【風力發(fā)電機】風力發(fā)電機原理 風力發(fā)電機結(jié)構(gòu) 風力發(fā)電機類型

一、風力發(fā)電機原理

風力發(fā)電機的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(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)目前的風力發(fā)電機技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發(fā)電。

二、風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)

機艙：機艙包容著風力發(fā)電機的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機。維護人員可以通過風力發(fā)電機塔進入機艙。機艙左端是風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。

轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風，并將風力傳送到轉(zhuǎn)子軸心?，F(xiàn)代600千瓦風力發(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)計得很象飛機的機翼。

軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風力發(fā)電機的低速軸上。

低速軸：風力發(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600千瓦風力發(fā)電機上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導管，來激發(fā)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(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，或風力發(fā)電機被維修時。

發(fā)電機：通常被稱為感應電機或異步發(fā)電機。在現(xiàn)代風力發(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。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(fā)電機偏航。通常，在風改變其方向時，風力發(fā)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。

電子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風力發(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)器來呼叫風力發(fā)電機操作員。

液壓系統(tǒng)：用于重置風力發(fā)電機的空氣動力閘。

冷卻元件：包含一個風扇，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。一些風力發(fā)電機具有水冷發(fā)電機。

塔：風力發(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，風速越大?，F(xiàn)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)部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優(yōu)點在于它比較便宜。

風速計及風向標：用于測量風速及風向

尾舵：常見于水平軸上風向的小型風力發(fā)電機（一般在10KW及以下）。位于回轉(zhuǎn)體后方，與回轉(zhuǎn)體相連。主要作用一為調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)向，使風機正對風向。作用二是在大風風況的情況下使風力機機頭偏離風向，以達到降低轉(zhuǎn)速，保護風機的作用。

三、風力發(fā)電機類型

根據(jù)定槳矩失速型風機和變速恒頻變槳矩風機的特點分為：

1、異步型

1）籠型異步發(fā)電機

功率為600/125kW 750kW 800kW 12500kW，定子向電網(wǎng)輸送不同功率的50Hz交流電。

2）繞線式雙饋異步發(fā)電機

功率為1500kW，定子向電網(wǎng)輸送50Hz交流電，轉(zhuǎn)子由變頻器控制，向電網(wǎng)間接輸送 有功或無功功率。

2、同步型

1）永磁同步發(fā)電機

功率為750kW 1200kW 1500kW，由永磁體產(chǎn)生磁場，定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電。

2）電勵磁同步發(fā)電機

由外接到轉(zhuǎn)子上的直流電流產(chǎn)生磁場，定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電。

根據(jù)葉片形式的不同，現(xiàn)有風力發(fā)電機分為：

1、水平軸

世界上目前利用最多的形式，功率最大5MW左右。

2、垂直軸

是一種圓弧形雙葉片的結(jié)構(gòu)（Φ型或稱為達里厄），由于其受風面積小，相應的啟動風速較高。