风力发电原理分析图 风力发电原理及工作过程

风力发电原理分析图(风力发电原理及工作过程)

风力涡轮机的工作原理很简单: 风力涡轮机利用风力发电。风带动涡轮机的螺旋桨状叶片绕着转子转动，转子带动发电机转动，进而产生电能。

利用风能产生机械动力的概念可以追溯到几千年前。早在公元前5000年，埃及人就利用风能推动尼罗河上的船只。美国殖民者依靠风车在锯木厂磨谷物、抽水和伐木。今天的风力涡轮机相当于现代的风车——将风能转化为清洁的、可再生的电力。

风能

风能在古代就被利用了。它被开发用于灌溉，用风车碾磨谷物和移动海上运输的帆船。但是，我们真的知道风能是什么吗?

风能是利用风的能源。它是由组成地球大气的气团之间的温度差异产生的，因此，它是太阳的结果。因为在最热的地区发现的空气会向空气更冷、密度更大的地区扩散，所以可以说，风是间接由太阳能产生的。风能是太阳能的一种形式，由三个同时发生的事件组合而成: 太阳不均匀地加热了大气，地球表面的不规则性，地球的自转。

尽管事实上只有 2% 的太阳能变成了风能，但风能的潜力是巨大的。

风是一种永久和可再生的资源，因为地球上的气流不断形成。尽管事实上只有1%-2%的太阳能变成了风能，而且风力涡轮机只有在5 – 25米/秒的速度下才能利用这种资源，但风能的潜力是巨大的。

风力发电机的结构

那么我们要问，风的能量是如何变成可利用风能的? 多亏了风力涡轮机，这才成为可能。这些部件包括发动机舱、叶片、轮毂和其它组成涡轮机的部件，以及不同的制导、控制、支持和接地系统。让我们一个一个地看看所有这些组件，并简单而清楚地解释它们。

叶片: 叶片是最重要的部件，它可以捕获风，然后将其能量传输到轮毂，在那里三个叶片被连接到涡轮机的主轴上。它的任务是支撑叶片并将力传递给旋转轴。转子是由叶片和轮毂组成的整个装配体的名称。

然后，我们找到了吊舱，它被称为风力涡轮机的控制中心因为在它里面我们找到了发电机，正如它的名字所表明的那样，利用风能发电。此外，控制系统位于机舱内，用于监测风力涡轮机的运行状况和控制偏航驱动。最后，这里还有电风扇，它是用来冷却的。

最后，旋翼叶片和机舱都由一个塔支撑，其主要功能是支撑风力涡轮机足够高，以捕捉风速更大、湍流最少的风。每台风力涡轮机产生的电力通过地下电缆网络与变电站相连，然后从这个变电站注入电网。

如今，风力涡轮机的发电量从2MW到3.5MW不等，塔高从90米到140米。它们的产量比以前的风力涡轮机高出4到6倍。

风力发电机的工作原理

“风能”和“风力”都描述了风力产生机械动力或电力的过程。这种机械动力可以用于特定的任务(如磨粮或抽水)或发电机可以将这种机械动力转化为电力。

涡轮机用它们像螺旋桨一样的叶片捕捉风的能量，它的作用很像飞机的机翼。当风吹起时，在叶片的一侧会形成一个低压空气袋。低压气穴将叶片拉向它，导致转子转动。这叫做升力。升力的大小比风对叶片正面的力要大得多，这种力被称为阻力。升力和阻力的结合使转子像螺旋桨一样旋转。

一系列齿轮将转子的转速从每分钟18转提高到每分钟1800转，这个转速可以让涡轮发电机产生交流电。

一个叫做发动机舱的流线型外壳包含了涡轮关键部件——通常包括齿轮、转子和发电机——在一个叫做发动机舱的外壳中。位于涡轮塔顶的一些短舱大得足以让直升机降落。

另一个关键部件是涡轮机的控制器，它可以保持转子的速度不至于过大，以避免被大风损坏。风速计连续测量风速，并将数据传输给控制器。在紧急情况下，机舱内也装有一个制动器，可以通过机械、电力或液压的方式停止转子。

风力涡轮机的应用

风力涡轮机被用于多种应用——从利用海上风力资源到为单个家庭发电:

大型风力涡轮机通常被公用事业公司用于向电网提供电力，其功率范围从100千瓦到几兆瓦不等。这些公用事业规模的涡轮机经常被放在风力发电场中，以产生大量的电力。风力发电场可以由几个或几百个涡轮机组成，为成千上万个家庭提供足够的电力。

小型风力涡轮机，最高可达100千瓦。小型涡轮机有时与柴油发电机、电池和光伏系统相连。这些系统被称为混合风力系统，通常用于偏远的、离网的地方，这些地方无法连接到公用电网。