风力发电原理

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风力发电机的工作原理

风力发电机的工作原理

风力发电机的工作原理风力发电机是一种利用风能进行发电的装置,其工作原理主要可以分为风能转化和电能转化两个过程。

下面我将详细介绍风力发电机的工作原理,以及其中涉及的一些关键技术和装置。

一、风能转化过程风力发电机首先需要将自然界中的风能转化为机械能,这一过程需要通过如风轮、转轴和变速机构等装置完成。

1. 风轮:风轮是风力发电机中最关键的部件之一,它的作用是将空气中的风能转化为旋转动能。

风轮通常由数片叶片组成,叶片的形状和数量会直接影响到风轮的转速和效率。

一般来说,叶片越大、旋转速度越快,风能转化效率就越高。

此外,风轮上还配备了定位装置,可以根据风的方向调整叶片的角度,以便尽可能地捕捉到更多的风能。

2. 转轴和传动系统:叶片转动时,它们会带动转轴一起旋转。

转轴是将叶片旋转动能传递给发电机的关键部件,它通常由钢材制成,具有足够的强度和刚度。

除了转轴外,风力发电机还配备了传动系统,用于调整风轮和发电机之间的转速差异。

传动系统的设计主要有两个目的:一是使风轮的旋转速度能够匹配发电机的工作要求,二是提高发电机的转速并输出更高的电能。

二、电能转化过程风力发电机将机械能转化为电能的过程,需要通过发电机和变流器等装置完成。

1. 发电机:风力发电机选用的是特殊的发电机,称为风力发电机或风能发电机。

这种发电机的工作原理和普通的发电机基本相同,都是通过旋转运动来驱动转子产生磁场,然后通过磁场和线圈之间的电磁感应产生电能。

与普通发电机不同的是,风力发电机需要具有更高的转速、功率因数和效率。

2. 变流器:由于风力发电机产生的电能是交流电,需要将其转换为适应电网输送的直流电。

这一过程需要通过变流器完成,变流器主要功能是将交流电转化为直流电,并通过电压和频率控制,将发电机输出的电能以适合的形式输送到电网中。

总结:风力发电机的工作原理主要包括风能转化和电能转化两个过程,通过风轮、转轴、变速机构、发电机和变流器等装置的协同工作,将自然界中的风能转化为电能。

风力发电机组的工作原理及主要组成部分

风力发电机组的工作原理及主要组成部分

风力发电机组的工作原理及主要组成部分1.风能捕捉:风力发电机组的核心部分是风轮或风叶,它们负责捕捉风能。

当风流通过风轮或风叶时,由于气流的动能和静压力的作用,会导致旋转力矩的产生。

2.动力传输:风能转化为旋转动能后,需要通过轴承和传动系统传输给发电机。

通常情况下,风轮转子和发电机的转子是相互连接的,通过传动系统将转动动能传递给发电机转子。

3.电能转化:传动系统将机械能转化为发电机的转动,进而通过电磁感应原理将机械能转化为电能。

发电机的转子通过旋转感应电流,再通过电磁感应产生电压,最终输出电能。

1.风轮:风力发电机组的核心部分,用于捕捉风能并转化为机械能。

通常采用多片叶片将风流导向转子,并利用气流的动能产生旋转力矩。

风轮的叶片材料通常采用复合材料或金属材料,以提高其耐久性和轻量化。

2.发电机:发电机负责将机械能转化为电能。

通常采用异步发电机或同步发电机来生成电能。

发电机的转子和风轮的转子相互连接,通过传动系统将旋转动能传递给发电机转子,产生电能输出。

3.传动系统:传动系统用于将风轮的旋转动能传递给发电机的转子。

传动系统通常由齿轮箱、轴承等组成。

齿轮箱用于调节风轮旋转速度,使其适应发电机的工作条件。

轴承则用于支撑风轮和发电机的转子。

4.控制系统:控制系统负责监测风力发电机组的工作状态,并控制风轮的转速和发电机的输出电压。

通过控制系统,可以使风力发电机组根据实际的风速和电网需求进行工作调节。

总结起来,风力发电机组通过捕捉风能、运用传动系统将机械能传递给发电机,并最终通过电磁感应将机械能转化为电能。

风力发电机组的主要部件包括风轮、发电机、传动系统和控制系统。

通过这些部件的协调工作,可以将风能高效地转化为电能,实现清洁能源的利用。

