风力发电机原理及优点介绍 _发电机

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风力发电是一种可再生的洁净能源，不消耗化石资源也不污染环境，下面我们一起来看看风力发电机组原理和优点介绍。

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风力发电机原理及优点介绍
风力发电机的工作原理是通过叶轮将风能转化为机械扭矩(风轮转动惯量)，通过主轴传动链和齿轮箱将转速提高到异步发电机的转速，然后通过励磁变流器将发电机定子电能整合到电网中。如果超过发电机的同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。
最简单的风力发电机可以由叶轮和发电机组成，站在一定高度的塔杆上，是一种小型离网风机。原风力发电机产生的电能有时随风而变，电压和频率不稳定，没有实际应用价值。为了解决这些问题，现代风扇增加了变速箱、偏航系统、液压系统、制动系统和控制系统。
齿轮箱可以将非常低的转子速度(对于1500千瓦的风扇通常为12-22转/分)改变为非常高的发电机速度(对于同步发电机通常为1500转/分) 。同时，使发电机易于控制，实现了稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮的扫掠面积始终垂直于主风向。需要知道的是，1500 kW的风力机机舱总重量超过50吨，叶轮为30吨，要让这样的系统随时与主风向对齐是相当困难的。

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风扇有很多旋转部件，机舱在水平面内旋转，随时偏航与风向对齐；风轮沿水平轴旋转，产生动态扭矩。对于变桨距风扇，风轮的叶片应绕根部中心轴线旋转，以适应不同的风况，改变桨距。停机期间，叶片应顺桨以形成阻尼制动。
早期，液压系统用于调节叶片螺距(同时，它还用于阻尼、停止、制动等。)，现在电动变桨系统逐渐取代液压变桨。
就1500 kW的风机而言，一般在4 m/s左右的风速下自动启动，以13 m/s左右的速度产生额定功率，然后随着风速的增加，控制在额定功率附近发电，直到风速达到25m/s 。
现代风力发电机的设计极限风速为60-70m/s，这意味着风力发电机在如此高的风速下不会立即被破坏。理论上12级飓风的风速范围只有32级。7-36 。9米/秒
风机的控制系统应根据风速和风向进行控制，在稳定的电压和频率下运行，并自动接入和断开电网；同时，齿轮箱和发电机的运行温度、液压系统的油压有异常报警，必要时自动停机，属于无人值守的独立发电系统机组。

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风力涡轮机主要由两部分组成:
风力涡轮机部分——它将风能转化为机械能；
发电机部分——它将机械能转化为电能。
根据风力发电机这两个部分采用的不同结构类型、采用的技术方案的不同特点及其不同组合，风力发电机可以以各种方式进行分类。
(1)根据风机旋转主轴的方向(即主轴与地面的相对位置)，可分为:
“水平轴风机”——转轴与地面平行，叶轮的位置需要随着风向的变化而调整；
“立轴风机”——转轴垂直于地面，设计简单，叶轮不需要随风调整方向。
(2)根据叶片受力方式可分为“升力风扇”或“阻力风扇” 。
(3)按叶片数可分为“单叶片”、“双叶片”、“三叶片”和“多叶片”风扇；叶片的数量由许多因素决定，包括气动效率、复杂性、成本、噪音、美学要求等。
大型风力涡轮机可以由1、2或3个叶片组成。
叶片较少的风力发电机通常需要更高的速度来从风中提取能量，因此噪音相对较高。如果刀片太多，它们会相互作用，降低系统效率。目前，3叶片风力发电机是主流。从美学角度来看，3叶片风力发电机看起来更加平衡和美观。
【风力发电机原理及优点介绍】(4)根据风机受风的方向，有“逆风型”两种:“逆风型”——叶轮正面朝向风向(即在塔前迎风旋转)和“顺风型”——叶轮背面跟随风向。
逆风风机一般需要某种调向装置，保持叶轮迎风。
顺风风扇可以自动对准风向，省去了调向装置。但对于顺风风机，由于部分空气通过塔体后吹向叶轮，塔体干扰了通过叶片的气流，形成所谓的塔影效应，降低了性能。
(5)根据动力传递的机械连接方式不同，可分为“带变速箱的风机”和“不带变速箱的直驱风机” 。
带齿轮箱的风扇叶片通过齿轮箱及其高速轴和万向弹性联轴器将扭矩传递给发电机的传动轴。该联轴器具有良好的吸收阻尼和振动的特性，能吸收适当的径向、轴向和一定的角度偏移，并能防止机械装置过载。