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风力发电机工作原理是什么?发电机结构有什么组成?

时间:2021年12月24日 12:48:24 点击次数:171来源:原创

风力发电机是很多人都熟悉的发电机种类,但是大多数的人不清楚风力发电机是由哪些部件组成的,还有风力发电机工作原理是什么。接下来跟大家详细先容。

风力发电机工作原理

一、风力发电机工作原理

风力发电的原理是利用风来驱动风轮机叶片旋转,然后通过增速发动机提高转速,推动发电机发电。简而言之,就是将风能转化为机械能,再转化为电能的过程。风驱动风扇叶片旋转,叶片的旋转将机械能通过主轴齿轮箱和其他机械传递给发电机,发电机在工作转速范围内将机械能转化为电能。

二、多大的风力才可以发电

一般来说,3级风有利用价值。但从经济合理的角度看,风速大于4米/秒的风适合发电。根据测算,当风速为9.5米/秒时,55千瓦的风力发电机组的输出功率为55千瓦;当风速为8米/秒时,功率为38千瓦;当风速为6米/秒时,只有16千瓦;当风速为5米/秒时,只有9.5千瓦。可见,风越大,经济效益越大。

三、风力发电机的部件组成

风力发电机组成主要包括:塔、叶片、轴心、液压系统、主轴、齿轮箱、发电机、变流器、电子控制系统等,以下是部件先容:

1、机舱:机舱包含风力发电机的关键设备,包括齿轮箱和发电机。维修人员可以通过风力发电机塔架进入机舱,机舱的左端是风力发电机的转子,也就是转子叶片和轴。

2、转子叶片:捕捉风并将风传送到转子轴上。在现代600千瓦的风力涡轮机上,每个转子叶片的测量长度约为20米,它的设计非常像飞机的机翼。

3、轴心:转子轴心与风轮机的低速轴相连。

4、低速轴:风力涡轮机的低速轴将转子轴与齿轮箱连接起来。在现代600千瓦的风力发电机上,转子速度相当慢,大约每分钟19到30转。该轴有一个液压系统的导管,以刺激空气动力制动器的运行。

5、齿轮箱:齿轮箱的左侧是低速轴,它可以将高速轴的速度提高到低速轴的50倍。

6、高速轴及其机械制动器:高速轴以1500转/分的速度运行,驱动发电机。它配备了紧急机械制动器,当空气动力制动器失效或风力发电机被修理时使用。

7、发电机:它通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上,最大输出功率通常为500至1500千瓦。

8、偏航装置:在电机的帮助下旋转机舱,使转子朝向风向。偏航装置由一个电子控制器操作,它可以通过风向标感知风向。风力发电机的偏航如图所示。通常情况下,当风向改变时,风力机每次只偏转几度。

9、电子控制器:它包括一台计算机,持续监测风轮机的状态并控制偏航装置。为了防止任何故障(即齿轮箱或发电机过热),控制器可以自动停止风力机的旋转,并通过电话调制解调器呼叫风力机操作员。

10、液压系统:用于重置风力发电机的空气动力制动器。

11、冷却元件:它包括一个用于冷却发电机的风扇。此外,它还包含一个油冷却元件,用于冷却齿轮箱中的油,一些风力发电机具有水冷发电。

12、塔:风力发电机塔包含发动机舱和转子。通常高塔有优势,因为离地越高,风速越大。现代600千瓦风力发电机的塔架高度为40至60米。它可以是管状塔或格子塔。管状塔对维护人员来说更安全,因为他们可以通过内部梯子到达塔顶,格子塔的优点是它比较便宜。

13、风速计和风向标:用于测量风速和风向。

14. 尾舵:小型风力发电机组(一般为10kW及以下),常用于水平轴的上风方向。它位于旋转体的后面,与旋转体相连。一个主要功能是调整风机的方向,使风机朝向风向。另一个功能是在强风条件下使风机头偏离风向,从而降低转速,保护风机。

以上是风力发电机工作原理及结构组成先容。风力发电正在世界范围内形成一股热潮,风力发电没有燃料问题,所以没有辐射和空气污染。在中国,已经有许多成功的中小型风力发电站在运行。我国的风资源极为丰富,大部分地区的平均风速超过每秒3米,特别是在东北、西北、西南高原和沿海岛屿;在一些地方,一年中有三分之一以上的时间是有风的,在这些地区,风力发电产业的发展前景是光明的。

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