風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)圖分析風力發(fā)電機原理

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1、風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)圖分析風力發(fā)電機原理 風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。風力研究報告顯示：依據(jù)目前的風車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風速度(微風的程度)，便可以開始發(fā)電。風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，為風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。下面先看風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)圖。 風力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行;我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片

2、用來接受風力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能;尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能;轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能;機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。 風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)圖指出：風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25v變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉(zhuǎn)變成交流220v市電，才能保證穩(wěn)定使用。 通常人們認為，風力發(fā)電的功率完全由風力發(fā)電機的功率決定，總想選購大一點的風力發(fā)電機，而這是不正確的。風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)圖顯示：目前的風力發(fā)電機只是給電瓶充電，而由電瓶把電能貯存起來，人

3、們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關(guān)系。功率的大小更主要取決于風量的大小，而不僅是機頭功率的大小。在內(nèi)地，小的風力發(fā)電機會比大的更合適。因為它更容易被小風量帶動而發(fā)電，持續(xù)不斷的小風，會比一時狂風更能供給較大的能量。當無風時人們還可以正常使用風力帶來的電能，也就是說一臺200w風力發(fā)電機也可以通過大電瓶與逆變器的配合使用，獲得500w甚至1000w乃至更大的功率出。 現(xiàn)代變速雙饋風力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)距(風輪轉(zhuǎn)動慣量)，通過主軸傳動鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速后，通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網(wǎng)。如果超過發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電

4、狀態(tài)，通過變流器向電網(wǎng)饋電。 最簡單的風力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構(gòu)成，立在一定高度的塔干上，這是小型離網(wǎng)風機。 最初的風力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風變化時有時無，電壓和頻率不穩(wěn)定，沒有實際應用價值。為了解決這些問題，現(xiàn)代風機增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。 齒輪箱可以將很低的風輪轉(zhuǎn)速(1500千瓦的風機通常為12-22轉(zhuǎn)/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速(發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速通常為1500轉(zhuǎn)/分)。同時也使得發(fā)電機易于控制，實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。偏航系統(tǒng)可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向。要知道，1500千瓦的風機機艙總重50多噸，葉輪30噸，使這樣一個系統(tǒng)隨時對準主風向也有

5、相當?shù)募夹g(shù)難度。 風機是有許多轉(zhuǎn)動部件的，機艙在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時偏航對準風向;風輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動力扭距。對變槳矩風機，組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn)，以便適應不同的風況而變槳距。在停機時，葉片要順槳，以便形成阻尼剎車。 早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩(同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用)，現(xiàn)在電變距系統(tǒng)逐步取代液壓變距。 就1500千瓦風機而言，一般在4米/秒左右的風速自動啟動，在13米/秒左右發(fā)出額定功率。然后，隨著風速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風速達到25米/秒時自動停機。 現(xiàn)代風機的設(shè)計極限風速為60-70米/秒，也就是說在這么大的風速下風機也不

6、會立即破壞。理論上的12級颶風，其風速范圍也僅為32.7-36.9米/秒。 風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)圖顯示：風機的控制系統(tǒng)要根據(jù)風速、風向?qū)ο到y(tǒng)加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行，自動地并網(wǎng)和脫網(wǎng);同時監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對出現(xiàn)的任何異常進行報警，必要時自動停機，屬于無人值守獨立發(fā)電系統(tǒng)單元 風力發(fā)電機的原理和組成 原理：風輪在風力的推動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了風能向機械能的轉(zhuǎn)換，旋轉(zhuǎn)的風輪通過傳動系統(tǒng)驅(qū)動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，并在控制系統(tǒng)的作用下實現(xiàn)發(fā)電機的并網(wǎng)及電能的輸出，完成機械能向電能的轉(zhuǎn)換，這就是風力發(fā)電機將風能轉(zhuǎn)換成電能的原理。 并網(wǎng)型風力發(fā)電機組由以下部分組成：

