龔洋

摘要： 重點探討了利用風力發(fā)電而產生的風力發(fā)電機就是利用新能源之后產生的一項新的風力發(fā)電技術。

關鍵詞：新形勢；風力發(fā)電機；原理；結構

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.14.116

1風力發(fā)電機的主要原理

我們之所以可以利用風力發(fā)電，完全是受益于風力發(fā)電機的廣泛使用。風力可以發(fā)電是利用風力在空氣中的流動作用于發(fā)電機上面，從而推動發(fā)電機中風輪的高速旋轉而產生大量的動能，風力發(fā)電機的運動原理就是將輪軸固定在軸承上面，通過傳動系統(tǒng)驅動發(fā)電機軸及轉子旋轉，發(fā)電機將機械能變成電能輸送給負荷或電力系統(tǒng)，這就是風力發(fā)電機運行的原理以及發(fā)點的主要過程。

風力發(fā)電機中重要的概念，分別是風能、風能密度、有效分能密度。首先，風能就是大氣受到太陽能打壓力，而在空氣中流動從而產生的能量叫作分能，其計算公式為：E=0.5ρsV3；其次，風能密度就是在一定的時間之內流過的空氣面積叫作風能密度，其計算公式是：W=0.5ρV3；最后，有效分能密度就是指風機可利用的風速范圍內的風能密度。

2風力發(fā)電機的組成結構以及特點

2.1葉輪

葉輪是風力發(fā)電機中非常重要的一個結構，它的作用是將分能轉化為電能。其工作原理是利用分能推動葉輪旋轉，再利用齒輪箱將轉動速度加以提升，從而達到產生大量電能的作用。在一個風力風力發(fā)電機中通常具有兩到三個葉輪，如果擁有三個葉輪，就可以使風力發(fā)電機的速率達到最高的程度。

在每一個葉輪中都會有若干個葉片，葉片也是葉輪能否正常運行的關鍵。使用什么樣的葉輪要視風力發(fā)電機的類型而決定，在小型風力發(fā)電機中葉輪的選用通常要考慮它使用材料的效率、重量、硬度因素；相對于大型的風力發(fā)電機，葉輪的選取因素則要比小型風力發(fā)電機多很多，所以在大型風力發(fā)電機中，對材料的選擇更為重要。世界上大多數大型風力機的葉片是由GRP制成的。

2.2轉動裝置

風力發(fā)電機中的轉動裝置，通常包括了低速軸、高速軸、齒輪箱、聯軸節(jié)和制動器等。但是在實際的應用中，轉動裝置的構成并不需要這么多的結構。比如說有一些風力發(fā)電機就不需要其中的低速轉動軸；有些風力發(fā)電機則會設計成無齒輪箱的。尤其是在小型風力發(fā)電機中這種特性更加明顯。

在轉動裝置的這些結構當中，最為重要的就是其中的齒輪箱，齒輪箱的主要作用是將葉輪在風力作用下產生的能量發(fā)送給發(fā)電機并產生大量電能。因此，在某些情況下，葉輪的轉速達不到規(guī)定要求時，就需要齒輪箱的增速來提高葉輪的轉速，所以我們通常也把齒輪箱成為增速箱。

2.3剎車系統(tǒng)

在風力發(fā)電機中所說到的剎車系統(tǒng)也被稱之為制動系統(tǒng)。在風力發(fā)電機中剎車系統(tǒng)分為兩個部分，分別是氣動制動與機械制動。為什么要在風力發(fā)電機中設置剎車系統(tǒng)，這是因為在風力發(fā)電機的運行過程中風速是非常不穩(wěn)定的，在風速很大的情況下，會導致葉輪的轉速過快，最終致使整個風力發(fā)電機損壞。因此，為了保證風力發(fā)電機在運行的過程中具有適當的運行速度，我們通常會在風力發(fā)電機中安裝一個專門的剎車系統(tǒng)，以防止風力發(fā)電機運行速度過快，導致機器設備出現損壞的現象。

2.4偏航系統(tǒng)

在風力發(fā)電機當中偏航系統(tǒng)也是一個非常重要的部分，偏航系統(tǒng)的主要作用就是時刻保持葉輪橫掃面積與風向垂直。而不同類型的風力發(fā)電機對于偏航系統(tǒng)的要求也是不同的。對于小型的風力發(fā)電機而言，使用的偏航系統(tǒng)利用的是舵輪作為對風裝置，主要的工作原理是：當風力發(fā)電機的風向產生變化時，風力發(fā)電機的舵輪會對風力發(fā)電機的風輪進行調整，以保證風輪和風向對等。對于大型的風力發(fā)電機而言，所使用的偏航系統(tǒng)主要是幫助發(fā)電機對準分向。因此大型風力發(fā)電機的偏航系統(tǒng)都會包括風向標以及風力反應器等等的設備。大型風力發(fā)電機所使用的偏航系統(tǒng)主要的工作原理是：利用風力感應器感應風向的變化，然后利用風向標調整發(fā)電機的運轉風向。經過比較后處理器給偏航電機發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的陀螺力矩，電機轉速將通過同軸連接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉體大齒輪上，帶動風輪偏航對風，當對風完成后，風向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結束。

2.5調控系統(tǒng)

調控系統(tǒng)在風力發(fā)電機中又被稱作控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)在風力發(fā)電機中起到的作用是關鍵性的?？刂葡到y(tǒng)作為風力發(fā)電機的中樞系統(tǒng)。這主要是由于隨著科技的不斷發(fā)展，當今的風力發(fā)電機都是全自動的，基本不受人為控制的。因此，控制系統(tǒng)的設置可以很好的防止風力發(fā)電機運行過程中出現一些不可預測的風險?，F代風機的存活風速為6070 米/秒，也就是說在這么大的風速下風機也不會被吹壞。通常所說的12級颶風，其風速范圍也僅為32.736.9米/秒。因此，風力發(fā)電機的控制系統(tǒng)需要在發(fā)電機達到高速運轉之后，根據周圍的環(huán)境，風力發(fā)電機的狀況等等來調控風力發(fā)電機運行的速度、頻率等等。

參考文獻

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