求小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的構(gòu)造原理和資料(越基礎(chǔ)越好詳細(xì)點(diǎn))謝謝

【專家解說】：小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)介紹 一，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用條件 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般應(yīng)在風(fēng)力資源較豐富的地區(qū)使用。即年平均風(fēng)速在3m/s以上，全年3-20m/s有效風(fēng)速累計時數(shù)3000h以上;全年3-20m/s平均有效風(fēng)能密度lOOW/m2以上。在選擇使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)時，要做到心中有數(shù)，避免盲目性，這樣才能充分地利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力資源，最大限度地發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率，取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。 應(yīng)該指出的是，在風(fēng)力資源豐富地區(qū)，最好選擇風(fēng)機(jī)額定設(shè)計風(fēng)速與當(dāng)?shù)刈罴言O(shè)計風(fēng)速相吻合的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。如能做到這一點(diǎn)無論是從風(fēng)力機(jī)的選擇上，還是利用風(fēng)力資源的經(jīng)濟(jì)意義上都有重要的意義。風(fēng)洞試驗(yàn)證明，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)換功率與風(fēng)速的立方成正比，也就是說，風(fēng)速對功率影響最大。例如，在當(dāng)?shù)刈罴言O(shè)計風(fēng)速為6m/s的地區(qū)，安裝一臺額定設(shè)計風(fēng)速為8m/s的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，結(jié)果其年額定輸出功率只達(dá)到原設(shè)計輸出功率的42%，也就是說，風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定輸出功率較設(shè)計值降低了58%。若選用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定設(shè)計風(fēng)速越高，那么其額定功率輸出的效果就越加不理想。但也必須指出，風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定設(shè)計風(fēng)速偏低，其風(fēng)輪直徑、電機(jī)相對要增大，整機(jī)造價相應(yīng)也就加大.從制造和產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)意義上考慮都是不合算的。 二，小型風(fēng)力發(fā)電執(zhí)使用的一般要求 目前，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)都采用蓄電池貯能，家用電器的用電都由蓄電池提供。所以，用電時總的原則是，蓄電池放電后能及時由風(fēng)力發(fā)電機(jī)給以補(bǔ)充。也就是說，蓄電池充入的電量和用電器所需消耗的電量要大致相等(一般以日計算)。下面舉一例說明這一問題:某地區(qū)使用了一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，額定風(fēng)速輸出功率為IOOW,假設(shè)，該地區(qū)某日相當(dāng)于額定風(fēng)速的風(fēng)力吹刮時數(shù)連續(xù)為4h，則該風(fēng)機(jī)日輸出并貯存到蓄電池里的能量為400Wh。考慮到鉛蓄電池的轉(zhuǎn)換效率為70%，則用戶用電器實(shí)際可利用的能量280Wh。如果該用戶使用的電器有: (1)15W燈泡兩只，使用4h，耗能為120Wh; (Z)35W電視機(jī)一臺，使用3h，耗能為105Wh; (3)15W收錄機(jī)一臺，使用4h，耗能為60Wh。 以上總耗能為285Wh。 這樣，用電器日總耗能比風(fēng)力發(fā)電機(jī)所能提供的能量超出了5Wh，也就是出現(xiàn)了所謂的“入不付出”用電;這種入不付出的用電，將會使蓄電池處在虧電的狀態(tài)下工作。如果經(jīng)常長時間地這么用電，將會使蓄電池嚴(yán)重虧電而損壞，縮短其使用壽命。 上例，是假定風(fēng)力發(fā)電機(jī)在額定風(fēng)速狀擊下的用電情況，而實(shí)際上，由于風(fēng)的多變性，間歇性，風(fēng)既有大小的不同(風(fēng)速)又有吹刮時間長短的不同(風(fēng)頻)。所以，在使用用電器時要做到風(fēng)況好時可適當(dāng)多用電，風(fēng)況差時少用電。這就需要用戶在使用時認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。 