风力发电机原理结构图_罗茨风机

风力发电机原理结构图：风力发电内部结构图-风力发电原理图

　　关键词：

　　风力发电

　　摘要：风力发电是利用风力带动风车叶片旋转并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动发电机发电（这也是风力发电的原理）；以下为您图解风力发电是什么。

　　风力发电是利用风力带动风车叶片旋转并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动发电机发电（这也是风力发电的原理）。

　　风力发电之所以在世界各国风行的原因是因为风力发电无须燃料、无辐射、无空气污染。

　　风力发电机将风能转换为机械能。包含：机舱、转子叶片、轴心、低速轴、齿轮箱、发电机、电子控制器、液压系统、冷却元件、塔、风速计、风向标等；

　　以下为您图解风力发电是什么。

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风力发电机原理结构图：风力发电原理结构图

　　风力发电机组是将风能转化为电能的机械。从能量转换的角度看，风力发电机组由两大部分组成：其一是风力机，它的功能是将风能转换为机械能；其二是发电机，它的功能是将机械能转换为电能。

　　小型风力发电系统结构如图所示。它一般由风轮、发电机、尾舵和电气控制部分等构成。常规的小型风力发电机组多由感应发电机或永磁同步发电机加AC/DC变换器、蓄电池、逆变器组成。在风的吹动下，风轮转动起来，使空气动力能转变成了机械能（转速+扭矩）。风轮的轮毂固定在发电机轴上，风轮的转动驱动了发电机轴的旋转，带动永磁三相发电机发出三相交流电。风速的不断变化、忽大忽小，发电机发出的电流和电压也随着变化。发出的电经过控制器的整流，由交流电变成了具有一定电压的直流电，并向蓄电池进行充电。从蓄电池组输出的直流电，通过逆变器后变成了220V的交流电，供给用户的家用电器。

　　风力发电机根据应用场合的不同又分为并网型和离网型风力机。离网型风力发电机亦称独立运行风力机，是应用在无电网地区的风力机，一般功率较小。独立运行风力机一般需要与蓄电池和其他控制装置共同组成独立运行风力机发电系统。这种独立运行系统可以是几kW乃至几十kw，解决一个村落的供电系统，也可以是几十到几百W的小型风力发电机组以解决一家一户的供电

　　独立运行小型风力发电系统

　　3 小型风力发电机的电力变换装置

　　由于风能的随机性，发电机所发出电能的频率和电压都是不稳定的，以及蓄电池只能存储直流电能，无法为交流负载直接供电。因此，为了给负载提供稳定、高质量的电能和满足交流负载用电，需要在发电机和负载之间加入电力变换装置，这种电力变换装置主要由整流器、逆变器、控制器、蓄电池等组成。

　　3.1 整流器

　　整流器的主要功能是对风力发电机输出的三相交流电进行整流，整流后的直流电经过控制器再对蓄电池进行充电。一般采用的都是三相桥式整流电路。在风电支路中整流器的另外一个重要的功能是，在外界风速过小或者基本没风的情况下，风力发电机的输出功率也较小，由于三相整流桥的二极管导通方向只能是由风力发电机的输出端到蓄电池，所以防止了蓄电池对风力发电机的反向供电。

　　独立运行的小型风力发电系统中，有风轮驱动的交流发电机，需要配以适当的整流器，才能对蓄电池充电。根据风力发电系统的容量不同，整流器分为可控与不可控两种。可控整流器主要应用在功率较大的系统中，可以减小电感过大带来的体积大、损耗大等缺点；不可控整流器主要应用于小功率系统中。

　　3.2 逆变器

　　逆变器是在电力变换过程中经常使用到的一种电力电子装置，它的主要作用就是将蓄电池存储的或由整流桥输出的直流电转变为负载所能使用的交流电。目前独立运行小型风电系统的逆变器多数为电压型单相桥式逆变器。在风力发电中所使用的逆变器要求具有较高的效率，特别是轻载时的效率要高，这是因为风电发电系统经常运行在轻载状态。另外，由于输入的蓄电池电压随充、放电状态改变而变动较大，这就要求逆变器能在较大的直流电压变化范围内正常工作，而且要保证输出电压的稳定。

　　过去风力机的控制器和逆变器是分开的，现在多数厂家都采用控制器和逆变器一体化的方案。控制器将发电机发出的交流电整流后，充入蓄电池组。逆变器将蓄电池组输出的直流电转换成220V交流电，并提供给用电器。

