风力发电机组结构原理及技术
风力发电构造及原理
风力发电构造及原理
风力发电是一种利用风能将风轮转动，进而驱动发电机产生电能的方法。
风力发电主要由以下几个构造组成：
1. 风轮：也称风能转换装置，是将风能转化为机械能的装置。
风轮通常由多个叶片组成，具有较大的面积，可以更好地捕获风能。
风轮形状一般为高度弯曲的螺旋状，以提高风能转换效率。
2. 风轮轴：连接风轮和发电机的轴道，负责传递风能转换的机械能。
3. 发电机：将机械能转化为电能的装置。
当风轮转动时，风轮轴会带动发电机转动，发电机中的磁场和线圈之间的相对运动产生电流，从而产生电能。
4. 控制系统：用于监测和调节风力发电机组的运行状态。
控制系统能够根据风速和发电机负荷情况，自动调整风轮的转速和方向，以确保风力发电机组的安全运行和发电效率。
风力发电的原理是通过将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能。
当风流通过风轮时，风轮会受到风力的作用而旋转。
风轮上的叶片被风力推动，使得整个风轮转动。
风轮转动的机械能通过风轮轴传递给发电机，发电机将机械能转化为电能。
发电机通过磁场和线圈之间的相对运动产生交流电，经过整流等处理后，最终输出为可用的电能。
风力发电车知识大全
风力发电车知识大全一、风力发电原理风力发电是利用风能驱动风力发电机组转动，进而驱动发电机产生电能的过程。
风能是一种可再生能源，具有清洁、绿色、可持续的优点。
风力发电的基本原理可以归纳为以下几点：1.风的动能驱动风力发电机组转动；2.风力发电机组将机械能转化为电能；3.发电机产生的电能通过电力电子装置整流、逆变等处理后，供给负载使用。
二、风力发电机组构造风力发电机组主要由风轮、齿轮箱、发电机、塔筒等组成。
其中：1.风轮：由叶片和轮毂组成，是风力发电机组中的重要部分，用于捕捉风能并传递给发电机；2.齿轮箱：将风轮的机械能转化为高速旋转的机械能，再传递给发电机；3.发电机：将机械能转化为电能；4.塔筒：支撑整个机组，并可以通过控制偏航系统来追踪最佳风向。
三、风力发电影响因素风力发电的影响因素主要包括风速、风向、温度、湿度、气压等。
其中，风速是最重要的因素之一，因为风速的大小直接决定了风力发电机组的功率输出。
此外，其他因素也会对风力发电产生影响，例如风向不稳定、温度变化等。
四、风力发电优势与局限风力发电具有以下优势：1.可再生能源：风能是一种无尽的可再生能源，与化石能源相比，具有更少的污染和更低的碳排放；2.绿色环保：风力发电不会产生有害物质排放，对环境友好；3.降低能源成本：随着技术的进步和规模效应的显现，风力发电的成本逐渐降低，成为更具竞争力的能源形式；4.灵活性强：风力发电设备可以灵活布置，适应不同的地形和气候条件。
然而，风力发电也存在一些局限：1.风速不稳定：风速的不稳定导致风力发电的电力输出波动较大，对电网稳定运行带来一定挑战；2.地理位置限制：适合建设风力发电的地理位置需要一定的资源条件，如丰富的风能资源和合适的地理环境；3.初始投资成本高：建设风力发电站需要较大的资金投入，包括设备购置、安装、运输等费用。
五、风力发电发展现状与趋势近年来，全球风力发电发展迅速，特别是在欧美国家，风电已成为重要的能源形式之一。
简述风力发电的基本原理
风力发电的基本原理概述风力发电是一种利用风能转换成电能的可再生能源技术。
它通过捕捉风力和驱动涡轮机，将机械能转换为电能。
风力发电是一种清洁、环保和可持续发展的能源选择，具有广阔的应用前景。
这篇文章将详细介绍风力发电的基本原理及其工作过程。
风力发电的基本原理风力发电利用风的动能转换为机械能，然后再转换为电能。
其基本原理如下： 1. 风力捕捉：风力发电依赖于风的存在。
当气流中的风速超过一定阈值时，风能可以被有效地捕捉。
通常在具有较高平均风速的地区布置风力发电机组或风力发电场。
2. 涡轮机驱动：国际上广泛应用的风力发电机组主要是利用涡轮机来收集风能。
涡轮机内部包含多个叶片，当风力吹向涡轮机时，叶片被迫转动。
3. 机械能转化：涡轮机转动带动发电机转子转动。
这种机械转换过程将风能转化为机械能，使发电机内部的转子产生旋转。
4. 电能产生：转子旋转会激发发电机内部的磁场，产生感应电流。
通过电磁感应原理，机械能转化为电能。
最终，通过变压器将发电机产生的低电压输送到变电站，并转变为高电压以便输送到电网。
风力发电的工作过程风力发电的工作过程包括以下几个主要步骤：步骤1：风的捕捉风力发电需要选择具有足够风资源的地点进行建设。
通常在海岸线、高山地带或平坦的荒野地区设置风力发电场。
这些地区的风速相对较高，能够为发电机组提供足够的风能。