另外，有條件的地區(qū)和用戶可備一臺千瓦級的柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)風(fēng)況差的時候給蓄電池補(bǔ)充充電，做到蓄電池不間斷地供電。 三，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的合理配套 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能首先經(jīng)過蓄電池貯存起來，然后再由蓄電池向用電器供電。所以，必須認(rèn)真科學(xué)地考慮，風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率與蓄電池容量的合理匹配和靜風(fēng)期貯能等問 題。目前，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄電池容量一般都是按照輸入和輸出相等，或輸入大于輸出的原則進(jìn)行匹配的。即:100W風(fēng)力發(fā)電機(jī)匹配120Ah蓄電池(60Ah2塊);200W風(fēng)力發(fā)電機(jī)匹配120-180Ah蓄電池(60或90Ah2塊);300W風(fēng)力發(fā)電機(jī)匹配240Ah蓄電(120Ah2塊);750W風(fēng)力發(fā)電機(jī)匹配240Ah蓄電池(120Ah2塊);1000W風(fēng)力發(fā)電機(jī)匹配360Ah蓄電池(120Ah3塊)。 實(shí)踐證明:如果匹配的蓄電池容量不符合風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出能量的要求，將會產(chǎn)生下列問題: (1)蓄電池容量過大時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的能量不能保證及時地給蓄電池充足電，致使蓄電池經(jīng)常處于虧電狀態(tài)?？s短蓄電池使用壽命。另外，蓄電池容量大，價格和使用費(fèi)用隨之增大，給經(jīng)濟(jì)上也造成不必要的浪費(fèi)。 (2)蓄電池容量過小時，會使蓄電池經(jīng)常處于過充電狀態(tài)。如因充足電而停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作會嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)工作效率。蓄電池長期過充電將會使蓄電池早期損壞，縮短使用壽命。 另外，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的合理匹配，用電器的套配也是一項(xiàng)可忽視的內(nèi)容。在選配用電器時也應(yīng)按照蓄電池與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的匹配原則進(jìn)行。即選配的用電器耗用的能量要與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的能量相匹配。但應(yīng)指出的是，匹配指標(biāo)所強(qiáng)調(diào)是“能量”，不要混淆為功率。在選用用電器時，還必須注意電壓制的要求，目前，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)配電箱上配有12V、24V和電視機(jī)專用插座，用戶使用時，要針對用電器所要求的電壓值選用相應(yīng)的插座，電視機(jī)應(yīng)專門插在電視機(jī)插座上。 如果使用的是交流用電設(shè)備，則必須備置能夠滿足其功率要求的“逆變器”將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變成電壓為220V，頻率為50Hz的交流電才能使用。 第二節(jié) 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝場址的選擇 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝場址的選擇非常重要。性能很高的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，假如沒有風(fēng)，它也不會工作，而性能稍差一些的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，如果安裝場址選擇得好，也會使它充分發(fā)揮作用。關(guān)于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選址條件包含著非常復(fù)雜的因素，美國等一些國家，特為此出版了有關(guān)風(fēng)力機(jī)場址選擇的專著。原則上，在一年之中極強(qiáng)風(fēng)及紊流少的地點(diǎn)應(yīng)算最好，但有時很難選出這樣的地點(diǎn)。 一、場址選擇原則 1.場址應(yīng)選擇風(fēng)能豐富區(qū)前面己介紹，風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝地點(diǎn)的年平 均風(fēng)速越大越好，其大體上 數(shù)字是:年平 均風(fēng)速3m/s以上，3-20m/s有效風(fēng)速累計時效3000h以上，全年3一20m/s平均有效風(fēng)能密度100W/m2以上。只要能滿足第一個條件，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在經(jīng)濟(jì)上便可認(rèn)為是合算的。 2.場址應(yīng)具有較穩(wěn)定的盛行風(fēng)向。