　　逆变器按输人方式分为两种：

　　（1）直流输入型：逆变器输入端直接与电瓶连接的产品；

　　（2）交流输入型：逆变器输入端与风力发电机组的发电机交流输出端连接的产品，即控制、逆变一体化的产品。

　　逆变器的保护功能有：

　　（1）过充保护：当风速持续较高，蓄电池充电很足，蓄电池组电压超过额定电压1.25倍时，控制器停止向蓄电池充电，多余的电流流向卸荷器。

　　（2）过放保护：当风速长期较低，蓄电池充电不足，蓄电池组电压低于额定电压0.85倍时，逆变器停止工作，不再向外供电。当风速再增高，蓄电池组电压恢复到额定电压的1.1倍时，逆变器自动恢复工作、向外供电。

　　3.3 蓄电池

　　在独立运行的小型风力发电系统中，广泛采用蓄电池作为蓄能装置。蓄电池的作用是当风力较强或负荷减小时，可以将来自风力发电机发出的电能中的一部分储存在蓄电池中，也就是向蓄电池充电。当风力较弱、无风或用电负荷增大时，储存在蓄电池中的电能向负荷供电，以补足风力发电机所发电能的不足，达到维持向负荷持续稳定供电的作用。

　　蓄电池主要有普通蓄电池、碱性镉镍蓄电池以及阀控式密封铅酸蓄电池三类。普通铅酸蓄电池由于具有使用寿命短、效率低、维护复杂、所产生的酸雾污染环境等问题，其使用范围很有限，目前已逐渐被阀控式密封铅酸蓄电池所淘汰。阀控式密封铅酸蓄电池整体采用密封结构，不存在普通铅酸蓄电池的气涨、电解液渗漏等现象，使用安全可靠、寿命长，正常运行时无须对电解液进行检测和调酸加水，又称为免维护蓄电池，目前已被广泛地应用到邮电通信、船舶交通、应急照明等许多领域。碱性镉镍蓄电池的特点是体积小、放电倍率高、运行维护简单、寿命长，但由于它单体电压低、易漏电、造价高且容易对环境造成污染，因而其使用受到限制，现主要应用在电动工具及各种便携式电子装置上。

　　目前在大多数风电系统或太阳能光伏系统中采用的都是阀控式密封铅酸蓄电池。蓄电池是影响风电系统寿命的关键因素，对阀控式密封铅酸蓄电池充放电的控制直接影响蓄电池的寿命，不合理的充放电将直接导致蓄电池的崩溃。在大多数的风电系统中，都是由CPU来监测并控制蓄电池的充放电过程，较多采用分阶段法来优化充电过程。因为分阶段充电过程符合阀控式密封铅酸蓄电池的特性，能很好地保护蓄电池，延长其使用寿命。

　　4 最大输出功率调节方式

　　在风力发电中，由于风速变幻莫测，使对其的利用存在一定的困难。风速的变化使风力机输出机械功率发生变化，从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降，使风力发电机的输出电能质量稳定成为风力发电技术中的重要问题。所以改善风力发电技术，提高风力发电机组的效率，对于最充分地利用风能资源有着十分重要的意义。

　　根据风力发电供电方式的不同将功率输出定性地分为两类：调节机械功率，在风力机控制回路加调节装置使风力机输出机械功率稳定；调节电功率，在发电机的控制部分加入反馈，使用快速响应的控制器和优化控制策略来控制发电机输出功率。

　　4.1 定浆距失速调节

　　失速调节方式是指浆叶本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速时，气流的攻角增大到失速条件，使浆叶的表面产生涡流，降低叶片气动效率，影响能量捕获。小型风力发电系统最大功率控制扰动法失速调节一般用于恒速运行的风力发电机中。

　　4.2 变浆距调节

　　为了提高风能转换效率和保证风力机输出功率平稳，可以通过浆距调节使风力机适应风速的变化，达到最优的功率输出。变浆距风力发电机组不完全依靠叶片的气动特性，而主要是依靠与叶片相匹配的叶片攻角改变来调节风能的转换效率。在静止时节距角为90°，这时气流对桨叶不产生力矩，整个桨叶相当于一块阻尼板。当达到启动风速时，桨叶向0°方向转动，气流对桨叶产生一定的攻角，叶轮开始转动。在额定风速以下时，叶片的攻角处于0°附近，此时叶片角度受控制精度的影响，变化范围很小，可等同于定浆矩风机。在额定风速以上时，变浆距机构发挥作用，调整叶片攻角，保证发电机的功率在允许范围之内。变浆距风力机启动风速比较低，这对增加发电量几乎没有什么意义，停机时对传动机构冲击小，风力机正常工作时主要采用功率控制。

　　4.3 主动失速调节

　　这种调节方式是前两种功率调节方式的组合。在低风速时，采用变浆距调节，可达到更高的气动效率；当风机达到额定功率后，风机按照变浆距调节时风机调节浆距相反的方向改变浆距，这种调节将引起叶片攻角的变化，从而导致更深层次的失速，可使功率输出更加平滑。这种调节方式综合前两种调节方式的优点，类似变浆距调节，但不需要很灵敏的调节速度，锦工时，整个机组受到的冲击也较小。

风力发电机原理结构图：风力发电机工作原理及原理图

　　现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量),通过主轴传动链,经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后,通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网.如果超过发电机同步转速,转子也处于发电状态,通过变流器向电网馈电.