风力发电机组的数量和布局应该考虑到地形、风向和地表覆盖情况等因素。
步骤2：风能转换当风的速度达到一定阈值时，涡轮机内的叶片就会开始旋转，进而转动涡轮机。
涡轮机通常采用水平轴或垂直轴设计。
水平轴涡轮机是目前应用最广的设计，其中叶片垂直于地面，通过主轴连接到发电机。
叶片的数量和大小根据风场设计和风速变化情况进行确定。
步骤3：机械能转化涡轮机转动带动发电机转子转动，机械能转化为电能。
发电机内部的转子由电磁铁芯、线圈和永磁体组成。
当转子旋转时，它将产生电磁感应，使得线圈中的电流产生变化。
这个电流通过导线传输到变压器。
风力发电机组构造及工作原理
风力发电机组构造及工作原理风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置，它在现代可再生能源领域起着重要的作用。
本文将详细介绍风力发电机的构造以及其工作原理。
一、构造风力发电机由以下几个主要部件组成：1. 风轮/叶片：风轮是风力发电机的核心部件，通常由三个或更多的叶片组成。
这些叶片通过捕捉到的风能转化为机械能。
2. 主轴和发电机：主轴将风轮的旋转运动转变为发电机的旋转运动。
发电机通过旋转运动将机械能转化为电能。
3. 塔架：塔架是支撑风力发电机的结构，通常由钢铁或混凝土建造而成。
塔架的高度取决于风力发电机的设计和布置。
4. 控制系统：控制系统负责监测和调节风力发电机的运行。
它可以根据风速和电网需求来调整发电机的负载和转速。
二、工作原理风力发电机的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 捕捉风能：当风吹过风轮时，风轮的叶片会受到风力的作用而旋转。
风轮的设计使得风能尽可能地转化为机械能。
2. 传输机械能：通过主轴，机械能从风轮传输到发电机。
主轴的旋转使发电机内部的线圈和磁场相互作用，产生感应电流。
3. 转化为电能：感应电流通过电路传输到变流器或逆变器，进一步将其转换为适合电网输入的交流电能。
4. 电网连接：通过输电线路，发电机产生的电能连接到电网中，为用户供电。
控制系统负责监测电网的需求，并调整发电机的负载和转速。
三、优势和挑战风力发电机有许多优势，包括：1. 可再生能源：风能是一种可再生能源，与化石燃料相比无排放，对环境友好。
2. 多样化的规模：风力发电机可以根据需求进行大规模或小规模的布置，适用于不同地理区域和用途。
然而，风力发电机也面临一些挑战：1. 依赖风能：风力发电机需要稳定的风能才能运行，因此在风量不稳定的地区可能发电效率较低。
2. 空间需求：风力发电机需要一定的空间来布置，这在有限的城市环境中可能存在限制。
结论风力发电机是一种重要的可再生能源装置，利用风能转化为电能。
通过了解其构造和工作原理，我们可以更好地理解风力发电机的运行原理。
风力发电机的构造及工作原理_风能发电的原理
风力发电机的构造及工作原理_风能发电的原理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。
下面一起来看看小编为大家整理的风力发电机的构造及工作原理，欢迎阅读，仅供参考。
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。
现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。
轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。
低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。
在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。
轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。
高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。
它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。
发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。
在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。
偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。
偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。
通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。
电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。
为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热)，该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。
液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。
冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。
此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。
一些风力发电机具有水冷发电机。
塔：风力发电机塔载有机舱及转子。
通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。
现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。
风力发电机结构和原理
风力发电机结构原理杜容熠太阳辐射到地球的热能中有约2％被转变成风能，全球大气中总的风能量约为1014MW（10亿亿千瓦）。
其中可被开发利用的风能理论值约有3.5×109MW（3.5万亿千瓦），比世界上可利用的水能大10倍。
把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。
风力发电机一般有叶轮、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。
风力发电机的工作原理比较简单，叶轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为叶轮轴的机械能，发电机在叶轮轴的带动下旋转发电。
1．风力发电原理：1.1 风能的概念：风能：空气因为太阳能辐射，造成压力差，而发生运动的动能称为“风能”,风能的计算公式为：E＝0.5ρsV³式中: E－风能（W）ρ－空气密度（kg/m3）S－气流截面积（m2)V－风速（m/s)风能密度（W）：单位时间内通过单位面积的风能，W＝0.5ρV³。
有效风能密度：指风机可利用的风速范围内的风能密度（对应的风速范围大约是3～25m/s)。
1.2 风能发电的动力学原理风力发电采用空气动力学原理，并非风推动叶轮叶片，而是风吹过叶片形成叶片正反面的压力差，这种压力差会产升力，令叶轮旋转并不断横切风流。
该原理类似于飞机上升时的原理，空气通过机翼，产生向上的升力和向前的阻力。
如果将一块薄板放在气流中，则在沿气流方向将产生一正面阻力F D和一垂直于气流方向的升力F L其值分别由下式确定L：F D=0.5CdρSV2F L=0.5C LρSV2式中：CD－阻力系数C－升力系数L S－薄板的面积ρ－空气的密度阻力型叶轮V －气流速度如果把薄片当作叶片，将其装在轮毂上组成叶轮，那么风的作用力旋转中心线就会使叶轮转动。
由作用于叶片上的阻力FD而使其转动的叶轮，称为阻力型叶轮；而由升力FL而使其转动的叶轮，称为升力型叶轮。
目前为止现代风力机绝大多数采用升力型叶轮。
2．风力发电机的组成部分及特点：2.1 叶轮叶轮是将风能转化为动能的机构，风力带动风车叶片旋转，再通过齿轮箱将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
风电机组工作原理及结构
风电机组工作原理及结构
概述：
随着清洁能源的发展，风力发电逐渐成为一种重要的可再生能源。
风电机组是将风能转化为电能的关键设备。
本文将介绍风电机组的工作原理及其结构。
一、工作原理：
风电机组的工作原理可以简单地描述为将风能转化为电能的过程。
具体来说，风能通过风轮转动传递到发电机，通过发电机的转动产生交流电能。
1. 风轮：
风轮是风电机组的核心组件，也称为风力涡轮机。
其作用是将风能直接转化为机械能。
风轮通常由数片叶片组成，可以根据所在地区的风能特征和设计要求来确定叶片的数量和形状。
当风刮过叶片时，叶片会因风压力的作用而转动，进而驱动传动系统。
2. 传动系统：
传动系统是连接风轮和发电机的重要部分。
其作用是将风轮产生的转动力矩转化为转速和转向适合于发电机的机械能。
