風(fēng)力發(fā)電機(jī)是很多人都熟悉的發(fā)電機(jī)種類，但是大多數(shù)的人不清楚風(fēng)力發(fā)電機(jī)是由哪些部件組成的，還有風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理是什么。接下來(lái)跟大家詳細(xì)介紹。



一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理

風(fēng)力發(fā)電的原理是利用風(fēng)來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，然后通過(guò)增速發(fā)動(dòng)機(jī)提高轉(zhuǎn)速，推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。簡(jiǎn)而言之，就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。風(fēng)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)，葉片的旋轉(zhuǎn)將機(jī)械能通過(guò)主軸齒輪箱和其他機(jī)械傳遞給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

二、多大的風(fēng)力才可以發(fā)電

一般來(lái)說(shuō)，3級(jí)風(fēng)有利用價(jià)值。但從經(jīng)濟(jì)合理的角度看，風(fēng)速大于4米/秒的風(fēng)適合發(fā)電。根據(jù)測(cè)算，當(dāng)風(fēng)速為9.5米/秒時(shí)，55千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率為55千瓦；當(dāng)風(fēng)速為8米/秒時(shí)，功率為38千瓦；當(dāng)風(fēng)速為6米/秒時(shí)，只有16千瓦；當(dāng)風(fēng)速為5米/秒時(shí)，只有9.5千瓦。可見，風(fēng)越大，經(jīng)濟(jì)效益越大。

三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的部件組成

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成主要包括：塔、葉片、軸心、液壓系統(tǒng)、主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器、電子控制系統(tǒng)等，以下是部件介紹：

1、機(jī)艙：機(jī)艙包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱和發(fā)電機(jī)。維修人員可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架進(jìn)入機(jī)艙，機(jī)艙的左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，也就是轉(zhuǎn)子葉片和軸。

2、轉(zhuǎn)子葉片：捕捉風(fēng)并將風(fēng)傳送到轉(zhuǎn)子軸上。在現(xiàn)代600千瓦的風(fēng)力渦輪機(jī)上，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測(cè)量長(zhǎng)度約為20米，它的設(shè)計(jì)非常像飛機(jī)的機(jī)翼。

3、軸心：轉(zhuǎn)子軸心與風(fēng)輪機(jī)的低速軸相連。

4、低速軸：風(fēng)力渦輪機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸與齒輪箱連接起來(lái)。在現(xiàn)代600千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子速度相當(dāng)慢，大約每分鐘19到30轉(zhuǎn)。該軸有一個(gè)液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，以刺激空氣動(dòng)力制動(dòng)器的運(yùn)行。

5、齒輪箱：齒輪箱的左側(cè)是低速軸，它可以將高速軸的速度提高到低速軸的50倍。

6、高速軸及其機(jī)械制動(dòng)器：高速軸以1500轉(zhuǎn)/分的速度運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。它配備了緊急機(jī)械制動(dòng)器，當(dāng)空氣動(dòng)力制動(dòng)器失效或風(fēng)力發(fā)電機(jī)被修理時(shí)使用。

7、發(fā)電機(jī)：它通常被稱為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，最大輸出功率通常為500至1500千瓦。

8、偏航裝置：在電機(jī)的幫助下旋轉(zhuǎn)機(jī)艙，使轉(zhuǎn)子朝向風(fēng)向。偏航裝置由一個(gè)電子控制器操作，它可以通過(guò)風(fēng)向標(biāo)感知風(fēng)向。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航如圖所示。通常情況下，當(dāng)風(fēng)向改變時(shí)，風(fēng)力機(jī)每次只偏轉(zhuǎn)幾度。

9、電子控制器：它包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)，持續(xù)監(jiān)測(cè)風(fēng)輪機(jī)的狀態(tài)并控制偏航裝置。為了防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機(jī)過(guò)熱），控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)電話調(diào)制解調(diào)器呼叫風(fēng)力機(jī)操作員。

10、液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動(dòng)力制動(dòng)器。

11、冷卻元件：它包括一個(gè)用于冷卻發(fā)電機(jī)的風(fēng)扇。此外，它還包含一個(gè)油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱中的油，一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有水冷發(fā)電。

12、塔：風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔包含發(fā)動(dòng)機(jī)艙和轉(zhuǎn)子。通常高塔有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡x地越高，風(fēng)速越大。現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔架高度為40至60米。它可以是管狀塔或格子塔。管狀塔對(duì)維護(hù)人員來(lái)說(shuō)更安全，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^(guò)內(nèi)部梯子到達(dá)塔頂，格子塔的優(yōu)點(diǎn)是它比較便宜。

13、風(fēng)速計(jì)和風(fēng)向標(biāo)：用于測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向。

14. 尾舵：小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（一般為10kW及以下），常用于水平軸的上風(fēng)方向。它位于旋轉(zhuǎn)體的后面，與旋轉(zhuǎn)體相連。一個(gè)主要功能是調(diào)整風(fēng)機(jī)的方向，使風(fēng)機(jī)朝向風(fēng)向。另一個(gè)功能是在強(qiáng)風(fēng)條件下使風(fēng)機(jī)頭偏離風(fēng)向，從而降低轉(zhuǎn)速，保護(hù)風(fēng)機(jī)。

以上是風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)組成介紹。風(fēng)力發(fā)電正在世界范圍內(nèi)形成一股熱潮，風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，所以沒有輻射和空氣污染。在中國(guó)，已經(jīng)有許多成功的中小型風(fēng)力發(fā)電站在運(yùn)行。我國(guó)的風(fēng)資源極為豐富，大部分地區(qū)的平均風(fēng)速超過(guò)每秒3米，特別是在東北、西北、西南高原和沿海島嶼；在一些地方，一年中有三分之一以上的時(shí)間是有風(fēng)的，在這些地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景是光明的。