水平轴风力发电机组工作原理与结构
风力发电机的组成部件及其功用
风力发电机的组成部件及其功用风力发电机是将风能转换成机械能，再把机械能转换成电能的机电设备。
风力发电机通常由风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、塔架、停车机构等组成。
下面将以水平轴升力型风力发电机为主介绍它的各主要组成部件及其工作情况。
图3-3-4和3-3-5是小型和中大型风力发电机的结构示意图。
图3-3-4 小型风力发电机示意图1—风轮2—发电机3—回转体4—调速机构5—调向机构6—手刹车机构7—塔架8—蓄电池9—控制/逆变器图3-3-5 中大型风力发电机示意图1—风轮；2—变速箱；3—发电机；4—机舱；5—塔架。
1 风轮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。
其作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能，由风轮轴将能量送给传动装置。
风轮一般由叶片（也称桨叶）、叶柄、轮毂及风轮轴等组成（见图3-3-6）。
叶片横截面形状基本类型有3种（见图第二节的图3-2-3）：平板型、弧板型和流线型。
风力发电机的叶片横截面的形状，接近于流线型；而风力提水机的叶片多采用弧板型，也有采用平板型的。
图3-3-7所示为风力发电机叶片（横截面）的几种结构。
图3-3-6 风轮1.叶片2.叶柄3.轮毂4.风轮轴图3-3-7 叶片结构（a）、(b)—木制叶版剖面； (c)、(d)—钢纵梁玻璃纤维蒙片剖面；(e) —铝合金等弦长挤压成型叶片；(f)—玻璃钢叶片。
木制叶片（图中的a与b）常用于微、小型风力发电机上；而中、大型风力发电机的叶片常从图中的（c）→（f）选用。
用铝合金挤压成型的叶片（图中之e），基于容易制造角度考虑，从叶根到叶尖一般是制成等弦长的。
叶片的材质在不断的改进中。
1 机头座与回转体风力发电机塔架上端的部件——风轮、传动装置、对风装置、调速装置、发电机等组成了机头，机头与塔架的联结部件是机头座与回转体（参阅后面的图3-3-24）。
（1）机头座它用来支撑塔架上方的所有装置及附属部件，它牢固如否将直接关系到风力机的安危与寿命。
风力发电机组的工作原理与效率提升
风力发电机组的工作原理与效率提升风力发电作为一种清洁可再生能源，具有广泛的应用前景。
风力发电机组是将风能转化为电能的设备，其工作原理主要涉及风能的捕捉、传输和转换。
本文将介绍风力发电机组的工作原理，并探讨提升风力发电机组效率的方法。
风力发电机组的工作原理风力发电机组由风力发电机、变频器、变压器和电网组成。
其工作原理如下：1. 风能捕捉：当风力作用于风力发电机组的叶片上时，叶片会转动。
风力发电机组通常采用水平轴风力发电机，当叶片转动时，驱动轴也会一起转动。
2. 传输与转换：风力发电机通过传动装置将轴的运动转换为旋转的机械能。
机械能经过变频器的转换后，变成交流电能。
同时，变压器将发出的电能升压并传送到电网上。
3. 电网接入：发出的电能通过电网输送到用户端，供人们使用。
风力发电机组也可以通过电池存储电能，以备不时之需。
提升风力发电机组效率的方法随着科技的进步和工艺的改进，现如今有各种方法来提升风力发电机组的效率。
以下是几种常见的方法：1. 提高风能捕捉效率：通过改进叶片的设计和材料，可以提高对风能的捕捉效率。
减小叶片的重量并增加其长度，可以增加叶片的灵活性和受风面积，从而提高其捕捉风能的效率。
2. 优化传输与转换过程：合理选择传输装置和变频器，降低能量转换损失。
提高变频器的效率和稳定性，减少能量的损失，将更多的机械能转变为电能。
3. 智能化控制系统：采用智能化控制系统可以实现对风力发电机组的实时监控和自动化调控。
通过优化控制算法和自适应控制策略，可以更好地适应风速变化，提高发电机组的效率。
4. 配套设施的完善：风力发电机组的效率还与其周围环境密切相关。
保持风场的开阔和平坦，减少遮挡物的影响，可以提高风能的利用率。
此外，定期检查和维护风力发电机组的各个部件，保持其正常运行也是提高效率的重要手段。
结语风力发电机组作为一种清洁能源发电方式，具有巨大的发展潜力。
理解风力发电机组的工作原理，并采取相应的措施提高其效率，有助于更好地利用风能资源，推动可持续发展。
