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行業(yè)新聞

【知識點】風(fēng)力發(fā)電廠的流程和基本原理

2025-08-24 00:00:07

你是否曾經(jīng)看到過高高聳立在地平線上的風(fēng)力發(fā)電機？它們?nèi)缤奕说氖直?div id="jfovm50" class="index-wrap">，迎著微風(fēng)旋轉(zhuǎn)不停，仿佛在向我們展示一種神奇的能源轉(zhuǎn)化方式

。那么，讓我們一起來揭開風(fēng)力發(fā)電的神秘面紗

，了解一下它的原理及其基礎(chǔ)知識吧！

把風(fēng)的轉(zhuǎn)變成機械動能

，再把機械能轉(zhuǎn)化為電力動能

，這就是風(fēng)力發(fā)電。

1、風(fēng)力發(fā)電的原理

風(fēng)力發(fā)電的原理

，利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)

，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電

。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三米的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度）

，便可以開始發(fā)電

。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因為風(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料

，也不會產(chǎn)生輻射或

。

（1）風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置

，稱作：風(fēng)力發(fā)電機組，大體上可分(包括尾舵)

、和三部分。（大型風(fēng)力發(fā)電站基本上沒有尾舵

，一般只有小型（包括家用型）才會擁有尾舵）

（2）風(fēng)輪是把風(fēng)的轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件

，它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成

。當(dāng)風(fēng)吹向漿葉時

，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動。槳葉的材料要求強度高

、重量輕

，目前多用或其它復(fù)合材料(如)來制造。（現(xiàn)在還有一些垂直風(fēng)輪

，s型旋轉(zhuǎn)葉片等

，其作用也與常規(guī)螺旋槳型葉片相同）

（3）由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低

，而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化著，這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定

；所以，在帶動發(fā)電機之前

，還必須附加一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個調(diào)速機構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定

，然后再聯(lián)接到發(fā)電機上。為保持風(fēng)輪始終對準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最大的功率

，還需在風(fēng)輪的后面裝一個類似風(fēng)向標(biāo)的尾舵

。是支承風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機的構(gòu)架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風(fēng)力

，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風(fēng)速影響的情況

，以及風(fēng)輪的直徑大小而定，一般在6-20米范圍內(nèi)

。

（4）發(fā)電機的作用，是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速

，通過升速傳遞給發(fā)電機構(gòu)均勻運轉(zhuǎn)，因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?span style="color: green;">小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的

，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器

。風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)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(fēng)力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能

；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的

；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能

；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體

，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。

（5）我國的風(fēng)力資源極為豐富

，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)速都在每秒3米以上

，特別是東北、西北

、西南高原和沿海島嶼

，平均風(fēng)速更大

；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風(fēng)天

。在這些地區(qū)

，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是很有前途的

。

2、風(fēng)力發(fā)電的輸出

（1）風(fēng)力發(fā)電機因風(fēng)量不穩(wěn)定

，故其輸出的是13～25V變化的

，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電

，使風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成。然后用有保護電路的逆變電源

，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。一個家庭一年的用電只需20元電瓶液的代價

。

3、風(fēng)力發(fā)電機種類

盡管風(fēng)力發(fā)電機多種多樣

，但歸納起來可分為兩類：①

，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行；②

，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向。

4

、優(yōu)缺點

?優(yōu)點

①、清潔

，環(huán)境效益好

；

②

、可再生，永不枯竭

；

③

、基建周期短；

④

、裝機規(guī)模靈活。

?缺點

①

、噪聲，視覺污染

；

②

、占用大片土地

；

③

、不穩(wěn)定，不可控

；

④、目前成本仍然很高

。

⑤、影響鳥類。

5

、發(fā)電機結(jié)構(gòu)

（1）風(fēng)力發(fā)電機是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械功的動力機械

，又稱風(fēng)車。廣義地說

，它是一以大氣為工作介質(zhì)的能量利用機械

。

（2）機艙：機艙包容著風(fēng)力發(fā)電機的

，包括齒輪箱、發(fā)電機

。維護人員可以通過風(fēng)力發(fā)電機塔進入機艙

。機艙左端是風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子

，即轉(zhuǎn)子葉片及軸

。

（3）轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風(fēng)

，并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機上

，每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米

，而且被設(shè)計得很像飛機的機翼

。

（4）軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)力發(fā)電機的低速軸上

。

（5）低速軸：風(fēng)力發(fā)電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起

。在現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機上

，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢

，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘

。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，來激發(fā)空氣動力閘的運行

。

（6）齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸

，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍

。　高速軸及其機械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運轉(zhuǎn)

，并驅(qū)動發(fā)電機

。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動力閘失效時，或風(fēng)力發(fā)電機被維修時

。

（7）發(fā)電機：通常被稱為感應(yīng)電機或異步發(fā)電機

。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦

。　偏航裝置：借助電動機轉(zhuǎn)動機艙

，以使轉(zhuǎn)子正對著風(fēng)

。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來感覺風(fēng)向

。圖中顯示了風(fēng)力發(fā)電機偏航

。通常，在風(fēng)改變其方向時

，風(fēng)力發(fā)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度

。

（8）電子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機狀態(tài)的計算機

，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機的過熱）

，該控制器可以自動停止風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)動

，并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風(fēng)力發(fā)電機操作員。

（9）液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)力發(fā)電機的空氣動力閘

。

（10）冷卻元件：包含一個風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機

。此外

，它包含一個油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油

。一些風(fēng)力發(fā)電機具有水冷發(fā)電機

。

（11）塔：風(fēng)力發(fā)電機塔載有機艙及轉(zhuǎn)子

。通常高的塔具有優(yōu)勢，因為離地面越高

，風(fēng)速越大?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)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

。管狀的塔對于維修人員更為安全

，因為他們可以通過內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。格狀的塔的優(yōu)點在于它比較便宜

。

（12）風(fēng)速計及風(fēng)向標(biāo)：用于測量風(fēng)速及風(fēng)向

。

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、汽車

、家電等多個行業(yè)

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，方便調(diào)節(jié)齒輪中心距

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