生的气流运动因地理状况而存在差异。

适合人类生存的地理环境不一定会有丰富的风能,且一般情况下风能资源丰富的地区是不适合人类聚居的。

故而风能全球性分布的价值性因风能自然属性与人类社会发展相冲突大打折扣。

相对于风能不稳定产生的不利益因素来说,风能蕴藏区的分布与人类社会发展的矛盾性在很大程度上是可以解决的。

除此之外,人类自身的智力局限性也影响到风能的利用。

表现在:科技水平的发展还不足以完全驾驭风能,利用风能的设备还不足以将风能的不稳定性的难点克服,所以能源转换率低。

风能利用的科技技术还不是相当的纯熟。

二、风力发电机发展历史自十九世纪末至二十世纪六十年代末,一些国家对风能资源的开发,尚处于小规模的利用阶段。

1888年美国电力工业奠基人之一Charles F. Brush安装了被现代人认为是第一台自动运行且用于发电的风力机。

图2.1 Charles F. Brush和其开发的风力机1890年丹麦的拉库尔研制成功了风力发电机,1908年丹麦已建成几百个小型风力发电站。

世界上第一个风力发电期刊《Journal of Wind Electricity 》也是由PoullaCour创立的。

图2.2拉库尔(右)及其风机1918年,丹麦约有120个地方公用事业拥有风力发电机,通常的单机容量是20-35kW,总装机约3MW。

这些风电容量当时占丹麦电力消耗量的3%。

丹麦对风力发电的兴趣在随后的若干年逐渐减退,直到二次世界大战期间出现供电危机为止。

在二次世界大战期间,丹麦工程公司F.L.Smidth(现在是水泥机械制造商)安装了一批两叶片和三叶片的风机。

丹麦风机制造商已经生产出了两叶片的风机,尽管所谓的“丹麦概念”是三叶片的风机。

所有这些风机(与它们的前辈一样)发的是直流电。

这些三叶片F.L.Smidth 风机于1942年安装在Bobo岛,它们看起来很象“丹麦”风机。

这些风机是风-柴系统中的一部分,给小岛供电。

1951年,这些直流发电机被35kW的交流异步发电机取代,如此一来,第二台生产交流电的风机问世了。

图2.3F.L.Smidth两叶片和三叶片风机1957年200kW Gedser风力发电机安装在丹麦Gedser海岸,三叶片带有电动机机械偏航、交流异步发电机、失速型风力机,是现代风力发电机的设计先驱。

创新的200KW Gedser 风力发电机在1956-57年由Johannes Juul为SEAS电力公司建成,风机安装在丹麦南部的Gedser海岸。

三叶片,上风向,带有电动机械偏航和异步发电机的风力发电机是现代风力发电机的设计先驱。

这台风力机是失速调节型风力机,Johannes Juul发明了紧急气动叶尖刹车,在风机过速时通过离心力的作用释放。

基本上,现代失速型风力发电机上使用着相同的系统。

这台风力发电机,在随后的很多年中一直是世界上大的。

它在无需维护的情况下,运行了11年。

风力机的机舱和叶轮现在在丹麦电力博物馆中展出。

图2.4Gedser 200kW风机发电机在1973年第一次石油危机后,几个国家起对风能的兴趣重新点燃。

在丹麦,电力公司立即把目标放在的制造大型风力发电机上,德国、瑞典、英国和美国也紧跟其后。

1979年,他们安装了两台630KW风力发电机,一台是桨矩控制的,另一台是失速控制的。

1973年的石油危机之后,风力发电发展的到一些国家政府大力支持,风力发电由小型逐渐向大中型发展。

80年代后,由Geders风力发电机改良的古典三叶片、上风向风力发电机设计在激烈的竟争中成为商业赢家。

Tvind2MW,叶轮直径54米,同步发电机通过电力电子设备与电网相连。

90年代后开始进入现代风力发电技术,600kW-750kW风力发电机组以及兆瓦级风力发电机组。

三、风力发电机的分类1.、按主轴与地面的关系分为水平轴风力发电机组合垂直轴风力发电机组。

2.、按功率调节方式可分为定桨距风力发电机、变桨距风力发电机和主动失速风力发电机。

定桨距风机:桨叶于轮毂固定连接,桨叶的迎风角度不随风速而变化。

依靠桨叶的气动特性自动失速,即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本恒定。

变桨距调节:风速低于额定风速时,保证叶片在佳攻角状态,以获得大风能;当风速超过额定风速后,变桨系统减小叶片攻角,保证输出功率在额定范围内。

主动失速调节:风速低于额定风速时,控制系统根据风速分几级控制,控制精度低于变桨距控制;当风速超过额定风速后,变桨系统通过增加叶片攻角,使叶片“失速”,限制风轮吸收功率增加。

