風力發電機結構圖分析風力發電機原理
時間:2011-12-28 點擊:3253 次

 

風力發電機結構圖分析風力發電機原理
風力發電的原理,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,來促使發電機發電。風力研究報告顯示:依據目前的風車技術,大約是每秒三公尺的微風速度(微風的程度),便可以開始發電。風力發電正在世界上形成一股熱潮,為風力發電沒有燃料問題,也不會產生輻射或空氣污染。下面先看風力發電機結構圖。
風力發電機結構圖分析風力發電機原理
  風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行;我國也在西部地區大力提倡。小型風力發電系統效率很高,但它不是只由一個發電機頭組成的,而是一個有一定科技含量的小系統:風力發電機+充電器+數字逆變器。風力發電機由機頭、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尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體,定子繞組切割磁力線產生電能。
  風力發電機結構圖指出:風力發電機因風量不穩定,故其輸出的是13~25v變化的交流電,須經充電器整流,再對蓄電瓶充電,使風力發電機產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,才能保證穩定使用。
  通常人們認為,風力發電的功率完全由風力發電機的功率決定,總想選購大一點的風力發電機,而這是不正確的。風力發電機結構圖顯示:目前的風力發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。在內地,小的風力發電機會比大的更合適。因為它更容易被小風量帶動而發電,持續不斷的小風,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。
  現代變速雙饋風力發電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉變為機械轉距(風輪轉動慣量),通過主軸傳動鏈,經過齒輪箱增速到異步發電機的轉速后,通過勵磁變流器勵磁而將發電機的定子電能并入電網。如果超過發電機同步轉速,轉子也處于發電狀態,通過變流器向電網饋電。
  最簡單的風力發電機可由葉輪和發電機兩部分構成,立在一定高度的塔干上,這是小型離網風機。最初的風力發電機發出的電能隨風變化時有時無,電壓和頻率不穩定,沒有實際應用價值。為了解決這些問題,現代風機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車系統和控制系統等。
  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)變為很高的發電機轉速(發電機同步轉速通常為1500轉/分)。同時也使得發電機易于控制,實現穩定的頻率和電壓輸出。偏航系統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,使這樣一個系統隨時對準主風向也有相當的技術難度。
  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。
  早期采用液壓系統用于調節葉片槳矩(同時作為阻尼、停機、剎車等狀態下使用),現在電變距系統逐步取代液壓變距。
  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電,直到風速達到25米/秒時自動停機。
  現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。
  風力發電機結構圖顯示:風機的控制系統要根據風速、風向對系統加以控制,在穩定的電壓和頻率下運行,自動地并網和脫網;同時監視齒輪箱、發電機的運行溫度,液壓系統的油壓,對出現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電系統單元。
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