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风力发电机原理

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《可再生能源与可持续发展》作业

题目：风力发电机原理

班级：08机制4班
姓名：毛羽西
学号：0822405
教师：李永国

2011年11月风力发电机原理
目录
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1风力发电机概述 PAGEREF_Toc309322892\h2
2水平轴涡轮发电机 PAGEREF_Toc309322893\h2
2.1水平轴涡轮机结构 PAGEREF_Toc309322894\h3
2.2水平轴涡轮机叶片 PAGEREF_Toc309322895\h4
2.3发电机 PAGEREF_Toc309322896\h5
2.4制动系统 PAGEREF_Toc309322897\h6
3风力发电前景展望 PAGEREF_Toc309322898\h7
结论 PAGEREF_Toc309322899\h7
参考文献： PAGEREF_Toc309322900\h7

风力发电机原理
1风力发电机概述
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。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。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。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。
风力发电机的基本工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，将风的动能转变为风轮轴的机械能，风轮轴带动发电机旋转发电。其中风能转化装置称为风力机。风力机的核心部分为叶轮的设计，随着空气动力学的飞速发展，叶轮设计已经取得了巨大的进步。[1]

2水平轴涡轮发电机
正如其名字的含义，水平轴风力涡轮机的转轴是水平安装的，与地面平行。水平轴风力涡轮机需要使用偏航调整装置时刻根据风向进行调整。偏航系统通常包括HYPERLINK"http://science.bowenwang.com.cn/motor.htm"电机和变速箱，用于缓慢左右移动整个转子。涡轮机的电子控制器读取风向标设备（机械或电子风向标）的位置，并调整转子位置以尽量捕获最大的风能。水平轴风力涡轮机使用塔架将涡轮机组件上升到最适合风速的高度（这样叶片便不会碰到地面），并且占用非常少的地面空间，因为几乎所有组件都在高达80米的空中。

2.1水平轴涡轮机结构

大型水平轴风力涡轮机组件：
转子叶片——捕获风能并将其转换为转轴的转动能
转轴——将转动能转移到发电机内
发动机箱——一个箱子，其中包含：
变速箱——用于增加转子中心和发电机之间的转轴速度
发电机——利用转轴的转动能，通过HYPERLINK"http://science.bowenwang.com.cn/electromagnet.htm"电磁性发电
电子控制装置（未显示）——监视系统，用于在出现故障时关闭涡轮和控制偏航装置。
偏航控制器（未显示）——移动转子使其与风向保持一致
制动装置——在出现电力超载或系统故障时停止转轴旋转。
塔架——支撑转子和发动机箱，并将整个装置上升到更高位置，使叶片不会碰到地面。
电力设备——从发电机向下通过塔架输送电流，还可控制涡轮机的多个安全部件

2.2水平轴涡轮机叶片

涡轮叶片的形状非常像HYPERLINK"http://science.bowenwang.com.cn/airplane.htm"飞机翅膀——它们使用了机翼设计。在机翼中，叶片的一面略有弧度，而另一面则相对较平。上升是非常复杂的现象，实际上可能只有数学或物理学博士才能完全领会。不过我们可以这样来简单解释上升现象：当风沿着顺风的叶片弧面经过时，它必须加快速度才能及时到达叶片末端，以追上从叶片逆风的较平面上（也就是面朝风吹来的方向）经过的风。由于移动速度较快的空气将在大气中上升，顺风的弧面上将出现低压团。低压区域向顺风方