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。

风力发电站的主要原理

风力发电站的主要原理

风力发电站的主要原理风力发电站是利用风能转化为电能的装置,主要原理是依靠风机转动的动力将风能转化为机械能,再经过发电机将机械能转化为电能。

下面将从风能的来源、捕捉风能的设备、风能转化为机械能的方式以及机械能转化为电能的过程等方面详细介绍风力发电站的主要原理。

1. 风能的来源风能来源于太阳的辐射热量和地球的自转。

太阳的辐射热量在不同地区和季节的气候条件下形成了风。

地球的自转引起了大尺度的气流运动,使得风在全球范围内都有较高的分布。

风速和风向是风能的两个基本参数。

2. 捕捉风能的设备风力发电站通常由风轮、塔筒和发电机组成。

风轮是捕捉风能的关键设备,也称为风力涡轮机。

常见的风轮类型包括水平轴风力涡轮机和垂直轴风力涡轮机。

水平轴风力涡轮机是目前主流的设计,它的主要部分包括叶片、转轴和齿轮箱。

塔筒用于支撑风轮,并使其能够转动在合适的高度捕捉到更稳定、更强的风能。

发电机负责将机械能转化为电能,常用的发电机类型有异步发电机和永磁发电机。

3. 风能转化为机械能的方式当风经过风轮时,风轮上的叶片受到风力的作用,叶片会转动。

其中,水平轴风力涡轮机的叶片通常采用空气动力学的设计原理,如扬力和阻力的原理,使得叶片产生一个扭矩。

这个扭矩使得风轮转动,转动的机械能通过转轴和齿轮箱传递到发电机。

4. 机械能转化为电能的过程发电机是将机械能转化为电能的关键设备。

在发电机中,机械能通过转子和定子之间的磁场相互作用,产生电磁感应效应。

转子通常由永磁体或电磁线圈构成,当转动时,会在定子线圈中产生一定的电压。

这个电压经过整流和逆变等电路处理后,输出为交流电或直流电。

最后,电能通过电缆传输到配电网,为用户提供电力。

值得注意的是,风力发电站的风能转化效率是一个关键指标,它表示从捕捉到的风能中转化为电能的比例。

风能转化效率受到多种因素的影响,如风速、风轮的设计和转动速度等。

为了提高风能转化效率,风力发电站通常会选择地理条件较好的地区建设,同时利用先进的风轮设计和控制系统。

风力发电原理

风力发电原理

风力发电原理风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术,具有环保、可持续的特点。

本文将详细介绍风力发电的原理及其基本组成部分。

一、原理介绍风力发电的原理是利用风轮叶片与风的相对运动,产生动能,通过风力发电机将动能转化为电能。

风能的转化主要经历以下几个步骤:1. 风轮捕捉风能:当风流经过风力发电机组时,风轮叶片因风的作用力而转动。

由于风速和风流是风能转化的决定因素,因此选择适宜的风场对于风力发电的利用至关重要。

2. 风力发电机转换动能:风力发电机是将风轮的旋转能量转化为机械能的装置。

其中,核心是发电机转子磁场与定子磁场之间的相对运动,在磁场作用下,通过电磁感应产生交流电能。

3. 输送和储存电能:通过变压器将风力发电机输出的低电压转化为高电压,以方便输送。

同时,通过电池组或其他储能设备对电能进行储存,以便在需要时供电。

二、基本组成部分风力发电的基本组成部分主要包括风轮、风力发电机和控制系统。

1. 风轮:风轮是风力发电机的核心部件,通常由数片轴对称的叶片组成。

叶片的形状和材料的选择对风力发电效率具有重要影响。

利用风能的转动力将风轮带动旋转。

2. 风力发电机:风力发电机是将风轮的机械能转化为电能的关键装置。

它由转子、定子和控制系统组成。

通过风轮带动转子旋转,转子与定子之间的相对运动通过电磁感应产生电能。

3. 控制系统:控制系统是风力发电系统的核心,用于监测和控制风轮、发电机和电网之间的各个环节。

其中包括风速监测、转速控制、电压调节等功能,以保证风力发电系统的正常运行和电能的安全输送。

三、风力发电的优势与挑战风力发电作为可再生能源的代表之一,具有以下优势:1. 环保:风力发电过程中不产生二氧化碳等温室气体,减少了对大气的污染,有利于缓解气候变化问题。

