水平轴风力发电机组工作原理及结构
风力发电简介介绍
04
风力发电的挑战与前景
风力发源，逐渐在全球范围内受 到关注。然而，风力发电也面临着一些挑战，同时也有着广 阔的前景。
THANKS
感谢观看
风力发电的原理
风力发电的原理可以概括为以下几个 步骤
2. 机械能转换：风轮的旋转通过传动 装置连接到发电机上，将风轮的机械 能传递给发电机。
1. 风能捕获：风力发电机的风轮叶片 受到风力的作用，开始旋转。叶片的 特殊设计使得风能能够有效地推动风 轮旋转。
3. 电能生成：发电机内部通过磁场和 导线的相对运动产生电流，即电能。 这个电能经过变压器升压，然后输送 到电网中供给用户使用。
风力发电的优势
01
02
03
04
05
风力发电具有许多优势 ，包括
1. 可再生能源：风能是 一种无穷尽的可再生能 源，与化石燃料相比， 风力发电不会释放温室 气体，对环境友好。
2. 能源安全：通过多样 化能源供应，减少对传 统能源的依赖，提高能 源安全性。
3. 创造就业机会：风力 发电项目的建设和运营 为当地经济创造大量就 业机会，促进经济发展 。
风力发电简介介绍
汇报人： 2023-11-20
目 录
• 风力发电概述 • 风力发电机组的构成与运行 • 风力发电技术发展趋势 • 风力发电的挑战与前景
01
风力发电概述
风力发电的定义
• 风力发电，又称风电，是通过风力发电机将风能转换成电能的 过程。风能是一种清洁、可再生的能源，具有巨大的开发潜力 。
垂直轴风力发电机组：叶片和轴心垂直布置，适 用于城市和小型风电场，具有较低的噪音和较好 的景观效果。
这些类型的风力发电机组在风能利用、机组性能 、适用环境等方面各具特点，根据实际需求选择 合适的风力发电机组是实现风能高效利用的关键 。
风力发电机组基础理论
西方国家意识到对化石能源的依赖性太强，各国政府开始重视其他替代能 源特别是可再生能源（环保压力）。
1、风力发电机组的入门知识
1.2 风机的发展历程
蓬勃发展
能源危机后， 美国、丹麦、 瑞典、德国 下大决心开 发风能。
1、风力发电机组的入门知识
1.2 风机的发展历程
1、风力发电机组的入门知识
1.2 风机的发展历程
风车
辗磨谷物、灌溉
？
风力发电机
发电
1、风力发电机组的入门知识
1.2 风机的发展历程 第一次尝试
丹麦：1891年，Poul La Cour。
一战导致的石油价格的上涨， 推动了风机技术的迅速发展， 到1918年共有120台风力发电机 投入运行（功率10～35kW、风 轮直径最大达20m）。
1.3 风机的类型 3）变桨定速型（主动失速）
停机时刀尖朝前。
1、风力发电机组的入门知识
1.4 风力机的发展趋势 越来越庞大
但并不是越大越好，还要考虑当地风况和机组成本等因素
1、风力发电机组的入门知识
1.4 风力机的发展趋势 陆上——海上
要用较高的塔架以获取更好的风况 一般不大于3MW
风况较好，一般适用于3MW以上 风机，以节约基础成本
6
1、风力发电机组的入门知识
1.2 风机的发展历程
它是利用风能旋转的、最简单的捕风装置
1、风力发电机组的入门知识
1.2 风机的发展历程
1）历史记载的最早的风车出现在公元644年，在现在 的阿富汗一带，为垂直轴，用于辗磨谷物。
1、风力发电机组的入门知识
1.2 风机的发展历程
2）中国也很早开始利用风能，主要使用垂直轴风车。
水平轴风力发电机设计
目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1风能资源的概述 (1)1.2风能资源的利用 (1)1.3风能资源利用的原理 (1)1.4风力发电的输出 (3)1.5风力发电机的种类 (3)1.5.1水平轴风力发电机 (3)1.5.2垂直轴风力发电机 (4)2 水平轴发电机的基本功能构成及工作原理 (5)2.1水平轴风力发电机的结构简介 (5)2.2水平轴发电机关键部件详细介绍认知 (6)2.2.1风轮叶片介绍 (6)2.2.2发电机 (6)2.2.3调速机构 (8)2.2.4调向机构 (9)2.2.5手刹车机构 (9)2.2.6塔架 (10)3 小型风力发电机叶轮和发电机装置的选择确定 (11)3.1设计风速的确定 (11)3.2风轮外形的计算 (12)3.2.1风能利用系数Cp (12)3.2.2风轮的扫掠面积确定 (12)3.2.3风轮直径的确定 (13)3.2.4回转体水平轴向力的计算 (14)3.2.5发电机的选择确定 (14)4 水平轴风力发电机回转体的设计与计算 (16)4.1回转体结构设定 (16)4.2轴承的计算与选用 (16)4.2.1轴承的功能与作用 (16)4.2.2轴承的查表选用 (16)5 塔架 (22)5.1塔架高度的确定 (22)5.2塔架材料的确定 (22)5.3整体建模效果图 (23)总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)摘要风能是清洁绿色的动力，风力能源目前相对于我国来说还是相当充裕的。
风力发电就是获取风能最主要的一种方法。
风力发电的根本工作原理，是通过风力使其叶片转动，然后经过增速机把风轮转动的速度提高到一定的值，继而使发电机正常工作然后发电。
现在风力发电技术已经达到了一定的地步，基本风速达到3m/s的速度后，发电机就可以开使正常工作继而发电。