传动系统通常包括齿轮箱、扭矩支撑装置等。
齿轮箱由一组齿轮组成，通过合理设置齿轮的大小和布局，可以实现风轮与发电机之间的匹配。
3. 发电机：
发电机是将机械能转化为电能的关键组件。
风电机组中常用的发电机有同步发电机和异步发电机两种。
- 同步发电机采用恒速运行，其转速与电网的基准频率一致。
因此，在风速变化时，需要通过调节传动系统来保持发电机的转速恒定。
同步发电机具有较高的效率和较好的稳定性，但需要额外的调速系统来控制电流输出。
- 异步发电机通过变频器控制转速，可以实现风速变化时的自动调节。
它具有较低的成本和较好的适应性，但在部分负载或低负载情况下，效率较低。
二、结构：。
《风力发电机概述》课件
风能的转换受到风速、风向、地形、气候等多种因素的 影响，需要合理选址和设计才能实现高效的风能转换。
风力发电机的工作流程
风车叶片旋转
当风吹过风车叶片时，叶片受到风的压力而 旋转。
发电机发电
传动系统
叶片的旋转通过传动系统传递到发电机转子 ，使转子转动。
发电机转子的转动产生电流，经过整流和变 压后输出电能。
噪音和视觉污染
大型风力发电机组在运行过程中会产生噪音，对周围居民 的生活产生影响，同时其庞大的结构和旋转的叶片也会对 景观造成一定程度的视觉污染。
维护和管理难度
风力发电机组通常安装在偏远地区，维护和管理难度较大 ，需要专业的技术和设备支持。
风力发电的未来发展
技术进步
随着科技的进步，风力发电机组的设计和制造技术将不断改进，提高 发电效率和降低成本。
家庭小型风力发电机
家庭小型风力发电机是一种适 合家庭和小型企业使用的风力
发电机。
家庭小型风力发电机通常采用 垂直轴或水平轴设计，利用小
型涡轮机产生电能。
家庭小型风力发电机具有较低 的安装和维护成本，能够满足 家庭和小型企业的电力需求。
家庭小型风力发电机的发电量 较小，通常用于补充电网供电 或为独立电力系统提供电力。
交通设施
在高速公路、铁路等交通设施中，可以利用 风能资源建设风力发电设施，为交通设施提 供辅助电力。
D
风力发电机的工作原理
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风能转换原理
01
风能转换原理
风力发电机利用风的动力，通过风车叶片的旋转驱动发 电机转子的转动，从而将风能转换为电能。
02
风能的特点
风能是一种清洁、可再生的能源，具有分布广泛、能量 密度低、不稳定等特点。
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风力发电机原理
一台2MW的风电机叶片半径在40米左右。在普通空气密度下，温度 10°C，风速6米/秒（= 21 km/h）的情况下，风电机的功率是780KW 。在这个风速下，每秒流经风电机的空气是43吨。其中所蕴含的能量 相当于一辆小型货车（2.5吨重）开90公里/小时的时候，或者一台小 轿车（700公斤）开170公里/小时的时候的能量。
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能量和功率
空气的质量
空气密度随着空气压力的增大而增大，随着温度的升高而减小：
• 冷空气比热空气密度大（热气球升空就是利用的这个原理）。在普通大气压力和20°C 温度的条件下每立方米空气的质量是 1.204 kg ；在 -10°C 的温度下，每立方米空气重 1.342 kg，比常温下重了11%。 也就是说，同样的风速同样的风电机，-10 °C冷风比 20 °C热风能够多产生11%的电能。
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时间安排
12日
08:30 – 09:30
介绍
风力发电机原理、发展
空气动力学原理
风力发电机发展历史
09:30 – 10:00
休息
10:00 – 11:30
风力发电机分类
各类风力发电机的特点
14:00 – 15:00
风力发电机结构及主要部件
15:00 – 15:30
休息
15:30 – 17:00
A small irrigation pump could be driven by a savonius windmill at a wind velocity of 3 m/s or more. Energy conversion efficiency is a maximum of 0.05 at a tip speed ratio of 0.25. Torque coefficient decreases at a tip speed ratio of 0.25 or over.
