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风力发电机工作原理
发布时间:2017-02-24 浏览量:1348
构 , 是 横 轴 式 三 叶 片 风 轮 , 并 安 装 在 直 立 管 状 塔 杆 上 。

( 上 图 来 源 : )

风 轮 叶 片 由 复 合 材 料 制 造 。 不 像 小 型 风 力 发 电 机 , 大 型 风 电 机 的 风 轮 转 动 相 当 慢 。 比 较 简 单 的 风 力 发 电 机 是 采 用 固 定 速 度 的 。 通 常 采 用 两 个 不 同 的 速 度 - 在 弱 风 下 用 低 速 和 在 强 风 下 用 高 速 。 这 些 定 速 风 电 机 的 感 应 式 异 步 发 电 机 能 够 直 接 发 产 生 电 网 频 率 的 交 流 电 。

比 较 新 型 的 设 计 一 般 是 可 变 速 的 ( 比 如 Vestas 公 司 的 V52-850 千 瓦 风 电 机 转 速 为 每 分 钟 14 转 到 每 分 钟 31.4 转 ) 。 利 用 可 变 速 操 作 , 风 轮 的 空 气 动 力 效 率 可 以 得 到 改 善 , 从 而 提 取 更 多 的 能 量 , 而 且 在 弱 风 情 况 下 噪 音 更 低 。 因 此 , 变 速 的 风 电 机 设 计 比 起 定 速 风 电 机 , 越 来 越 受 欢 迎 。

机 舱 上 安 装 的 感 测 器 探 测 风 向 , 透 过 转 向 机 械 装 置 令 机 舱 和 风 轮 自 动 转 向 , 面 向 来 风 。

风 轮 的 旋 转 运 动 通 过 齿 轮 变 速 箱 传 送 到 机 舱 内 的 发 电 机 ( 如 果 没 有 齿 轮 变 速 箱 则 直 接 传 送 到 发 电 机 ) 。 在 风 电 工 业 中 , 配 有 变 速 箱 的 风 力 发 电 机 是 很 普 遍 的 。 不 过 , 为 风 电 机 而 设 计 的 多 极 直 接 驱 动 式 发 电 机 , 也 有 显 著 的 发 展 。

设 於 塔 底 的 变 压 器 ( 或 者 有 些 设 於 机 舱 内 ) 可 提 升 发 电 机 的 电 压 到 配 电 网 电 压 ( 香 港 的 情 况 为 11 千 伏 ) 。

所 有 风 力 发 电 机 的 功 率 输 出 是 随 著 风 力 而 变 的 。 强 风 下 *** 常 见 的 两 种 限 制 功 率 输 出 的 方 法 ( 从 而 限 制 风 轮 所 承 受 压 力 ) 是 失 速 调 节 和 斜 角 调 节 。 使 用 失 速 调 节 的 风 电 机 , 超 过 额 定 风 速 的 强 风 会 导 致 通 过 业 片 的 气 流 产 生 扰 流 , 令 风 轮 失 速 。 当 风 力 过 强 时 , 业 片 尾 部 制 动 装 置 会 动 作 , 令 风 轮 剎 车 。 使 用 斜 角 调 节 的 风 电 机 , 每 片 叶 片 能 够 以 纵 向 为 轴 而 旋 转 , 叶 片 角 度 随 著 风 速 不 同 而 转 变 , 从 而 改 变 风 轮 的 空 气 动 力 性 能 。 当 风 力 过 强 时 , 叶 片 转 动 至 迎 气 边 缘 面 向 来 风 , 从 而 令 风 轮 剎 车 。

叶 片 中 嵌 入 了 避 雷 条 , 当 叶 片 遭 到 雷 击 时 , 可 将 闪 电 中 的 电 流 引 导 到 地 下 去 。

上 图 : Vestas V52-850 千 瓦 风 力 发 电 机 机 舱 内 的 组 成 部 份

( 来 源 : )

3) 风 力 发 电 机 的 功 率 曲 线

在 风 速 很 低 的 时 候 , 风 电 机 风 轮 会 保 持 不 动 。 当 到 达 切 入 风 速 时 ( 通 常 每 秒 3 到 4 米 ) , 风 轮 开 始 旋 转 并 牵 引 发 电 机 开 始 发 电 。 随 著 风 力 越 来 越 强 , 输 出 功 率 会 增 加 。 当 风 速 达 到 额 定 风 速 时 , 风 电 机 会 输 出 其 额 定 功 率 。 之 後 输 出 功 率 会 保 留 大 致 不 变 。 当 风 速 进 一 步 增 加 , 达 到 切 出 风 速 的 时 候 , 风 电 机 会 剎 车 , 不 再 输 出 功 率 , 为 免 受 损 。

风 力 发 电 机 的 性 能 可 以 用 功 率 曲 线 来 表 达 。 功 率 曲 线 是 用 作 显 示 在 不 同 风 速 下 ( 切 入 风 速 到 切 出 风 速 ) 风 电 机 的 输 出 功 率 。

上 图 : V52-850 千 瓦 风 力 发 电 机 於 不 同 噪 音 级 别 下 的 工 作 曲 线 ( 噪 音 级 别 可 透

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