7、 1、風輪(葉片和輪轂)：捕獲風能的關(guān)鍵設(shè)備。一般由3個葉片組成，所捕獲的風能大小直接決定風輪的轉(zhuǎn)速。 2、傳動系統(tǒng)：風輪與發(fā)電機的連接紐帶。齒輪箱是其關(guān)鍵部件。通過齒輪箱，風輪的低轉(zhuǎn)速才能使發(fā)電機以接近額定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，達到并網(wǎng)發(fā)電的目的。 3、偏航系統(tǒng)：使風輪的掃掠面始終與風向垂直，以最大限度地提升風輪對風能的捕獲能力，并同時減少風輪的載荷。 4、液壓系統(tǒng)：為變矩機構(gòu)和制動系統(tǒng)提供動力來源。 5、制動系統(tǒng)：使風輪減速和停止運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。 6、發(fā)電機：其作用是將風輪的機械能轉(zhuǎn)化為電能。 7、控制與安全系統(tǒng)：控制系統(tǒng)包括控制和監(jiān)測兩部分。監(jiān)測部分將采集到的數(shù)據(jù)送到控制器，控制器以此為

8、依據(jù)完成對風力發(fā)電機組的偏航控制、功率控制、開停機控制等控制功能。 8、塔筒：風力發(fā)電機組的支撐部件。它使風輪到達設(shè)計中規(guī)定的高度。其內(nèi)部還是動力電纜、控制電纜、通訊電纜和人員進出的通道。 9、基礎(chǔ)：為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，承載整個風力發(fā)電機組的重量?；A(chǔ)周圍設(shè)置有預防雷擊的接地系統(tǒng)。 10、機艙：風力發(fā)電機組的機艙承擔容納所有的機械部件，承受所有外力（包括靜負載及動負載）的作用。 特點： ⑴風能是取之不盡，用之不竭的清潔，無污染，可再生能源。用它發(fā)電十分有利。與火力發(fā)電、燃油發(fā)電、核電相比它無需購買燃料，也無需支付運費，更無需對發(fā)電殘渣,大氣進行環(huán)保治理.風力發(fā)電是綠色能源.風力發(fā)電是財

9、神爺。風來、發(fā)電、生財。風是財富。風是大自然對人類的無私奉獻。 ⑵風力發(fā)電有很強的地域性。不是任何地方都可以建站的。它必須建在風力資源豐富的地方。即風速大、持續(xù)時間長。風力資源大小與地勢、地貌有關(guān),山口、海島常是優(yōu)選地址。如新彊達板城、年平均風速6。2米/秒，內(nèi)蒙古輝騰錫勒，年平均風速為7。2米/秒，江西鄱陽湖，年平均風速7。6米/秒，河北張北，年平均風速6。8米/秒，遼寧東港，年平均風速6。7米/秒，廣東南澳，年平均風速8。5米/秒，福建平潭島全縣年平均風速8。4米/秒，平潭縣海潭島，年平均風速為8。5米/秒，年可發(fā)電風時數(shù)為3343小時，為目前中國之冠。（以上數(shù)字引自“全國風力發(fā)電信息中

10、心的并網(wǎng)風電場介紹”）。南海的南沙群島，該島一年連續(xù)刮六級以上大風有160天。在我國這樣的地方還有許多許多正等待我們?nèi)ヌ剿?、發(fā)現(xiàn)。 ⑶風的季節(jié)性，決定了風力發(fā)電在整個電網(wǎng)中處于＂配角″地位。對它的使用有三種運行方式： A:能源利用：風力發(fā)電機,機群并網(wǎng)運行。有風發(fā)電，電能送入電網(wǎng)。無風不發(fā)電。 B:無電網(wǎng)的高山，海島，牧區(qū):風力發(fā)電機與柴油發(fā)電機并聯(lián)運行。有風時風力發(fā)電,無風時柴油發(fā)電機犮電。對用戶來説時時都有電。 C:同上無電網(wǎng)地區(qū)，要求不使用柴油發(fā)電，時時有電供應:採用蓄電池儲能的AC-DC-AC，即交，直，交風力發(fā)電系統(tǒng)。也就是有風時,風力發(fā)電機發(fā)出交流電,經(jīng)整流為直流電對蓄電池