2. 可持续性:风力是一种源源不断的可再生资源,不会出现资源枯竭的问题,可以持续供应电能。

3. 分布广泛:地球上几乎每个地区都有一定的风能资源,风力发电具有广泛的适用性。

风能发电的物理原理及应用

风能发电的物理原理及应用

风能发电的物理原理及应用引言风能作为一种可再生能源,具有非常广阔的应用前景。

而风能发电作为利用风能的主要方式之一,已经在全球范围内得到广泛应用。

本文将介绍风能发电的物理原理以及其在能源产业中的应用。

物理原理风能发电的物理原理基于风的动能转化为机械能,再进一步转化为电能的过程。

1.风的起源:风是由于地球表面受到不均匀的太阳辐射而产生的。

由于太阳辐射照射的角度和强度产生地表空气的温度差异。

温度差异导致空气从高温区向低温区流动,形成气流,即风。

2.风的动能:风在流动过程中具有动能,其大小与风速的平方成正比。

风能的大小可以通过风速来估计,风速越大,风能越大。

3.风力发电机的工作原理:风力发电机是将风能转化为电能的装置。

它通常由风轮、发电机和控制系统组成。

风轮通过叶片的转动捕捉风能,并将其转化为机械能。

机械能驱动发电机转动,最终产生电能。

4.发电机的转化过程:发电机利用电磁感应原理,将机械能转化为电能。

当发电机转动时,通过磁场与线圈的相互作用,产生电场,从而产生电流。

这种电流可以通过导线传输,并用于供电。

应用领域风能发电具有广泛的应用领域,以下是几个主要的应用领域:1.发电:风能发电是最常见的应用方式。

风力发电机可以通过并联或串联的方式,组成风力发电场。

风力发电场可以提供大范围的电力供应,包括家庭用电、工业用电以及城市的电力供应。

2.农村电气化:对于偏远地区或农村地区,供电是一个困难的问题。

由于风力资源较为丰富,利用风能发电可以为这些地区提供可靠的电力供应。

3.海上风电:海上风电是近年来兴起的一种新型风能发电方式。

由于海上风力资源更加稳定和丰富,海上风电具有更高的发电效率和可靠性。

4.船舶动力:利用风能驱动船舶前进是古老的航行方式,如帆船。

如今,风能发电可以用于船舶的动力系统,减少对化石燃料的依赖,实现更环保的航行。

5.冷却系统:风能可以用于冷却系统中的风扇。

通过利用风能提供强制风流,可以有效降低设备的温度,并提高能效。

风力发电车知识大全

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。

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风能发电的主要形式有三种:一是独立运行;二是风力发电与其他发电方式(如柴油机发电)相结合;三是风力并网发电。

由于并网发电的单机容量大、发展潜力大,故本文所指的风电,未经特别说明,均指并网发电。

1、小型独立风力发电系统小型独立风力发电系统一般不并网发电,只能独立使用,单台装机容量约为100瓦-5千瓦,通常不超过10千瓦。

它的构成为: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。

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。

因风量不稳定,故小型风力发电机输出的是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。

2、并网风力发电系统德国、丹麦、西班牙等国家的企业开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统,发展变桨距控制及失速控制的风力机设计理论,采用新型风力机叶片材料及叶片翼型,研制出变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机,开发了由微机控制的单台及多台风力发电机组成的机群的自动控制技术,从而大大提高了风力发电的效率及可靠性。

在此基础上,风力发电机单机装机容量可以达到600千瓦以上。

不少国家建立了众多的中型及大型风力发电场,并实现了与大电网的对接。

现代风力发电机多为水平轴式。

一部典型的现代水平轴式风力发电机包括叶片、轮毂(与叶片合称叶轮)、机舱罩、齿轮箱、发电机、塔架、基座、控制系统、制动系统、偏航系统、液压装置等。

其工作原理是:当风流过叶片时,由于空气动力的效应带动叶轮转动,叶轮透过主轴连结齿轮箱,经过齿轮箱(或增速机)加速后带动发电机发电。

目前也有厂商推出无齿轮箱式机组,可降低震动、噪音,提高发电效率,但成本相对较高。

风力发电机并不能将所有流经的风力能源转换成电力,理论上最高转换效率约为59%,实际上大多数的叶片转换风能效率约介于30-50%之间,经过机电设备转换成电能后的总输出效率约为20-45%。