　　最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成,立在一定高度的塔干上,这是小型离网风机. 最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无,电压和频率不稳定,没有实际应用价值.为了解决这些问题,现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等.

　　齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分).同时也使得发电机易于控制,实现稳定的频率和电压输出.偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向.要知道,1500千瓦的风机机舱总重50多吨,叶轮30吨,使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度.

　　风机是有许多转动部件的,机舱在水平面旋转,随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转,以便产生动力扭距.对变桨矩风机,组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转,以便适应不同的风况而变桨距.在停机时,叶片要顺桨,以便形成阻尼刹车.

　　早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用),现在电变距系统逐步取代液压变距.

　　就1500千瓦风机而言,一般在4米/秒左右的风速自动启动,在13米/秒左右发出额定功率.然后,随着风速的增加,一直控制在额定功率附近发电,直到风速达到25米/秒时自动停机.

　　现代风机的设计极限风速为60-70米/秒,也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏.理论上的12级飓风,其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒.

　　风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制,在稳定的电压和频率下运行,自动地并网和脱网;同时*齿轮箱、发电机的运行温度,液压系统的油压,对出现的任何异常进行报警,必要时自动停机,属于无人值守独立发电系统单元.

　　一种新型的风力发电机原理图

风力发电机原理结构图：风力发电机结构图分析风力发电机原理

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　　1、风力发电机的结构图分析风力发电机的原理风力发电的原理是，用风力使风车叶片旋转，用增速器提高转速，促使发电机发电。 根据风力研究报告，根据现在的风车技术，能够以每秒约3米的微风速度(微风的程度)开始发电。 风力发电形成了世界性的热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射和空气污染。 让我们看看风力发电机的结构图。风力发电在芬兰和丹麦等地流行的我国也在西部地区强烈提倡。 小型风力发电系统效率很高，但不仅由一个发电机机头构成，而且是具有一定技术含量的小系统风力发电机充电器数字逆变器。 风力发电机由磁头、旋转体、尾翼、叶片组成。 每个部分都很重要，每个部分的功能都用于叶片接受风力，通过磁头转换为电。

　　2、能。尾翼使叶片总是面向风来的方向，获得最锦工力的旋转体使磁头灵活旋转，实现尾翼的方向调整功能磁头的转子是永久磁铁，定子绕组切断磁力线根据风力发电机的结构图，由于风力发电机风量不稳定，其输出功率需要变化1325v的交流电力，通过充电器进行整流，对电池进行充电，将风力发电机发电的电能转化为化学能。 然后，使用带有保护电路的逆变器电源，将电池的化学能量转换为交流220v商用电源，以便稳定使用。一般认为风力发电的电力完全由风力发电机的电力决定，总是想选择稍大一点的风力发电机，这是不正确的。 根据风力发电机的结构图，现在的风力发电机只需给电池充电，用电池储存电能，人们最终使用的电力大小与电池的大小有着更。

　　3、密切的关系。 电力的大小主要取决于风量的大小，不仅仅是头电力的大小。 在内陆地区，小型风力发电机会比大型风力发电机会更合适。 因为被小风量驱动容易发电，不断持续的小风比一时的暴风更能提供大的能量。 没有风的时候，人们可以正常使用风力发电，即使是200w风力发电机，也可以配合使用大电池和逆变器，可以获得500w到1000w以上的输出功率。现代变速双馈风力发电机的工作原理是，通过叶轮将风能转换为机械转动距离(风车惯性矩)，通过主轴传动链，通过齿轮箱增速至异步发电机的转速后，用励磁变流器励磁，将发电机的定子电力装入电网。 如果超过发电机的同步转速，则转子也变为发电状态，通过变流器向输电网供电。最简单。