3、按传动形式可分为高传动比齿轮箱型、直接驱动型和中传动比型。

高传动比齿轮箱型:风轮的转速较低,通常达不到发电机发电的要求,必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现,故也将齿轮箱称之为增速箱。

直接驱动型:应用多极同步风力发电机可以去掉风力发电系统中常见的齿轮箱,让风力发电机直接拖动发电机转子运转在低速状态,这就没有了齿轮箱所带来的噪声,故障率高和维护成本大等问题,提高了运行可靠性。

中传动比齿轮箱(半直驱)型:这种风机的工作原理是以上两种形式的综合。

中传动比型风力机减少了传统齿轮箱的传动比,同时也相应地减少了多极同步风力发电机的极数,从而减小了发电机的体积。

4、按发电机驱动方式可分为固定转速的异步发电机组型、双馈异步发电机组型和永磁直驱同步发电机组型。

四、水平轴风力发电机的结构水平轴风力发电机由叶轮,机舱和塔架等组成,具体结构如图4.1所示。

图4.1水平轴锋利发电机结构图中,1-叶片;2-轮毂;3-机舱;4-叶轮轴与主轴连接;5-主轴;6-齿轮箱;7-刹车机构;8-联轴器;9-发电机;10-散热器;11-冷却风扇;12-风速仪和风向标;13-控制系统;14-液压系统;15-偏航驱动;16-偏航轴承;17-机舱盖;18-塔架;19、变桨距部分。

4.2 风轮4.2.1风轮的结构风轮是风力机最重要的部件,它是风力机区别于其它动力机的主要标志。

风轮的作用是捕捉和吸收风能。

并将风能转变成机械能。

再由风轮轴将能量送给传动装置。

风轮由叶片,轮毂和风轮轴组成,具体如图4.2.1。

图4.2.1风轮的组成图4.2.2风轮捕获风能的功率以水平轴升力型风力机的风轮为例(下图)来说明风轮功率的计算。

图4.2.2如图4.2.2,风以速度V吹向风轮时,风轮转动。

设旋转着的风轮其扫掠面积为A,空气密度为,在1 s中内流向风轮的空气所具有的动能为N v=12mV3=12ρAV3若风轮的直径为D ,则N v=1ρAV3=1πD4V3=πD2ρV3这些风能不可能全部被风轮捕获。

风轮捕获风能并将之转换成机械能.再由风轮轴输出的功率为N(称之为风轮功率)。

它与之比,称为风轮功率系数(或风能利用系数),用C p表示,即C p=NN v=Nπ8D3ρV3N=πρD2V3C p式中C p的值为0.2~0.5。

因此,当风轮大小、工作风速一定时,应尽可能提高值,以增大风轮功率。

这是从事风能开发利用的科技人员追求的主要目标之一。

4.3齿轮箱齿轮箱是风力发电机组关键零部件之一。

由于风力机工作在低转速下,而发电机工作在高转速下,为了实现风力机和发电机的匹配,采用增速齿轮箱。

按传统类型,齿轮箱可分为原著齿轮箱、行星齿轮箱和互相组合的齿轮箱。

按传动的级数可分为单级齿轮箱和多级齿轮箱。

按照传动的方式可以分为:展开式,分流式,同轴式以及混合式。

4.4 调速装置自然界的风速经常变化。

风轮的转速随风速的增大而变快,发电机的输出电压、频率、功率也增加;当风轮的转速超过额定值时,有可能影响机组的使用寿命,甚至造成设备的毁坏。

为使风轮能以一定的转速稳定地工作,风力发电机组上设有调速装置。

调速装置是在风速大于设计额定风速时才起作用因此,又被称为限速装置。

当风速增至停机风速时,调速装置能使风轮顺桨(风向与风轮旋转平面平行)停机。

五、风电场的选址与布局5.1风能资源评估风能资源的精确评估以大量准确的风参数为前提,如风速、风向、温度等,利用定性或定量的方法,通过对风速频率分布、风向分布和风速随时间的变化规律研究,得出风能资源评价的一系列指标。

风能资源评估方法有两种:(1)统计方法。

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