水平轴风力机
风力机空气动力学基础知识风能曾是蒸汽机发明之前最重要的动力，数千年前就有了帆船用于交通运输，后来有了风车用来磨面与抽水等。
近年来，由于传统能源逐渐枯竭、对环境污染严重，风能作为清洁的新能源得到人们的重视。
为方便风力机技术知识的学习，下面介绍一些风力机空气动力学的基础知识。
升力与阻力风就是流动的空气，一块薄平板放在流动的空气中会受到气流对它的作用力，我们把这个力分解为阻力与升力。
图中F是平板受到的作用力，D为阻力，L为升力。
阻力与气流方向平行，升力与气流方向垂直。
我们先分析一下平板与气流方向垂直时的情况，此时平板受到的阻力最大，升力为零。
当平板静止时，阻力虽大但并未对平板做功；当平板在阻力作用下运动，气流才对平板做功；如果平板运动速度方向与气流相同，气流相对平板速度为零，则阻力为零，气流也没有对平板做功。
一般说来受阻力运动的平板当速度是气流速度的20%至50%时能获得较大的功率。
当平板与气流方向平行时，平板受到的作用力为零（阻力与升力都为零）。
当平板与气流方向有夹角时，在平板的向风面会受到气流的压力，在平板的下风面会形成低压区，平板两面的压差就产生了侧向作用力F，该力可分解为阻力D与升力L。
当夹角较小时，平板受到的阻力D较小；此时平板受到的作用力主要是升力L。
截面为流线型的飞机翼片阻力很小，即使与气流方向平行也会有升力，因为翼片上表面弯曲，下表面平直，翼片上方气流速度比下方快，跟据流体力学的伯努利原理，上方气体压强比下方小，翼片就受到向上的升力作用。
当翼片与气流方向有夹角（该角称攻角或迎角）时，随攻角增加升力会增大，阻力也会增大，平衡这一利弊，一般说来攻角为8至15度较好。
超过15度后翼片上方气流会发生分离，产生涡流，升力会迅速下降，阻力会急剧上升，这一现象称为失速。
风力发电用风力机有阻力型与升力型两种，水平轴风力机基本都是升力型，垂直轴风力机有多种阻力型结构，也有是升力型结构。
翼型翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。
水平轴风力发电机技术原理
水平轴风力发电机技术原理水平轴风力发电机是一种利用天然风力产生电能的装置。
它由大型的水平轴和由叶轮组成的转子组成，能够将风能转化为机械能，进而驱动发电机产生电能。
水平轴风力发电机的技术原理包括以下几个方面。
首先，水平轴风力发电机是依靠风能的捕获。
当风经过设备时，转子上的叶轮设计可以将风能转化为转动能量。
叶轮通常由数片可调节角度的叶片组成，可以根据风速的变化进行调整，以实现最佳效率的捕获。
其次，转子的转动通过功率传输系统传递给发电机。
风能转换为转动能量后，通过齿轮或直接驱动发电机系统进行能量转化。
发电机可以将机械能转换为电能，并通过电缆输送到电网中进行供电。
此外，水平轴风力发电机还包括土建构造和电控系统。
土建构造主要是发电机的支架和基础，确保设备的稳定性和安全性。
电控系统则负责监测和控制整个发电过程，包括风速的监测和叶轮角度的调节，以及电能的输送和储存等。
水平轴风力发电机的应用是一项可持续发展的清洁能源解决方案。
它具有以下几个优点。
首先，水平轴风力发电机利用的是可再生能源，不会对环境产生污染。
与传统化石燃料发电相比，它减少了温室气体的排放，并且有助于保护大气环境和降低气候变化的影响。
其次，水平轴风力发电机可以灵活地布置在各种地形和地理环境中。
无论是在陆地上、海洋上还是离岸，都可以利用风能来产生电能。
这为发电站的选择提供了更多的可能性，使能源分布更加均衡。
此外，水平轴风力发电机的运维成本相对较低。
它的运行不依赖于燃料成本的波动，而是依赖于风能的充分利用。
同时，由于技术的不断进步和市场的扩大，水平轴风力发电机的制造成本也在逐渐降低。
需要注意的是，水平轴风力发电机的选择要考虑到环境特点、地理条件和震风等各种因素。
同时，根据实际需要确定合理的容量和数量，以最大程度地利用风能资源。
总之，水平轴风力发电机是一种应用广泛的清洁能源发电技术。
它通过风能转换为电能，不仅能满足能源需求，减少对传统化石燃料的依赖，还能保护环境，促进可持续发展。
水平轴风力发电机技术原理(一)
水平轴风力发电机技术原理(一)
水平轴风力发电机技术原理
1. 引言
•简介水平轴风力发电机的基本原理和应用领域2. 风能转换
•解释风能转换的概念和重要性