一般市场上风力发电机的启动风速约为2.5-4米/秒,于风速12-15米/秒时达到额定的输出容量。

当风速更高时,风力发电机的控制机构将电力输出稳定在额定容量左右,为避免过高的风速损坏发电机,大多于风速达20-25米/秒范围内停机。

一般采用旋角节制或失速节制方式来调节叶片之气动性能及叶轮的输出。

依据目前的技术,3米/秒左右的风速(微风的程度)便可以进行发电。

但在进行风场评估时,通常要求离地10米高的年平均风速达到5-5.5米/秒以上。

风机叶片从风的流动获得的能量与风速的三次方成正比。

风速之外,叶轮直径决定了可撷取风能的多寡,约与叶轮直径平方成正比。

叶片的数量也会影响到风机的输出。

一般来说,2叶、3叶风机效率较高,力矩较低,适用于发电。

此外。

现代风机的叶片多采用机翼的翼型。

近年来,风电机组技术改进的主要方向是降低制造成本、提高单机容量、提高风能转换效率、自动控制等。

主流风电机组的单机容量为600-2000千瓦,容量越大,发电效率越高,技术难度越大。

目前,国内单机容量750-2000千瓦的机组最受欢迎。

国外正在开发、应用的机组单机容量是3000-5000千瓦。

2003年,德国Enercon公司安装了第一台4500千瓦的风电机组样机。

目前商用大型风力发电机组一般为水平轴风力发电机,它由风轮、增速齿轮箱、发电机、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(目前商业机组一般为2—3个叶片)装在轮毂上所组成,低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速,将动力传递给发电机。

上述这些部件都安装在机舱平面上,整个机舱由高大的搭架举起,由于风向经常变化,为了有效地利用风能,必须要有迎风装置,它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,使机舱始终对风。

风电机组的功率调节有两种方式,一种是失速调节,另一种是变桨距调节—即叶片可以绕叶片上的轴转动,改变叶片气动数据,实现功率调节;整台机组由电控系统进行监视与控制,可以实现无人操作管理。

风力发电机主要包括水平轴式风力发电机和垂直轴式风力发电机等。

其中,水平轴式风力发电机是目前技术最成熟、生产量最多的一种形式。

它由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。

风轮将风能转换为机械能,低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速,将动力传递给发电机。

整个机舱由高大的塔架举起,由于风向经常变化,为了有效地利用风能,还安装有迎风装置,它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啮合的小齿轮转动,使机舱始终对风。

风力发电场(简称风电场),是将多台大型并网式的风力发电机安装在风能资源好的场地,按照地形和主风向排成阵列,组成机群向电网供电。

风力发电机就像种庄稼一样排列在地面上,故形象地称为“风力田”。

风力发电场于20世纪80年代初在美国的加利福尼亚州兴起,目前世界上最大的风电场是洛杉矶附近的特哈查比风电场,装机容量超过50万千瓦,年发电量为14亿千瓦·时,约占世界风力发电总量的23%。

风力发电的优越性可归纳为三点:第一,建造风力发电场的费用低廉,比水力发电厂、火力发电厂或核电站的建造费用低得多;第二,不需火力发电所需的煤、油等燃料或核电站所需的核材料即可产生电力,除常规保养外,没有其他任何消耗;第三,风力是一种洁净的自然能源,没有煤电、油电与核电所伴生的环境污染问题。