　　4、的风力发电机由叶轮和发电机两部分组成，可以站在一定高度的塔干上。 这是小型的离网风扇。 最初的风力发电机发出的电力有时在风中没有变化，电压和频率不稳定，没有实用价值。 为了解决这些问题，现代风扇增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统、控制系统等。齿轮箱能够将非常低的风车转速(1500千瓦的风扇通常为12-22转/分钟)改变为非常高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分钟)。 同时发电机的控制也变得容易，实现稳定的频率和电压输出。 偏航系统可以使风车的扫描面积始终垂直于主风向。 1500千瓦的风扇舱总重量为50多吨，叶轮为30吨，要使这种系统随时适应主风向在技术上相当困难。风扇有很。

　　5、多旋转部件，机舱在水平面上旋转，随时对准风向的风车沿水平轴旋转，产生动力扭矩。 在变翼力矩风扇中，构成风车的叶片绕根部的中心轴旋转，必须根据不同的风的状况改变间距。 停止时，刀片必须羽化以形成减震制动器。由于初期采用液压系统，调节机翼的俯仰力矩(同时在阻尼、停止、制动等状态下使用)，目前电变距离系统已取代液压变距离逐步使用。1500千瓦风扇通常以4米/秒左右的风速自动启动，以13米/秒左右的速度输出额定功率。 并且，随着风速的增加，在额定功率附近控制发电，当风速达到25m/秒时自动停止。现代风扇的修订极限风速为60-70米/秒，也就是说这么大的风速风扇也不会立即被破坏。 理论上，12级飓风的风。

　　6、速范围也只有32.7-36.9米/秒。根据风力发电机的结构图，风扇的控制系统根据风速、风向控制系统，以稳定的电压和频率运转，在自动地与并网脱网的同时监视齿轮箱、发电机的运转温度、液压系统的液压，报警发生的异常，根据需要自动停止，无人独立发电系统风力发电机的原理和结构原理：风车在风力的推进下旋转，实现风能向机械能的转换，旋转的风车通过传动系统驱动发电机的旋转，在控制系统的作用下实现发电机并网和电能的输出，完成机械能向电能的转换。 这就是风力发电机将风能转换为电能的原理并网型风力发电机组由以下部分构成1 .风车(叶片和轮毂):捕获风能的重要设备。 一般由3片叶片构成，由捕获的风力的大小直接决定风车。

　　7、的转速。2 .传动系统：风车与发电机的连接纽带。 齿轮箱是它的主要部件。 利用齿轮箱使发电机以风车的低转速以接近额定转速旋转，能够达到并网发电的目的。3 .偏航系统：使风车的扫描面始终垂直于风向，在最大限度提高风车捕捉风力能量的同时，减少风车的负荷。4 .液压系统：为可变力矩机构和制动系统提供动力源。5 .制动系统：使风车减速停止的系统。6、发电机：发挥将风车机械能转换为电能的作用。7 .控制和安全系统：控制系统包括控制和监视两个部分。 监视部将收集到的数据发送给控制器，控制器在此基础上完成风力发电机组的偏航控制、电力控制、开关控制等控制功能。8、塔筒：风力发电机组的支撑部件。 使风车达到由设。

　　8、置修订规定的高度。 其内部是动力电缆、控制电缆、通信电缆、人出入的通道。9、基础：为钢筋混凝土结构，承载风力发电机组整体重量。 基础周边设置了防雷接地系统。10、机舱：风力发电机组机舱容纳所有机械部件，受到所有外力(包括静载荷和动载荷)的作用。特点：风力能源不能充分利用，用不完的清洁，无污染，是可再生能源。 使用那个发电非常有利。 与火力发电、燃料发电、原子能发电相比，不需要购买燃料，也不需要支付运费，也不需要将发电残渣、大气考虑到环境。 风力发电是绿色能源。 风力发电是财神。 风来了，发电，发财。 风是财富。 风是自然对人类的无私奉献。风力发电具有很强的地域性。 并不是哪里都能站得住。 必须。

　　9、建设在风力资源丰富的地方。 即风速大，持续时间长。 风力资源的大小与地势有关，山口海岛多为优选住所。 新强达板城，年平均风速6。 2米/秒，内蒙古辉腾柱，年平均风速为7。 2米/秒，江西鄱阳湖，年平均风速7。 6米/秒，河北张北，年平均风速6。 8米/秒，辽宁东港，年平均风速6。 7米/秒，广东南澳，年平均风速8。 5米/秒，福建平潭岛县全年平均风速8。 4米/秒，平潭县海潭岛，年平均风速为8。 每秒5米，年可发电风时数为3343小时，居当前中国首位。 (这些数字引用自“全国风力发电信息中心的并网风电场介绍”。 在南海的南沙群岛，该岛每年有6级以上的锦工持续160天。 在我国这样的地方，有很多。

