風(fēng)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)？

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風(fēng)電機(jī)結(jié)構(gòu)：

機(jī)艙：機(jī)艙包容著風(fēng)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過風(fēng)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙前端是風(fēng)電機(jī)葉輪，即葉片、輪轂和軸。

葉片：捉獲風(fēng)，并將風(fēng)力傳送到輪轂。在600千瓦級別的風(fēng)電機(jī)上，每個(gè)葉片的長度大約為20米；而在5兆瓦級別的風(fēng)電機(jī)上，葉片長度可以達(dá)到60米。葉片的設(shè)計(jì)很類似飛機(jī)的機(jī)翼，制造材料卻大不相同，多采用纖維而不是輕型合金。大部分葉片用玻璃纖維強(qiáng)化塑料（GRP）制造。采用碳纖維或芳族聚酰胺作為強(qiáng)化材料是另外一種選擇，但這種葉片對大型風(fēng)電機(jī)是不經(jīng)濟(jì)的。除此之外，已經(jīng)有廠家用竹子做葉片，實(shí)際運(yùn)行情況還有待試驗(yàn)。木材、環(huán)氧木材、或環(huán)氧木纖維合成物目前還沒有在葉片市場出現(xiàn)，盡管目前在這一領(lǐng)域已經(jīng)有了發(fā)展。鋼及鋁合金分別存在重量及金屬疲勞等問題，目前只用在小型風(fēng)電機(jī)上。。實(shí)際上，葉片設(shè)計(jì)師通常將葉片最遠(yuǎn)端的部分的橫切面設(shè)計(jì)得類似于正統(tǒng)飛機(jī)的機(jī)翼。但是葉片內(nèi)端的厚輪廓，通常是專門為風(fēng)電機(jī)設(shè)計(jì)的。為葉片選擇輪廓涉及很多折衷的方面，諸如可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)與延時(shí)特性。葉片的輪廓設(shè)計(jì)，即使在表面有污垢時(shí)，葉片也可以運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

輪轂：輪轂附著在風(fēng)電機(jī)的主軸上。

主軸：風(fēng)電機(jī)的主軸將輪轂與變速齒輪箱連接在一起。在一般的風(fēng)電機(jī)上，葉輪轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。主軸一般是中空的，中間有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，來激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運(yùn)行。

齒輪箱：齒輪箱連接主軸和高速軸的變速裝置，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至主軸的n倍。（半直驅(qū)n=10左右，雙饋機(jī)型n=50-120之間；直驅(qū)機(jī)型沒有齒輪箱。）

高速軸及其機(jī)械閘：高速軸的額定轉(zhuǎn)速按照不同的增速比，有1500轉(zhuǎn)/分鐘、1000轉(zhuǎn)/分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)、300轉(zhuǎn)/分鐘等。雙饋機(jī)型和半直驅(qū)機(jī)型中由高速軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，直驅(qū)機(jī)型中主軸直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。高速軸上一般裝備有緊急機(jī)械閘，用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí)，或風(fēng)電機(jī)被維修時(shí)。

發(fā)電機(jī)：風(fēng)電機(jī)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)電機(jī)上的發(fā)電機(jī)與普通電網(wǎng)上的發(fā)電設(shè)備相比，有所不同：風(fēng)電機(jī)發(fā)電機(jī)需要在波動(dòng)的機(jī)械能條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。通常使用的風(fēng)電機(jī)發(fā)電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)，最新的風(fēng)電機(jī)已經(jīng)開始使用永磁同步發(fā)電機(jī)。目前世界上單機(jī)最大電力輸出超過6000千瓦（德國enercon的E-112/114）。

