风力发电机工作原理Word文档下载推荐.docx

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在欧洲，适合风电的地段日渐减少，因此有逼切性安装发电能力尽量高的风力发电机。

另一类更大型的为海上应用而设计的风力发电机，已经完成设计并制成原型机。

例如REPower公司设计的风力发电机风轮直径达126米，功率达5兆瓦。

1）风的功率

风的能量指的是风的动能。

特定质量的空气的动能可以用下列公式计算。

能量=1/2X质量X（速度）^2

吹过特定面积的风的的功率可以用下列公式计算。

功率=1/2X空气密度X面积X（速度）^3

其中，

功率单位为瓦特；

空气密度单位为千克/立方米；

面积指气流横截面积，单位为平方米；

速度单位为米/秒。

在海平面高度和摄氏15度的条件下，乾空气密度为1.225千克/立方米。

空气密度随气压和温度而变。

随著高度的升高，空气密度也会下降。

於上述公式中可以看出，风的功率与速度的三次方〔立方〕成正比，并与风轮扫掠面积成正比。

不过实际上，风轮只能提取风的能量中的一部分，而非全部。

2）风力发电机的工作原理

现代风力发电机采用空气动力学原理，就像飞机的机翼一样。

风并非"

推"

动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转并不断横切风流。

风力发电机的风轮并不能提取风的所有功率。

根据Betz定律，理论上风电机能够提取的最大功率，是风的功率的59.6%。

大多数风电机只能提取风的功率的40%或者更少。

风力发电机主要包含三部分∶风轮、机舱和塔杆。

大型与电网接驳的风力发电机的最常见的结构，是横轴式三叶片风轮，并安装在直立管状塔杆上。

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）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。

强风下最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9

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：

VestasV52-850千瓦风力发电机机舱的组成部份

（来源：

Vestas）

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。

V52-850千瓦风力发电机於不同噪音级别下的工作曲线（噪音级别可透过改变风力发电机的转速而改变）

Vestas）

为特定地点选取合适的风力发电机，一般方法是采用风电机的功率曲线和该地点的风力资料以进行产电量估算。

。

（在大型风力发电机-资源潜力部分有更多相关资讯）

4）风力发电机的额定输出功率

风力发电机的额定输出功率是配合特定的额定风速设而定的。

由於能量与风速的立方成正比，因此，风力发电机的功率会随风速变化会很大。

同样构造和风轮直径的风电机可以配以不同大小的发电机。

因此两座同样构造和风轮直径的风电机可能有相当不同的额定输出功率值，这取决於它的设计是配合强风地带（配较大型发电机）或弱风地带（配较小型发电机）。

5）风力发电机的主要种类

横轴风力发电机和竖轴风力发电机

根据叶片固定轴的方位，风力发电机可以分为横轴和竖轴两类。

横轴式风电机工作时转轴方向与风向一致，竖轴式风电机转轴方向与风向成直角。

横轴式风电机通常需要不停地变向以保持与风向一致。

而竖轴式风电机则不必如此，因为它可以收集不同来向的风能。

横轴式风电机在世界上占主流位置。

逆风风力发电机和顺风风力发电机

逆风风电机是一种风轮面向来风的横轴式风电机。

而对於顺风风电机，来风是从风轮的背後吹来。

大多数的风力发电机是逆风式的。

单叶片、双叶片和三叶片风力发电机

叶片的数目由很多因素决定，其中包括空气动力效率、复杂度、成本、噪音、美学要求等等。

大型风力发电机可由1、2或者3片叶片构成。

叶片较少的风力发电机通常需要更高的转速以提取风中的能量，因此噪音比较大。

而如果叶片太多，它们之间会相互作用而降低系统效率。

目前3叶片风电机是主流。

从美学角度上看，3叶片的风电机看上去较为平衡和美观。

6）岸上风电场

岸上风电系统可以是仅有一台风电机，或者由多台风电机器线性排列或方阵排列形成风电场。

风电场的风力发电机相互之间需要有足够的距离，以免造成过强的湍流相互影响，或由於"

尾流效应"

而严重减低後排风电机的功率输出。

为了配合运送大型设备（特别是叶片）到安装现场，须要建设道路。

另外亦须要建设输电线，把风电场的输出连接到电网接入点。

7）世界各地的风力发电装置

到2005年底，世界总风力发电装机容量达58千兆瓦。

德国、西班牙、美国、印度和丹麦是以风力发电装机容量来算前几名的国家。

在丹麦，风能发电提供该国总用电量的20％。

香港第一台大型风力发电机是由香港电灯集团於2005年末安装在南丫岛上，并於2006年二月正式启用。

该机额定输出功率为800千瓦。

以上详细的介绍了风力发电机工作原理及相关风力发电机知识，如果想了解更多关于风力发电原理知识，请关注风力发电网其它容。

风能发电的原理

2009/03/1710:

37:

36来源：

风能资源是清洁的可再生能源，安全、清洁、资源丰富，取之不竭，是一种永久性的大量存在的本地资源，可为我们提供长期稳定的能源供应。

风力发电是新能源领域术最成熟、最具规模、开发商业化发展前景的发电方式之

　　风能资源是清洁的可再生能源，安全、清洁、资源丰富，取之不竭，是一种永久性的大量存在的本地资源，可为我们提供长期稳定的能源供应。

风力发电是新能源领域术最成熟、最具规模、开发商业化发展前景的发电方式之一。

发展风电对于保障能源安全，调整能源结构，减轻环境污染，实现可持续发展等都具有非常重要的意义。

　　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，大约是每秒三公里的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。

风力发电正在世界上形成一般热潮，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、叶片组成，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。

风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13-25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电。

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电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

通常人们认为风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的，目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。

功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。

在地，小的风力发电机会比大的更合适。

因为，它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量，当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台220W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合作用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。

使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元充电瓶液的代价。

由于现在技术的进步，均采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电，山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯，高速公路可用它做夜晚的路标灯；

山区的孩子可以在日光灯下晚自习；

城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源，家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣，在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点，无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务。

使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自己劳动致富。

　　另外，大型发电风电场址的确定，一般需要达到两个要求：

一是场址的风能资源比较丰富，年平均风速在6米/s以上，年平均有效风功率密度大于200米/m2，年有效风速小时数（3-25m/s）不小于5000小时。

二是场地面积需达到一定的规模，以便有足够的场地布置风机。

什么是风力发电

2008/05/1009:

24:

57来源：

风力发电的尝试，早在本世纪初就已经开始了。

三十年代，丹麦、瑞典、联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。

这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力

这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型燃机的发电成本低得多。

不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下。

怎样利用风力来发电呢?

我们把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能，这就是风力发电。

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。

这种风力发电机组，大体上可分风轮（包括尾舵）、发电机和铁塔三部分。

（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）

风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只（或更多只）螺旋桨形的叶轮组成。

当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。

桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料（如碳纤维）来制造。

（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）

铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。

它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。

铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米围。

发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。

目前，据了解，国外已生产出15，40，45，100，225千瓦的风力发电机了。

1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电。

而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达2000千瓦，风车高57米，所发电量的75%送入电网，其余供给附近的一所学校用。

多大的风力才可以发电呢?

一般说来，3级风就有利用的价值。

但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。

据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速每秒为9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；

当风速每秒8米时，功率为38千瓦；

风速每秒为6米时，只有16千瓦；

而风速为每秒5米时，仅为9.5千瓦。

可见风力愈大，经济效益也愈大。

在我国，现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。

我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；

有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。

在这些地区，发展风力发电是很有前途的。

风力发电行业我国自主知识产权产品的介绍：

在西军电、西交大、上复旦、上同济等高校一批专家的配合下，模斯电子设备在不到一年的时间里，就成功研制出了世界上第一台新型（H型）垂直轴风力发电机，并装机试验成功，获得了基础数据和实际经验。

（这也成为了全球首台新型垂直轴风力发电机诞生日）在后续的一年里，MUCE对产品进行无数次改进和测试，2002年底产品通过了各项测试，并达到了各项设计要求。

（XX百科佚名）

风力发电原理图

2008/05/0822:

41:

12来源：

风力发电原理图可以很清晰的把风能转变为电能的方式原理表现出来，我们提供给大家参考。

风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。

风力发电机的工作原理

风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。

发电机在风轮轴的带动下旋转发电。

风力发电原理图

（一）

风力发电原理图（二

风力发电原理

2008/04/0707:

28:

人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关，每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃。

在我们进入21世纪的今天，世界能源结构也正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的

在我们进入21世纪的今天，世界能源结构也正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。

所谓可再生能源就是取之不尽、用之不竭、与人类共存的能源。

它包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等。

在这众多的可再生能源中，目前发展最快、商业化最广泛、经济上最适用的，当数风力发电。

一、何谓风力发电

1．原理

风力发电的原理说起来非常简单，最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，如图1所示。

空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能,从而推动叶轮旋转。

如果将叶轮的转轴与发电机的