　　10、地方等着我们去探索、发现。风的季节性决定了风力发电在电网整体中处于“配角”的地位。 使用这个有以下3种方法A:能源利用：风力发电机、机组并网运行。 有风发电，电力被输送到输电网。 无风不发电。B:无电网的高山、海岛、牧区：风力发电机与柴油发电机并行运行。 有风的话就用风力发电，没有风的话柴油发电机就用直流电。 对于用户来说总是提供电力。在C:同上无电网地区，要求不使用柴油发电，始终有功供电：采用蓄电池储能的AC-DC-AC，即交、直、交风力发电系统。 也就是说，一有风，风力发电机就输出交流电力，整流为直流电力，对蓄电池进行充电。 再利用电力电子元件制造的“逆变器”，将蓄电池的直流电力转换为三相。

　　11、恒频恒压的交流电力。 该系统多用于高山雷达站、微波中继站、海洋灯塔、航标灯。优缺点优点： 1、清洁，环保效果好。2 .可再生，永不枯竭。3、基础设施周期短，投资少。4、安装机规模灵活。5、技术相对成熟。缺点： 1、噪音、视觉污染。2 .占有大片土地。3、不稳定，无法控制。4、目前的成本仍然很高。风力发电机电池的合理配置200W (推荐电池型号105AH片)所有附件：发电机、叶轮、旋转体、尾舵、立棒、引线、防水电缆、300W变频器。 适用： 40W日光灯、电视、无风时可使用2至3天。 充电时间为13小时，年平均风速为7米每秒运行4000小时，累计发电量： 610度。300W (推荐电池型号150。

　　12、AH片)所有附件：发电机、叶轮、旋转体、尾舵、立棒、引线、防水电缆、500W变频器。 适用：荧光灯、电视、无风时可使用2至3天。 充电时间为9小时，年平均风速为7米每秒运行4000小时，累计发电量： 888度。400W (推荐电池型号150AH )所有附件：发电机、叶轮、旋转体、尾舵、立棒、引线、防水电缆、500W变频器。 适用：荧光灯、电视、无风时可使用2至3天。 充电时间为7小时，年平均风速为8米每秒，工作4000小时累计1140度。500W (推荐电池型号150AH片)所有附件：发电机、叶轮、旋转体、尾舵、立棒、引线、防水电缆、800W变频器。 适用：荧光灯，电视，无风时从2日到3日，充。

　　13、电时间. 5小时，年平均风速8米每秒4000小时，累计发电量： 1600度。800W (电池型号200AH推荐)所有附件：发电机、叶轮、旋转体、尾舵、立棒、引线、防水电缆、1KW变频器。 适用：可用于荧光灯、电视、无风时。 从3号到4号。 充电时间为5小时，年平均风速为8米每秒运行4000小时，累计发电量： 2400度。1KW (推荐电池型号200AH片、4片)所有附件：发电机、叶轮、旋转体、尾舵、立棒、引线、防水电缆、1500W逆变器。 适用：荧光灯、电视、550W单相泵。 无风时可使用3至5天。 充电时间为6小时，年平均风速为9米每秒运行4000小时，累计发电量： 2600度。2KW (推。

　　14、荐电池型号200AH片)所有附件：发电机、叶轮、旋转体、尾舵、立棒、引线、防水电缆、2500W逆变器。 适用：荧光灯、电视、750W单相泵。 无风时可使用3至6天。 充电时间为6小时，年平均风速为9米每秒运行4000小时，累计发电量： 4500度。3KW (推荐电池型号150AH片)所有附件：发电机、叶轮、旋转体、尾舵、立棒、引线、防水电缆、3500W变频器。 适用：荧光灯、电视、750W单相泵，无风时可使用4至7天。 充电时间为6小时，年平均风速为9米每秒，运行4000小时，累计发电量： 7326度。5KW (电池型号300AH20模块推荐)所有附件：发电机、叶轮、旋转体、尾舵、独立钢管、防水电缆、5KW变频器。 适用：荧光灯，看电视. 750W单相泵，部分小型感性负荷，无风时可使用7天至10天. 充电时间为8小时，年平均风速为10米每秒，运行4000小时，累计发电量为14000度。10KW (电池型号400AH20模块推荐)所有附件：发电机、叶轮、回转体、尾舵、独立钢管、防水电缆、10KW变频器。 适用：荧光灯，看电视. 750W单相泵，空调，一些小型感性负荷，无风时可使用7至10天. 充电时间为8小时，年平均风速为10米每秒，运行4000小时，累计发电量为28000度。

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