•介绍风能转换的过程中涉及的关键组件
3. 叶轮设计与风能捕捉
•解释叶轮的作用和设计原理
•描述如何最大化风能的捕捉效率
4. 发电机转换
•介绍风能转换为电能的过程
•解释发电机转换的原理和关键技术
5. 转速控制与稳定性
•讨论转速控制的重要性和方法
•解释稳定性问题以及相关解决方案
6. 输电与储能
•说明发电后的输电过程和需要考虑的问题
•简要介绍风能发电的储能技术
7. 持续改进与新技术
•展望水平轴风力发电机技术的发展趋势
•介绍当前研究中的新技术和潜在突破点
8. 结论
•总结水平轴风力发电机技术原理的重点内容
•强调其在可再生能源领域的重要性和潜力
以上是一份关于水平轴风力发电机技术原理的文章。
文章采用markdown格式，用标题副标题的形式展示相关原理。
通过使用列点的
方式，逐步深入解释了风力发电的原理、风能转换、叶轮设计、发电
机转换、转速控制、输电与储能以及持续改进与新技术等方面的内容。
文章的目的是全面介绍水平轴风力发电机技术原理，帮助读者了解其
基本原理和应用领域。
第一章、水平轴风力机的空气动力学与风力发电原理
风能利用基础�风能是一种取之不尽、用之不竭、对大气无污染、不破坏生态平衡的自然资源。
矿物能源是目前人类社会的主体能源，为人类的文明、进步做出了巨大贡献。
但是，矿物能源总是有限的，是不可再生的能源。
�可以预见，人类在利用矿物能源、推进现代文明的同时，将面临能源与资源枯竭、污染环境、破坏生态平衡等一系列问题。
大规模开发利用风能、太阳能等清洁、可再生能源，是人类社会保持长久繁荣和永续发展的重大课题。
风的形成�风是跟地面大致平行的空气流动，是由于气压分布不均匀产生的。
大气是存在于地球周围，包围着地球，自地球表面以上直至数万米范围内的物质。
�在气象学上，一般把垂直方向的大气运动称为气流，水平方向的大气运动称为风。
风是人类最常见的自然现象之一，它们由太阳的热辐射而引起的“空气流动”，所以风能是太阳能的一种表现形式。
�太阳对地球表面不均衡地加热，造成了大气层中温度差。
有温度差就会产生压力差，压力差就使大气运动形成风。
当太阳加热地球一面的空气、水面和大地时，地球的另一面通过向宇宙空间的热辐射而冷却，地球每日不停地转动，使其整个表面都轮流经历这种加热和散热的周期变化。
�由于地球表面轴线相对于太阳的倾斜角度有着季节性的变化，从而造成了地球表面加热能量日常分布的季节性变化。
�在赤道附近，地球所吸收的太阳能要比两极附近多得多，较轻的热空气在赤道附近上升，并向两极流动；而较重的冷空气作为替代，从两极移向赤道。
这就是大气环流运动。
�在北半球，地球自西向东的自转，使向北流动的空气折而朝东，使向南流动的空气折而朝西。
当向北流动的空30°30°东了，因为这种风是从西边吹来的，“”故称之为盛行西风。
�空气倾向于在北纬30°偏北一点位置上30°积累起来，造成了这一带地区的高压带和温和的气候，从这个高压地区，一些空气向南流动，并由于地球的自转而被偏折向西，形成了全世界海员“”所称呼的那种信风。
�信风指在赤道两边的低层大气中，北半球吹东北风，南半球吹东南风，这“”50°地区的“极区东风”。
水平轴风力发电机组工作原理及结构 ppt课件
片
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传动链
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发电机
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偏航系统
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塔架
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塔架
桁架式塔架
水平轴风力发电机组工作原理及结
的保障机制，包括调速、调向和安全。 地基：支撑整个机组。
水平轴风力发电机组工作原理及结 构
二.风电机组分系统简介
水平轴风力发电机组工作原理及结 构
风轮系统
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构
风轮系统
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水平轴风力发电机组 工作原理及结构
