风力发电原理.ppt

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1、风力发电原理主讲：王老师风力发电的原理：是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。简单的说风力发电就是将风能转换为机械能进而将机械能再转换为电能的过程。现代风力发电机采用空气动力学原理，就像飞机的机翼一样。风并非"推"动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转并不断横切风流。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。（一）风力发电设备组成：风力发电机组包括两大部分；一部分是风力

2、机，由它将风能转换为机械能；另一部分是发电机，由它将机械能转换为电能。分类：1）根据它收集风能的结构形式及在空间的布置，可分为水平轴式或垂直轴式。2）从塔架位置上，分为上风式和下风式；3）还可以按桨叶数量，分为单叶片、双叶片、三叶片、四叶片和多叶片式。4）从桨叶和形式上分，有螺旋桨式、H型、S型等；5）按桨叶的工作原理分，则有升力型和阻力型的区别。6）以风力机的容量分，则有微型(1kW以下)、小型(1—10kW)、中型(10—100kW)和大型(100kw以上)机。1、风力机的主要技术指标参数风轮直径，通常风力机的功率越大，直径越大；叶片数目，高速发电用风力机

3、为2—4片，低速风力机大干4片；叶片材料，现代常采用高强度低密度的复合材料；风能利用系数，一般为0.15—0.5之间；启动风速，一般为3—5m/s;停机风速，通常为15—35m／s;输出功率，现代风力机一般为几百干瓦—几兆瓦；发电机，分为直流发电机和交流发电机；另外还有塔架高度等等。2、水平轴力风机特点：风力机的风轮轴与地面呈水平状态，称水平轴风力机。组成：它一般内风轮增速器、调速器、调向装置、发电机和塔架等部件组成，大中型风力机还有自动控制系统。应用：这种风力机的功率从几十千瓦到数兆瓦，是日前最具有实际开发价值的风力机：类型：有传统风车、低速风力机及高速风力

4、机水平轴力风机图3、垂直轴风力机特点：凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风力机叫垂直抽风力机。形式有：如s型、H型、Ф型等。应用：虽然目前垂直轴风力机尚未大量商品化，但是它有许多特点，如不需大型塔架、发电机可安装在地面上、维修方便及叶片制造简便等，研究日趋增多，各种形式不断出现。各种形式的垂直轴风力机。Ф型风力机图（二）风力发电系统从外部看，整个风力发电机组看上去只有三个主要部分：风轮、机舱和塔架。发电机、传动系统、控制系统等都集成在机舱内。机舱除了承担容纳所有机械部件的功能，还起到承受所有外力（包括静负载及动负载）的作用。机舱底盘和塔架之间有回转体，使机舱可水平转

5、动。机组的总体结构机组的总体结构图：控制系统风轮增速器发电机主继电器主开关熔断器变压器晶闸管电网风变桨风速转速并网功率无功补偿风（三）风力发电机主要组成部分介绍1、风轮风力机区别于其他机械的最主要特征就是风轮。风轮一般由2～3个叶片和轮毂所组成，其功能是将风能转换为机械能。由于风力发电机的理论基础也是空气动力学，故其叶片形状与机翼很相似。风经过水平轴风力发电机的叶片时由于叶片与风有一个夹角，风在叶片上形成升力，风力发电机就是依靠叶片上的升力把风能转换为旋转的机械能，从而带动发电机进行发电的。2、塔架风力机的塔架除了要支撑风力机的重量，还要承受吹向风力机和塔架的

6、风压，以及风力机运行中的动载荷。它的刚度和风力机的振动有密切关系。水平轴风力发电机的塔架主要可分为管柱型和桁架型两类。一般圆柱形塔架对风的阻力较小，特别是对于下风向风力机，产生紊流的影响要比桁架式塔架小。桁架式塔架常用于中小型风力机上，其优点是造价不高，运输也方便。但这种塔架会使下风向风力机的叶片产生很大的紊流。管柱型和桁架型如图：3、机舱4、齿轮箱对于容量较大的风电机组，因风轮转速很低，远达不到发电机发电的要求，往往通过齿轮箱的增速作用来实现。而并网运行的发电机必须要求再同步转速左右才能运行，故风力发电机组一般都在主轴与发电机之间安装有增速传动机构。风力机的

7、传动机构一般包括低速轴、高速轴、齿轮箱、联轴节和制动器等。风力发电机组中的齿轮箱也称为增速箱。齿轮箱的主要功能就是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应转速。齿轮箱对于大型风力发电机，由于限制其转速，传动装置的增速比一般为40—50。这样，可以降低发电机重量，从而降低成本。5、偏航系统用来调整风力机的风轮叶片旋转平而与空气流动方向相对位置的机构。因为当风轮叶片旋转平面与气流方向垂直时，也即是迎着风向时，风力机从流动的空气中获取的能量最大，因而风力机的输出功率最大，所以调向机构又称为迎风机构(通称偏航系统)。整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航

8、调节系统和扭缆保护装置等部分组成。偏导