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Savonius风力机
A small irrigation pump could be driven by a savonius windmill at a wind velocity of 3 m/s or more. Energy conversion efficiency is a maximum of 0.05 at a tip speed ratio of 0.25. Torque coefficient decreases at a tip speed ratio of 0.25 or over.
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Drag-type turbines
Ref: www.ifb.uni-stuttgart.de/~doerner/edesignphil.html
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古波斯的风力机
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阻力型风力机
1922年，芬兰工程 师 S. J. Savonius发 明了 Savonious风机
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阻力型风力机
阻力与下面的参数成比例关系：
风速 U 的平方 切割面积 A 该面积的阻力系数 CD 空气密度 ρ
FD
1 CD [ 2
(U
r)2
A]
•阻力系数CD (D是英语里“阻力”的第一个字母) 。这个值是用来表 示某个物体对空气形成阻力的大小的，可以在风洞里进行测定。 •CD值越小，空气阻力也就越小。比如一个圆盘横向对风的 CD值大 约是1.11，而方盘大约是1.10，球体大约是0.45。 •在汽车工业中，工程师们都在研究如何将汽车的CD值变的更小，这 样汽车在行进时的阻力就会最小化。比如丰田的Prius的 CD值是0.26 ，而大众的Golf CD是0.325
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两天课程的最低目标：
了解风力发电基本原理、风电机的主要结构和 几个基本概念。
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风力发电机原理
风中蕴含的能量
风电机将风的动能转化为机械能并进而转化为电能。从动能到机械能的转化是通过叶片 来实现的，而从机械能到电能则是通过发电机实现的。
动能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E 1 mv2 1 Adsv2
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阻力型风力机
风杯风速仪也是利用阻力原理来实现的。风杯风速计上风杯的CD-值 分别是1.33和0.33（迎风时和背风时）。风杯迎风时的阻力要比背风 时的阻力大很多，所以风杯风速计才会迎风旋转。 通过阻力定律来运动的转子无法转动的比风速更快（增速值小于1）， 属于亚风速转子。这种转子能量损失较大，功率系数（流体动力学上 的作用参数）非常小。（波斯风车大概0.17，风杯风速计大概0.08）
风力发电机齿轮箱
齿轮箱结构特点、发展趋势和常见故障
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时间安排
13日 08:30 – 09:30 09:30 – 10:00 10:00 – 11:30
14:00 – 15:00
15:00 – 15:30 15:30 – 17:00
风力发电机偏航系统 休息 风力发电机液压系统和刹车结构 风力发电机的控制和安全系统 风力发电机的塔架和基础 塔架种类、基础设计特点 休息 风电机特性及环境影响 功率特性、噪声特性、风电机对环境影响
风力发电机组技术
风电场中，高级工程技术及管理人员培训班 2008年9月12日
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吴金城：浙江风电公司副总经理
1992：Bonus合作生产120千瓦风电机 1993：参加200千瓦风力发电机研制 1994：浙江风电公司
NTK550千瓦、Micon600千瓦、V42、D4、V52－V80 250千瓦、750千瓦风电机
当风速达到18米/秒（= 65 公里/小时）的时候，每秒流经风电机的空 气大约是110吨。风速增长到3倍，但风的功率却要增长到3的3次方倍 ，也就是27倍。这个时候风的功率大约是21兆瓦。
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基本原理
Pmech v v1
空气是不可压缩的，高速气流 减慢后必然扩散。
v2
A1 A
A2
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基本原理
动能: 风能: 风电机吸收的能量:
E 1 mv2 1 Adsv2
2
2
Pw
1 2
Av3
Pw
1 2
A1v13
A2v23
Max Pw ?
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将风能转化为机械能
升力型和阻力型风力机
风会对切割它移动方向上的任意面积A 形成一个力，这个力就是阻力。 阻力型机器利用阻力产生动力。