11、充電。再利用電力電子器件制造的＂逆變器″將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)化為三相恒頻恒壓的交流電。這種系統(tǒng)多用在高山雷達站、微波中繼站，海洋燈塔,航標燈場合。 優(yōu)缺點 優(yōu)點：1、清潔，環(huán)境效益好。 　 　 2、可再生，永不枯竭。 　 　 3、基建周期短、投資少。 　 　 4、裝機規(guī)模靈活。 　 　5、技術(shù)相對成熟。 缺點：1、噪聲，視覺污染。 　 　 2、占用大片土地。 　　 3、不穩(wěn)定，不可控。 　　 4、目前成本仍然很高。 風力發(fā)電機蓄電池的合理配置 200W(建議使用蓄電池型號105AH兩塊)所有附件：發(fā)電機，葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，立桿，拉線，防水電纜，300W逆變器。適

12、用于：40W日光燈，電視，無風時可使用2天至3天。充電時長13小時，年平均風速7米每秒時，運行4000小時，累積發(fā)電量：610度。 300W(建議使用蓄電池型號150AH兩塊) 所有附件：發(fā)電機，葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，立桿，拉線，防水電纜，500W逆變器。適用于：日光燈，電視，無風時可使用2天至3天。充電時長9小時，年平均風速7米每秒時，運行4000小時，累積發(fā)電量：888度。 400W(建議使用蓄電池型號150AH兩塊) 所有附件：發(fā)電機，葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，立桿，拉線，防水電纜，500W逆變器。適用于：日光燈，電視，無風時可使用2天至3天。充電時長7小時，年平均風速8米每秒時，運行400

13、0小時累計1140度。 500W(建議使用蓄電池型號150AH兩塊) 所有附件：發(fā)電機，葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，立桿，拉線，防水電纜，800W逆變器。適用于：日光燈，電視，無風時可使用2天至3天，充電時長.5小時，年平均風速8米每秒時，運行4000小時，累積發(fā)電量：1600度。 800W(建議使用蓄電池型號200AH) 所有附件：發(fā)電機，葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，立桿，拉線，防水電纜，1KW逆變器。適用于：日光燈，電視，無風時可使用.3天至4天。 充電時長5小時，年平均風速8米每秒時，運行4000小時，累積發(fā)電量：2400度。 1KW(建議使用蓄電池型號200AH兩塊、四塊) 所有附件：發(fā)電機，

14、葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，立桿，拉線，防水電纜，1500W逆變器。適用于：日光燈，電視，550W單相水泵。無風時可使用3天至5天。充電時長6小時，年平均風速9米每秒時，運行4000小時，累積發(fā)電量：2600度。 2KW(建議使用蓄電池型號200AH四塊) 所有附件：發(fā)電機，葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，立桿，拉線，防水電纜，2500W逆變器。適用于：日光燈，電視，750W單相水泵。無風時可使用3天至6天。充電時長6小時，年平均風速9米每秒時，運行4000小時，累積發(fā)電量：4500度。 3KW(建議使用蓄電池型號150AH八塊) 所有附件：發(fā)電機，葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，立桿，拉線，防水電纜，3500W逆變器。

15、適用于：日光燈，電視，750W單相水泵，無風時可使用4天至7天。充電時長6小時，年平均風速9米每秒時，運行4000小時，累積發(fā)電量：7326度。 5KW(建議使用蓄電池型號300AH20塊) 所有附件：發(fā)電機，葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，獨立鋼管，防水電纜，5KW逆變器。適用于：日光燈，看電視.750W單相水泵，一些小型感性負載，無風時可使用7天至10天。充電時長8小時，年平均風速10米每秒時，運行4000小時，累積發(fā)電量：14000度。 10KW(建議使用蓄電池型號400AH20塊) 所有附件：發(fā)電機，葉輪，回轉(zhuǎn)體，尾舵，獨立鋼管，防水電纜，10KW逆變器。適用于：日光燈，看電視.750W單相水泵，空調(diào)，一些小型感性負載，無風時可使用7天至10天。充電時長8小時，年平均風速10米每秒時，運行4000小時，累積發(fā)電量：28000度。