该课题是设计一台小型水平轴风力发电机，它的基本组成部件主要有以下五种①叶片②发电机③回转体④塔架⑤控制系统等。
风力发电机组的结构及组成
4 玻璃钢叶片的优点
可充分根据叶片的受力特点设计强度和刚度 容易成型，易于达到最大气动效果的翼型 优良的动力性能和较长的使用寿命 维修简便，以节省大量人力物力 耐腐蚀性和耐气候性好 易于修补
20
3.2.2 轮毂
轮毂是将叶片和叶片组固定到转轴上的装置。它 将风轮的力和力矩传递到主传动机构中
• 轮毂是用铸钢或钢板焊接而成。铸钢在加工前 要对其进行探伤，绝不允许有夹渣，缩孔，砂 眼，裂纹等缺陷。焊接的轮毂，其焊缝必须经 过超声波检查，并按浆叶可能承受的最大离心 力载荷确定钢板的厚度。此外，还要考虑交变 应力引起的焊缝疲劳
叶片的主要材料特性
纤维增强复合材料 玻璃纤维复合材料 碳纤维复合材料 玻璃钢复合材料
3 玻璃钢叶片
用于叶片制造的材料一般有木材、金属，如 钢和铝，以及玻璃钢。由于叶片的木材一般要选 用优质木材，如桦木、核桃木等，材料来源困难、 取材率低、造价高、维修不便。钢金属材料制造， 又存在加工复杂、工艺装备多、生产周期长、产 品不耐腐蚀等一系列问题。因此，目前在国内已 很少选用木材或金属制造叶片，大多数采用玻璃 钢。
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
3.2.1 风轮及其组成
叶片
风轮 轮毂
风轮 轴
风轮的组成图
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。
第三讲 风力发电机组的结构及组成
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。
水平轴风力发电机组工作原理及结构 ppt课件
片
70
传动链
水R平E轴PO风W力发ER电机组工作原理及结
5M
构
发电机
CLIPPER LIBERTY 水平轴风力发电机组工作原理及E结NERCON E-112
2.5MW
构
偏航系统
水平轴风力发电机组工作原理及结 构
塔架
水平轴风力发电机组工作原理及结 构
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
MY1水.5平s风轴风力力发发电电机机组组工吊作装原理及结
构
风轮系统
ENERCON E-112叶 水平轴风力发电构机组工作原理及结ENERCON E-
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.定桨失速型
19
1.定桨失速型
20
1.定桨失速型
21
2.变桨变速型
22
2.变桨变速型
23
3.主动失速型
24
3.主动失速型
25
二.风电机组分系统简介
26
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
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
2
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
升力系数
L
Cl
1 2
V 2c
阻力系数
Cd
1 2
D V 2c
力矩系数
Cm
1 2
M V3c
7
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
120 -0.511 1.06 -0.325
180 -0.022 0.012
0
8
4.作用在叶片上的力
9
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。
10
5.作用在整机上的气动力
11
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
T CT 1 AV 2
2
12
7.叶片气动外形设计简介
气动设计过程
13
7.叶片气动外形设计简介
设计理论：
动量理论
涡流理论
叶素理论
14
7.叶片气动外形设计简介
叶片扭角
15
7.叶片气动外形设计简介－扭角
叶片扭角分布
16
7.叶片气动外形设计简介－弦长
叶片弦长分布
17
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
的保障机制，包括调速、调向和安全。 地基：支撑整个机组。
27
二.风电机组分系统简介
28
风轮系统
MY1.5s风力发电机组吊装
29
风轮系统
ENERCON E-112叶 片
ENERCON E-
30
70
传动链
REPOWER
5M
31
发电机
CLIPPER LIBERTY 2.5MW
ENERCON E-112
3
飞机是怎么抵抗列、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。
5
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）
6
3.翼型气动特性参数
32
偏航系统
33
塔架
34
塔架
桁架式塔架
混凝土塔架
钢制锥筒式塔架 35
机舱罩
36
地基
桩 式 地 基 板式地基
37
地基
38
谢谢！