求風力發(fā)電機結構圖分析風力發(fā)電機原理？

【專家解說】：風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。風力研究報告顯示：依據(jù)目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度(微風的程度)，便可以開始發(fā)電。風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，為風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。下面先看風力發(fā)電機結構圖。

風力發(fā)電機結構圖分析風力發(fā)電機原理

　　風力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行;我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉為電能;尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能;轉體能使機頭靈活地轉動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能;機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。

　　風力發(fā)電機結構圖指出：風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25v變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉變成交流220v市電，才能保證穩(wěn)定使用。

　　通常人們認為，風力發(fā)電的功率完全由風力發(fā)電機的功率決定，總想選購大一點的風力發(fā)電機，而這是不正確的。風力發(fā)電機結構圖顯示：目前的風力發(fā)電機只是給電瓶充電，而由電瓶把電能貯存起來，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關系。功率的大小更主要取決于風量的大小，而不僅是機頭功率的大小。在內(nèi)地，小的風力發(fā)電機會比大的更合適。因為它更容易被小風量帶動而發(fā)電，持續(xù)不斷的小風，會比一時狂風更能供給較大的能量。當無風時人們還可以正常使用風力帶來的電能，也就是說一臺200w風力發(fā)電機也可以通過大電瓶與逆變器的配合使用，獲得500w甚至1000w乃至更大的功率出。

　　現(xiàn)代變速雙饋風力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉變?yōu)闄C械轉距(風輪轉動慣量)，通過主軸傳動鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉速后，通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網(wǎng)。如果超過發(fā)電機同步轉速，轉子也處于發(fā)電狀態(tài)，通過變流器向電網(wǎng)饋電。

　　最簡單的風力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構成，立在一定高度的塔干上，這是小型離網(wǎng)風機。 最初的風力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風變化時有時無，電壓和頻率不穩(wěn)定，沒有實際應用價值。為了解決這些問題，現(xiàn)代風機增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。

　　齒輪箱可以將很低的風輪轉速(1500千瓦的風機通常為12-22轉/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉速(發(fā)電機同步轉速通常為1500轉/分)。同時也使得發(fā)電機易于控制，實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。偏航系統(tǒng)可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向。要知道，1500千瓦的風機機艙總重50多噸，葉輪30噸，使這樣一個系統(tǒng)隨時對準主風向也有相當?shù)募夹g難度。

　　風機是有許多轉動部件的，機艙在水平面旋轉，隨時偏航對準風向;風輪沿水平軸旋轉，以便產(chǎn)生動力扭距。對變槳矩風機，組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉，以便適應不同的風況而變槳距。在停機時，葉片要順槳，以便形成阻尼剎車。

　　早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩(同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用)，現(xiàn)在電變距系統(tǒng)逐步取代液壓變距。

　　就1500千瓦風機而言，一般在4米/秒左右的風速自動啟動，在13米/秒左右發(fā)出額定功率。然后，隨著風速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風速達到25米/秒時自動停機。

　　現(xiàn)代風機的設計極限風速為60-70米/秒，也就是說在這么大的風速下風機也不會立即破壞。理論上的12級颶風，其風速范圍也僅為32.7-36.9米/秒。

　　風力發(fā)電機結構圖顯示：風機的控制系統(tǒng)要根據(jù)風速、風向對系統(tǒng)加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行，自動地并網(wǎng)和脫網(wǎng);同時監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對出現(xiàn)的任何異常進行報警，必要時自動停機，屬于無人值守獨立發(fā)電系統(tǒng)單元。