制造风能机械,利用风力发电是风能利用的两项主要内容。

风力发动机是一种把风能变成机械能的能量转化装置。

风力发动机由5部分组成:screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;">(1)风轮。

风轮由二个或多个叶片组成,安装在机头上,是把风能转化为机械能的主要部件。

(2)机头。

机头是支承风轮轴和上部构件(如发电机和齿轮变速器等)的支座,它能绕塔架中的竖直轴自由转动。

(3)机尾。

机尾装于机头之后,它的作用是保证在风向变化时,使风轮正对风向。

(4)回转体。

回转体位于机头底盘和塔架之间,在机尾力矩的作用下转动。

(5)塔架。

塔架是支撑风力发动机本体的构架,它把风力发动机架设在不受周围障碍物影响的高空中。

根据风轮叶片的数目,风力发动机分为少叶式和多叶式两种。

少叶式有2~4个叶片,具有转速高,单位功率的平均质量小,结构紧凑的优点;常用在年平均风速较高的地区。

是目前主要用作风力发电机的原动机。

其缺点是启动较为困难。

多叶式一般有4~24个叶片,常用于年平均风速低于3~4米/秒的地区;具有易启动的优点,因此利用率较高。

由于转速低,多用于直接驱动农牧业机械。

风力发动机的风轮与纸风车转动原理一样,但是,风轮叶片具有比较合理的形状。

为了减小阻力,其断面呈流线型。

前缘有很好的圆角,尾部有相当尖锐的后缘,表面光滑,风吹来时能产生向上的合力,驱动风轮很快地转动。

对于功率较大的风力发动机,风轮的转速是很低的,而与之联合工作的机械,转速要求较高,因此必须设置变速箱,把风轮转速提高到工作机械的工作转速。

风力发动机只有当风垂直地吹向风轮转动面时,才能发出最大功率来,由于风向多变,因此还要有一种装置,使之在风向变化时,保证风轮跟着转动,自动对淮风向,这就是机尾的作用。

风力发动机是多种工作机械的原动机。

利用它带动水泵和水车,就是风力提水机;带动碾米机,就是风力碾米机;此类机械统称为风能的直接利用装置。

带动发电机的就叫风力发电机。

它们均由两大部分组成,一部分是风力发动机本体和附件,是把风能转化为机械能的装置;另一部分是电气部分,包括发电机及电气装置,把机械能转化为电能,并可靠地提供给用户。

小风力发电机的容量不大,功率一般从几瓦到几千瓦,大都具有结构简单,搬运方便的优点。

按风力发动机与发电机的连接方式分,有变速连接的和直接连接的两种。

在风能的利用中,蓄能是一个重要的问题。

特别是对于风力发电,在很大程度上,其生命力由蓄能装置(如蓄电池)的可靠程度来决定。

有了蓄能装置,在有风的时候,把多余的能量储存起来;在无风时,输出应用。

各种蓄能方式的研究是风能利用的一个急待解决的重要任务。

风力发电技术主要分为风能资源评估与预测,风力发电装备制造技术,风电机组测试、近海风电技术、风电对公共电网的影响等几个方面。

1.能资源的评估与预测国外已经对风能资源的测试与评估开发出许多的测试设备和评估软件,在风电场选址,特别是微观选址方面已经开发了商业化软件。

如丹麦RIS国家研究实验室开发的用于风电场微观选址的资源分析工具软件——WASP;美国TureWind Solutions公司开发的MesoMap 和Sitewind风能资源评估系统等。

在风电机组布局及电力输配电系统的设计上也开发出了成熟的软件。

国外还对风力机和风电场的短期及长期发电预测作了很多研究,精确度可达90%以上。

2.风力发电装配制造技术1)单机容量继续稳步上升20世纪80年代生产的旧式机组单机容量仅为20KW——60KW。

单机容量增大后的直接好处是能以数目较少的风电机组完成相同的发电量,从而节省土地使用面积。

目前单机容量最大的风电机组是由德国Repower公司生产的,容量为5MW,叶轮直径达130m,安装在120m高的塔架上,预计2010年将开发出10MW的风电机组。

对容量在2MW以上的机组欧洲主要考虑在海上安装。

2)风轮输出功率控制方式有失速调节和变桨距调节两种失速控制是在转速不变的条件下,风速超过额定植后,叶片发生失速,将输出功率限制在一定范围内。

失速控制的优点是叶片与轮毂之间没有活动部件,不需要复杂的控制程序,在失速过程中功率波动小;其缺点是风力发电机组的性能的限制,启动风速较高,在风速超过额定值时发电功率有所下降,同时需要叶间刹车装置,机组动态负荷较大。

变桨距调节是沿桨叶的纵轴旋转叶片,控制风轮的能量吸收,保持一定的输出功率,变桨距调节的优点是机组启动性能好,输出功率稳定,机组结构受力小,停机方便安全;缺点是增加了变桨距装置,增加了故障几率,控制程序比较复杂。

两种控制方式各有利弊,各自适应不同的运行环境和运行要求。

从目前市场情况看,采用变桨距调节的风电极组较多。

3)无齿轮箱系统的市场份额迅速扩大齿轮传动不仅降低了风电转换效率和产生噪音,更是造成机械故障的主要原因,而且为减少机械磨损需要润滑清洗等定期维护。

采用无齿轮箱的直驱方式虽然提高了电机的设计成本,但却有效的提高了系统的效率及运行可靠性。

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