學(xué)習(xí)園地
風(fēng)力發(fā)電原理是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。
把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁秋L(fēng)能利用中最基本的一種方式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)（包括傳動(dòng)裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理比較簡(jiǎn)單，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能。發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
風(fēng)輪是集風(fēng)裝置，它的作用是把流動(dòng)空氣具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪由2個(gè)或3個(gè)葉片構(gòu)成。葉片在風(fēng)的作用下，產(chǎn)生升力和阻力，設(shè)計(jì)優(yōu)良的葉片可獲得大的升力和小的阻力。風(fēng)輪葉片的材料因風(fēng)力發(fā)電機(jī)的型號(hào)和功率大小不同而定，如有玻璃鋼、尼龍等。我國(guó)已能制造多種類型容量不等的風(fēng)輪。
在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，已采用的發(fā)電機(jī)有3種，即直流發(fā)電機(jī)、同步交流發(fā)電機(jī)和異步交流發(fā)電機(jī)。小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用同步或異步交流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的交流電通過整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電。與直流發(fā)電機(jī)相比，同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是效率高，而且在低風(fēng)速下比直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能多，能適應(yīng)比較寬的風(fēng)速范圍。同步發(fā)電機(jī)能自行提供磁場(chǎng)的電流，但成本較高。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)中調(diào)向器的功能是盡量使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪隨時(shí)都迎著風(fēng)向，從而能最大限度地獲取風(fēng)能。除了下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)外，一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)幾乎全部是利用尾翼來控制風(fēng)輪的迎風(fēng)方向的。尾翼一般都設(shè)在風(fēng)輪的尾端，處在風(fēng)輪的尾流區(qū)里。只有個(gè)別風(fēng)力發(fā)電機(jī)的尾翼安裝在比較高的位置上，這樣可以避開風(fēng)輪尾流對(duì)它的影響。尾翼的材料通常采用鍍鋅薄鋼板。
顧名思義，限速安全機(jī)構(gòu)是用來保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和功率與風(fēng)的大小密切相關(guān)。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和功率隨著風(fēng)速的提高而增加，風(fēng)速過高會(huì)導(dǎo)致風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過高和發(fā)電機(jī)超負(fù)荷。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過高和發(fā)電機(jī)超負(fù)荷都會(huì)危及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全。限速安全機(jī)構(gòu)的設(shè)置可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)保持基本不變。除了限速裝置外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般還設(shè)有專門的制動(dòng)裝置，當(dāng)風(fēng)速過高時(shí)，可以使風(fēng)輪停轉(zhuǎn)，以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)在特大風(fēng)速下的安全。
塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)，也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一個(gè)重要部件?？紤]到便于搬遷、降低成本等因素，百瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常采用管式塔架。管式塔架以鋼管為主體，在4個(gè)方向上安置張緊索。稍大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架一般采用由角鋼或圓鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。
風(fēng)力機(jī)的輸出功率與風(fēng)速的大小有關(guān)。由于自然界的風(fēng)速是極不穩(wěn)定的，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率也極不穩(wěn)定。這樣一來，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能一般是不能直接用在電器上的，先要儲(chǔ)存起來。目前蓄電池是風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用的最為普遍的儲(chǔ)能裝置，即把風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能先儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)，然后通過蓄電池向直流電器供電，或通過逆變器把蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姾笤傧蚪涣麟娖鞴╇??？紤]到成本問題，目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)用的蓄電池多為鉛酸蓄電池。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能特性是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率曲線來反映的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率曲線是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率與場(chǎng)地風(fēng)速之間的關(guān)系曲線。
(責(zé)任編輯：wzxny)