2009.10.19
概要
一.风电机组空气动力学简述 二.风电机组基本类型 三.风电机组分系统简介
水平轴风力发电机组工作原理及结 构
一.风电机组空气动力学简述
1.翼型 2.攻角 3.翼型气动特性参数 4.作用在叶片上的气动力 5.作用在机组上的气动力 6.机组功率系数和推力系数 7.叶片气动外形设计简介
按气动控制方式分类： 1.定桨失速型 2.变桨变速型 3.主动失速型
水平轴风力发电机组工作原理及结 构
1.定桨失速型
水平轴风力发电机组工作原理及结 构
1.定桨失速型
水平轴风力发电机组工作原理及结 构
1.定桨失速型
水平轴风力发电机组工作原理及结 构
2.变桨变速型
水平轴风力发电机组工作原理及结 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
02
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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2009.10.19
概要
一.风电机组空气动力学简述 二.风电机组基本类型 三.风电机组分系统简介
一.风电机组空气动力学简述
1.翼型 2.攻角 3.翼型气动特性参数 4.作用在叶片上的气动力 5.作用在机组上的气动力 6.机组功率系数和推力系数 7.叶片气动外形设计简介
的保障机制，包括调速、调向和安全。 地基：支撑整个机组。
二.风电机组分系统简介
风轮系统
MY1.5s风力发电机组吊装
风轮系统
ENERCON E-112叶 片
ENERCON E70
传动链
REPOWER 5M
发电机
CLIPPER LIBERTY 2.5MW
ENERCON E-112
偏航系统
塔架
飞机是怎么抵抗地心引力的？
1.翼型
美国NACA系列：NACA44系列、NACA63系 列
美国NREL系列、丹麦RISO-A系列、 瑞典FFA-W系列和荷兰DU系列。
2.攻角αA
攻角:气流方向与翼弦之间的夹角。 升力的产生——压差产生的，用伯努利方程体现。 压力面（PS）与吸力面（SS）
3.翼型气动特性参数
1.定桨失速型
1.定桨失速型
2.变桨变速型
2.变桨变速型
3.主动失速型
3.主动失速型
二.风电机组分系统简介
二.风电机组分系统简介
风轮系统：将风能转变为机械能。 传动链：将叶轮的转速提升到发电机的所需转速。 发电机：将叶轮获得的机械能再转变为电能。 偏航系统：使叶轮可靠地迎风转动并解缆。 塔架：将风轮置于一定高度以获取风能。 控制系统：使风力机在各种自然条件与工况下正常运行
塔架
桁架式塔架
混凝土塔架
钢制锥筒式塔架
机舱罩
地基
桩 式 地 基 板式地基
地基
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读书破万卷，下笔如有神--杜甫
120 -0.511 1.06 -0.325
180 -0.022 0.012
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4.作用在叶片上的力
4.作用在叶片上的力
气流方向:是指的风速与旋转速度的合速度的方向。
5.作用在整机上的气动力
6.机组功率系数和推力系数
功率系数
CP
1
P
AV 3
2
推力系数
CT
1
T
AV 2
2
7.叶片气动外形设计简介
气动设计过程
7.叶片气动外形设计简介
设计理论：
动量理论
叶素理论
涡流理论
7.叶片气动外形设计简介
叶片扭角
7.叶片气动外形设计简介－扭角
叶片扭角分布
7.叶片气动外形设计简介－弦长
叶片弦长分布
二.风电机组基本类型
按气动控制方式分类： 1.定桨失速型 2.变桨变速型 3.主动失速型
1.定桨失速型
升力系数
Hale Waihona Puke Cl1 2L
V 2c
阻力系数
Cd
1 2
D
V 2c
力矩系数
Cm
1 2
M
V3c
3.翼型气动特性参数
α
cl
cd
cm
-180 -0.022 0.012
0
-120 0.539 1.06 0.325
-60 -0.838 1.06 0.315
0
0.453 0.006 -0.109
60
1.157 1.02 -0.251