風力發電原理

風力發電原理

風力發電原理是利用風力帶動風車葉片鏇轉,再透過增速機將鏇轉的速度提升,來促使發電機發電。

基本信息

風力發電

風力發電正在世界上形成一股熱潮,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。因為風力發電沒有燃料問題,也不會產生輻射或空氣污染,是一種特別好的發電方式。

工作原理

風力發電的原理,是利用風力帶動風車葉片鏇轉,再透過增速機將鏇轉的速度提升,來促使發電機發電。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,因為風力發電沒有燃料問題,也不會產生輻射或空氣污染。
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:葉片用來接受風力並通過機頭轉為電能;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。然後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。
機械連線與功率傳遞水平軸風機槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯軸節相連,將轉矩傳遞到發電機的傳動軸,此聯軸節應按具有很好的吸收阻尼和震動的特性,表現為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移,並且聯軸器可阻止機械裝置的過載。另一種為直驅型風機槳葉不通過齒輪箱直接與電機相連風機電機類型。

發電機結構

風力發電機是將風能轉換為機械功的動力機械,又稱風車。廣義地說,它是一以大氣為工作介質的能量利用機械。
機艙:機艙包容著風力發電機的關鍵設備,包括齒輪箱、發電機。維護人員可以通過風力發電機塔進入機艙。機艙左端是風力發電機轉子,即轉子葉片及軸。
轉子葉片:捉獲風,並將風力傳送到轉子軸心。現代600千瓦風力發電機上,每個轉子葉片的測量長度大約為20米,而且被設計得很像飛機的機翼。
軸心:轉子軸心附著在風力發電機的低速軸上。
低速軸:風力發電機的低速軸將轉子軸心與齒輪箱連線在一起。在現代600千瓦風力發電機上,轉子轉速相當慢,大約為19至30轉每分鐘。軸中有用於液壓系統的導管,來激發空氣動力閘的運行。
齒輪箱:齒輪箱左邊是低速軸,它可以將高速軸的轉速提高至低速軸的50倍。 高速軸及其機械閘:高速軸以1500轉每分鐘運轉,並驅動發電機。它裝備有緊急機械閘,用於空氣動力閘失效時,或風力發電機被維修時。
發電機:通常被稱為感應電機或異步發電機。在現代風力發電機上,最大電力輸出通常為500至1500千瓦。 偏航裝置:藉助電動機轉動機艙,以使轉子正對著風。偏航裝置由電子控制器操作,電子控制器可以通過風向標來感覺風向。圖中顯示了風力發電機偏航。通常,在風改變其方向時,風力發電機一次只會偏轉幾度。
電子控制器:包含一台不斷監控風力發電機狀態的計算機,並控制偏航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發電機的過熱),該控制器可以自動停止風力發電機的轉動,並通過電話數據機來呼叫風力發電機操作員。
液壓系統:用於重置風力發電機的空氣動力閘。
冷卻元件:包含一個風扇,用於冷卻發電機。此外,它包含一個油冷卻元件,用於冷卻齒輪箱內的油。一些風力發電機具有水冷發電機。
塔:風力發電機塔載有機艙及轉子。通常高的塔具有優勢,因為離地面越高,風速越大。現代600千瓦風汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔,也可以是格子狀的塔。管狀的塔對於維修人員更為安全,因為他們可以通過內部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優點在於它比較便宜。
風速計及風向標:用於測量風速及風向

優勢

風力發電利用的是自然能源。相對火電、核電等發電要更加綠色、環保。

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