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小型风力发电机

小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，
而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变
器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，
各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片
始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动
以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁
力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是１３～２５Ｖ变化的交
流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能
变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变
成交流２２０Ｖ市电，才能保证稳定使用。
通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，
总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机
只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的
大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大
小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更
合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一
时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来
的电能，也就是说一台300W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器
的配合使用，获得500W甚至3000W乃至更大的功率出。
使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标
准市电，其节约的程度是明显的，一个家一年的用电只需２０元电瓶
液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只
是在少数边远地区使用，风力发电机接一个１５Ｗ的灯泡直接用电，
一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步，采用先进的充电
器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条
件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；
高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；
城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。
家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。在
旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为
人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山
区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自
己劳动致富。
小型风力发电机一般应在风力资源较丰富的地区使用。即年平均
风速在3m／s以上，全年3-20m／s有效风速累计时数3000h以上；
全年3-20m／s平均有效风能密度lOOW／m2以上。在选择使用风力
发电机时，要做到心中有数，避免盲目性，这样才能充分地利用当地
的风力资源，最大限度地发挥风力发电机的效率，取得较高的经济效
益。
应该指出的是，在风力资源丰富地区，最好选择风机额定设计风
速与当地最佳设计风速相吻合的风力发电机。如能做到这一点无论是
从风力机的选择上，还是利用风力资源的经济意义上都有重要的意义。
风洞试验证明，风轮的转换功率与风速的立方成正比，也就是说，风
速对功率影响最大。例如，在当地最佳设计风速为6m／s的地区，安
装一台额定设计风速为8m／s的风力发电机，结果其年额定输出功率
只达到原设计输出功率的42％，也就是说，风力发电机额定输出功率
较设计值降低了58%。若选用的风力发电机额定设计风速越高，那么
其额定功率输出的效果就越加不理想。但也必须指出，风力发电机额
定设计风速偏低，其风轮直径、电机相对要增大，整机造价相应也就
加大．从制造和产品的经济意义上考虑都是不合算的。
二、小型风力发电执使用的一般要求
目前，小型风力发电机都采用蓄电池贮能，家用电器的用电都由
蓄电池提供。所以，用电时总的原则是，蓄电池放电后能及时由风力
发电机给以补充。也就是说，蓄电池充入的电量和用电器所需消耗的
电量要大致相等(一般以日计算)。下面举一例说明这一问题：某地区使
用了一台风力发电机，额定风速输出功率为IOOW,假设，该地区某日
相当于额定风速的风力吹刮时数连续为4h，则该风机日输出并贮存到
蓄电池里的能量为400Wh。考虑到铅蓄电池的转换效率为70%，则用
户用电器实际可利用的能量280Wh。如果该用户使用的电器有：
(1)15W灯泡两只，使用4h，耗能为120Wh；
(Z)35W电视机一台，使用3h，耗能为105Wh；
(3)15W收录机一台，使用4h，耗能为60Wh。
以上总耗能为285Wh。
这样，用电器日总耗能比风力发电机所能提供的能量超出了5Wh，
也就是出现了
所谓的“入不付出”用电；这种入不付出的用电，将会使蓄电池
处在亏电的状态下工作。如果经常长时间地这么用电，将会使蓄电池
严重亏电而损坏，缩短其使用寿命。
上例，是假定风力发电机在额定风速状击下的用