盛行風(fēng)向是指出現(xiàn)頻率最高的風(fēng)向，氣象上風(fēng)向一般用16個方位表示(圖4-1)。每個方位箭頭的長度和數(shù)字是該風(fēng)向的平均風(fēng)速，并可形象地繪制出風(fēng)玫瑰(圖4-2)。 從風(fēng)玫瑰圖中看出，盛行風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)(平均風(fēng)速11.7m/s)、南西南風(fēng)(平均風(fēng)11.5m/s)和東北風(fēng)(平均風(fēng)速5.9m/s)。我國是季風(fēng)較強(qiáng)的國家，不同季節(jié)盛行風(fēng)向還要變化。選址對希望盛行風(fēng)向較穩(wěn)定，便于考慮地形的有利影響。 3.風(fēng)機(jī)高度范圍內(nèi)“風(fēng)切變”要小(風(fēng)剪切要小) “風(fēng)切變”是指短距離內(nèi)風(fēng)速、風(fēng)向的較大變化。圖4-3所示為平頂山脊頂?shù)娘L(fēng)切變，圖中的影區(qū)說明因氣流分離使風(fēng)速下降，分離區(qū)上部為強(qiáng)切變區(qū)。風(fēng)機(jī)如安在此影區(qū)，葉片將在不等速風(fēng)中旋轉(zhuǎn)，葉片受載不均勻， 圖4-1 風(fēng)向的16個方位圖 圖4-2 風(fēng)玫瑰圖 降低性能，縮短風(fēng)機(jī)使用壽命。所以風(fēng)機(jī)應(yīng)避開此強(qiáng)切變區(qū)，安在迎風(fēng)坡上，或提高塔架。 4.應(yīng)考慮氣象因素的影響 (1) 紊流。所謂紊流是指氣流速度的急劇變化，包括風(fēng)向的變化。通 常這兩種因素混在一起出現(xiàn)。紊流能影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的輸出，同時使整個裝置振動，損壞風(fēng)機(jī)。小型紊流多數(shù)是因地面障礙物的影響而產(chǎn)生的，因此在安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)時，必須躲開這種地區(qū)。 (2) 極強(qiáng)風(fēng)。海上風(fēng)速可達(dá)30m/s以上，內(nèi)陸有時也大于20m/s時稱為極強(qiáng)風(fēng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝場址當(dāng)然要選擇風(fēng)速大 圖4-3 平頂山脊頂?shù)娘L(fēng)場變 的地方，但在易出現(xiàn)極強(qiáng)風(fēng)的地區(qū)使用風(fēng)機(jī)，要求機(jī)組具有足夠的強(qiáng)度，一旦遇有極強(qiáng)風(fēng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)便成為被襲擊的對象。 (3)結(jié)冰和粘雪。在山地和海陸交界處設(shè)置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，容易結(jié)冰和粘雪。葉片一旦結(jié)了冰，其重量分布便會發(fā)生變化，同時翼形的改變，又會引起激烈的振動，甚至發(fā)生破壞。 (4)雷。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)在沒有障礙物的平坦地區(qū)安裝得較高，所以經(jīng)常發(fā)生雷擊事故，為此風(fēng)機(jī)最好增設(shè)防雷裝置。 (5)鹽霧損害。在距海岸線10-15km以內(nèi)的地區(qū)安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)，必須采取防鹽霧損害的措施。因?yàn)辂}霧能腐蝕葉片等金屬部分，并且會破壞裝置內(nèi)部的絕緣體。 (6)塵砂。在塵砂多的地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片壽命明顯縮短。其防護(hù)的方法，通常是防止槳葉前緣的損傷，對前緣表面進(jìn)行處理?？墒菈m砂有時也能侵入機(jī)械內(nèi)部，使軸承和齒輪機(jī)構(gòu)等機(jī)械零件受到破壞。在工廠區(qū)，空氣中浮游著的有害氣體，也會腐蝕風(fēng)力機(jī)的金屬部分，應(yīng)加以注意。 二，平坦地形的場址選擇 根據(jù)能同時表示風(fēng)向和風(fēng)速關(guān)系的風(fēng)玫瑰圖，如果在風(fēng)向最多的上風(fēng)側(cè)沒有障礙物，一般都可以認(rèn)為這個地點(diǎn)為平地。所謂在平地上安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的情況，應(yīng)考慮以下兩個條件: (1)以設(shè)置地點(diǎn)為中心，在半徑為1km的圓內(nèi)，應(yīng)沒有障礙物。 (2)假使有障礙物時，風(fēng)力機(jī)的高度應(yīng)為障礙物最高處高度的三倍以上，這個關(guān)系如圖4-4所示。此條件極為嚴(yán)格，但對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以放寬些(例如也可以把半徑定為400m)。 三，山脊或山頂?shù)匦蔚膱鲋愤x擇 山脊和山頂有自然的高塔作用，并且氣流隨著靠近山脊，由于風(fēng)洞效應(yīng)，氣流近似為流線而得到加速，能量也隨之增大。如圖4-5a所示?？墒?，風(fēng)向和山脊構(gòu)成的方向?qū)?/div>