主控系統(tǒng)：主控系統(tǒng)是用于調(diào)整風(fēng)電機(jī)最佳工作狀態(tài)的控制系統(tǒng)，分別是用于控制風(fēng)電機(jī)機(jī)艙部分的偏航系統(tǒng)（YAW系統(tǒng)）和控制葉片切割角度（攻角）的變槳系統(tǒng)（Pitch或者Stall）。YAW系統(tǒng)借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙，以使葉輪調(diào)整風(fēng)向的最佳切入角度。該系統(tǒng)由電子控制器操作，電子控制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來探知風(fēng)向。通常，在風(fēng)改變其方向時(shí)，風(fēng)電機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。關(guān)于葉片攻角的調(diào)整：小功率級別的風(fēng)電機(jī)都是通過統(tǒng)一的變槳系統(tǒng)調(diào)整所有葉片的角度，而最新的風(fēng)電機(jī)大都是每個(gè)葉片設(shè)置單獨(dú)的變槳系統(tǒng)。

電子控制器：一般都使用一臺(tái)或多臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)電機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，用于控制偏航裝置。一旦風(fēng)電機(jī)發(fā)生故障（即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過熱），該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通知風(fēng)電機(jī)管理中心。

液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)電機(jī)的空氣動(dòng)力閘。

冷卻系統(tǒng)：發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要冷卻。在大部分風(fēng)電機(jī)上，發(fā)電機(jī)被放置在管內(nèi)，并使用大型風(fēng)扇來空冷，除此之外還需要一個(gè)油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油；還有一部分制造商采用水冷。水冷發(fā)電機(jī)更加小巧，而且電效高，但這種方式需要在機(jī)艙內(nèi)設(shè)置散熱器，來消除液體冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。一些新型風(fēng)電機(jī)也采用水冷和風(fēng)冷并用系統(tǒng)（比如德國Multibrid的M5000）。從外形上看，空冷發(fā)電機(jī)一般為長方體形，水冷發(fā)電機(jī)一般為圓柱形。

機(jī)塔：風(fēng)電機(jī)塔載有機(jī)艙及葉輪。通常高的塔具有優(yōu)勢，因?yàn)殡x地面越高，風(fēng)速越大。600千瓦風(fēng)電機(jī)的塔高為40至60米，5兆瓦級別的塔高則超過100米。根據(jù)底座的不同，機(jī)塔可以為管狀塔筒，也可以是桁架。塔筒對于維修人員更為安全，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。桁架結(jié)構(gòu)的機(jī)塔優(yōu)點(diǎn)在于它重量輕，技術(shù)相對成熟（與海上石油鉆井臺(tái)原理相同）。

基礎(chǔ)：早期小功率的風(fēng)電機(jī)基礎(chǔ)和機(jī)塔是結(jié)合到一起的，隨著風(fēng)電機(jī)單機(jī)功率越來越大，機(jī)塔也越來越長，對機(jī)塔底部的力學(xué)要求也越來越多，越來越復(fù)雜，所以目前的技術(shù)發(fā)展趨勢是將基礎(chǔ)從機(jī)塔中分離出來單獨(dú)制造。目前常見的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括直桿式、三腳架、桁架、重力式、吸盤式以及一些浮力基礎(chǔ)。

風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)：用于測量風(fēng)速及風(fēng)向。

輸出電壓

歐洲風(fēng)電機(jī)通常產(chǎn)生690伏特（美國風(fēng)電機(jī)通常為575伏特）的三相交流電，電流通過風(fēng)電機(jī)旁（或在塔內(nèi)）的變壓器，電壓被提高至一萬至三萬伏，這取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，還有部分風(fēng)機(jī)采用高壓或者中壓電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)直接發(fā)出超過1萬伏的高壓電或者3000伏左右的中壓整機(jī)制造商可以提供50赫茲風(fēng)電機(jī)類型（用于世界大部分的電網(wǎng)），或60赫茲類型（用于美國電網(wǎng)）。

發(fā)電機(jī)電網(wǎng)的設(shè)計(jì)

風(fēng)電機(jī)可以使用同步或異步發(fā)電機(jī)，并直接或非直接地將發(fā)電機(jī)連接在電網(wǎng)上。直接電網(wǎng)連接指的是將發(fā)電機(jī)直接連接在交流電網(wǎng)上。非直接電網(wǎng)連接指的是，風(fēng)電機(jī)的電流通過一系列電力設(shè)備，經(jīng)調(diào)節(jié)與電網(wǎng)匹配。采用異步發(fā)電機(jī)，這個(gè)調(diào)節(jié)過程自動(dòng)完成。

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