风力发电的原理是什么
2019-02-25 · 农业农村部直属的大型综合出版社
风车是将风能转换为电能的动力机械。广义地说,它是一种以太阳为热源,以大气为工作介质的热能发电机。风力发电利用的是自然能源,相对柴油发电要好得多,但是若应急来用的话,还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源,但是却可以长期利用。
风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再通过增速机将转速提升,驱动发电机发电(图10-1)。依据目前的风车技术,大约是3m/s的微风速度(2~3级风速),便可以开始发电。
图10-1风力发电原理图
1.风轮2.发电机3.尾舵4.充电控制器5.蓄电池组6.逆变器7.电缆8.支架
风力发电正在世界上形成一股热潮,因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、叶片等组成(图10-2)。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。由于叶片转速通常比发电机正常转速低,所以大多风力发电机组都有增速齿轮传动箱。
图10-2风力发电机结构图
1.发电机2.高速轴3.刹车4.齿轮箱5.低速轴6.轮毂7.调速机构8.叶片9.集电环10.塔架11.调向机构12.台架13.罩
风力发电机因自然风速不稳定,必然发生电压和频率的波动,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电池充电,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器,把电瓶里的化学能转变成交流220V交流电,才能保证稳定使用。
机械连接与功率传递,水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机轴,此联轴节应具有很好的吸收阻尼和震动的特性,表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移,并且联轴器可阻止机械装置的过载;另一种为直驱型风机,桨叶直接与电机相连。
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风力发电的原理,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,便可以开始发电。