风力发电机的原理和构造_罗茨风机

风力发电机的原理和构造：3D动画演示风力发电机组的结构及其工作原理，涨知识了

　　今天小编给大家介绍的是风力发电机组的结构及其工作原理，让我们先来看一段视频：

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　　风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义的说，它是一种以太阳微热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。风力发电机利用的是自然能源，相对柴油发电要好得多。但若应急来用的话还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。

　　一、风力发电机的基本结构

　　风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。

　　各主要组成部分功能简述如下：

　　（1）叶片 叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。

　　（2）变浆系统 变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。

　　（3）齿轮箱 齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。

　　（4）发电机 发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，(金属加工真不错)输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。

　　（5）偏航系统 偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。

　　（6）轮毂系统 轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。

　　（7）底座总成 底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、机舱梯子等组成。通过偏航轴承与塔架相连，并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、变浆系统总成。

　　二、风力发电机的工作原理

　　简单来说，风力发电机的工作原理是通过风力推动叶轮旋转，再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，(金属加工真不错)有效的将风能转化成电能。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。

　　大型与电网接驳的风力发电机的最常见的结构是横轴式三叶片风轮，并安装在直立管状塔杆上风轮叶片由复合材料制造。不像小型风力发电机，大型风电机的风轮转动相当慢。比较简单的风力发电机是采用固定速度的。通常采用两个不同的速度-在弱风下用低速和在强风下用高速。这些定速风电机的感应式异步发电机能够直接发产生电网频率的交流电。

　　比较新型的设计一般是可变速的（比如V52-850千瓦风电机转速为每分钟14转到每分钟31.4转）。利用可变速操作，风轮的空气动力效率可以得到改善，从而提取更多的能量，而且在弱风情况下噪音更低。因此，变速的风电机设计比起定速风电机，越来越受欢迎。

　　机舱上安装的感测器探测风向，透过转向机械装置令机舱和风轮自动转向，面向来风，(金属加工真不错)风轮的旋转运动通过齿轮变速箱传送到机舱内的发电机（如果没有齿轮变速箱则直接传送到发电机）。

　　所有风力发电机的功率输出是随著风力而变的。强风下最常见的两种限制功率输出的方法（从而限制风轮所承受压力）是失速调节和斜角调节。使用失速调节的风电机，超过额定风速的强风会导致通过叶片的气流产生扰流，令风轮失速。当风力过强时，业片尾部制动装置会动作，令风轮剎车。使用斜角调节的风电机，每片叶片能够以纵向为轴而旋转，叶片角度随著风速不同而转变，从而改变风轮的空气动力性能。当风力过强时，叶片转动至迎气边缘面向来风，从而令风轮剎车。

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风力发电机的原理和构造：简单易懂！风力发电机原理及结构知识介绍

　　风力发电机发展历史渊源于1891年,丹麦人PoulLaCour首个制造了用来发电的风车。1941-42丹麦的F.L.Smidth公司建造的风车可以看成世界现代风车的前身，至今已有3000年的历史。

　　一、什么是风力发电机

　　风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。

　　二、风力发电机原理

　　风力发电的原理，是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

　　风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

　　三、风力发电机构造

　　风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。

　　机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。

　　转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。

　　轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。

　　低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。

　　齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。

　　高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。

　　发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。

　　偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。

　　电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。

　　液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。

　　冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。

　　塔：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。

　　风速计及风向标：用于测量风速及风向

　　尾舵：常见于水平轴上风向的小型风力发电机（一般在10KW及以下）。位于回转体后方，与回转体相连。主要作用一为调节风机转向，使风机正对风向。作用二是在锦工风况的情况下使风力机机头偏离风向，以达到降低转速，保护风机的作用。

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　　* 风力机控制系统 * 主控系统：主控系统是风机控制系统的主体，它实现自动启动、自动调向、自动调速、自动并网、自动解列、故障自动停机、自动电缆解绕及自动记录与监控等重要控制、保护功能。 对外的三个主要接口系统就是监控系统、变桨控制系统以及变频系统（变频器），它与监控系统接口完成风机实时数据及统计数据的交换，与变桨控制系统接口完成对叶片的控制，实现最锦工能捕获以及恒速运行，与变频系统（变频器）接口实现对有功功率以及无功功率的自动调节。 主控制系统 * * 变桨控制系统：控制时一般都以发电机额定功率或转子转速为界，即当发电机输出功率（转速）低于额定值时，进行变速恒频控制，最大捕获风能；而当输出功率（转速）高于额定值时，进行变桨距控制，维持发电机功率在额定值附近。要实现真正的独立变桨,输入变量包括桨叶节距角变化和风速，以及每个桨叶受力等,实现多变量控制。 * 液压变桨 系统组成： 油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置 优点：单位体积小、重量轻、扭矩大无需变速机构，在失电时将蓄压器作为备用动力源对桨叶进行顺桨作业；增容便捷。 缺点：漏油，对环境要求较高（温度） * 原理 液压变桨 ?变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。 * 电动变桨 驱动器、编码器、限位开关、电池（超级电容） * 偏航系统 * 偏航系统组成部件 * 偏航系统组成部件 * 偏航系统组成部件 * 偏航系统组成部件 * * C All rights Reserved by Sany Electric 主讲人：王安伟 C All rights Reserved by Sany Electric 主讲人：王安伟 C All rights Reserved by Sany Electric 主讲人：王安伟 C All rights Reserved by Sany Electric 主讲人：王安伟 C All rights Reserved by Sany Electric 主讲人：王安伟 产品技术基础培训之 风力发电机组工作原理基础 江苏华创光电科技有限公司 * 目录 风力发电背景 风电机组的工作原理 风电机组的结构 风电机组控制系统 风力发电背景 * 一、化石能源枯竭 全球能源形势 矿物燃料消耗过度 环境压力日益严重 每年消耗56亿吨煤 25亿吨石油 至2030年二氧化碳排放上涨50%，每年420多亿吨 石油价格波动，煤炭价格持续上涨 煤炭150年，石油80年枯竭 能源安全受到挑战 * 二、碳排放和温室效应 各种全球变暖背景下的极端气候影响在世界各国频频上演，暴雪、飓风、洪水、干旱……全球气候变暖还引起冰川崩塌消融、海平面上升、粮食减产、物种灭绝……全球气候变化是由化石燃料燃烧排放大量温室气体而造成的。 化石燃料占二氧化碳排放量比重 化石能源 2006二氧化碳排放量 Mt 2008二氧化碳排放量 Mt 百分比 煤 8336 8672 73.5% 石油 882 859 7.2% 燃气 2217 2320 19.6% 总量 11435 11851 100% 世界能源利用发展趋势从依赖常规化石能源如石油、煤、天然气）转向充分利用可再生能源（风能、太阳能、生物质能等）。其中风电可以减少温室气体排放，平均每提供100万千瓦时的电量，可以减少600吨二氧化碳排放量。 2009年，全球二氧化碳含量由于风能的应用减少了228.7Mt，相当于全年因发电而产生的二氧化碳总量的1.93%。 特点： 风能是一种取之不尽用之不竭的能源 利用风能可以在相对短的时间内产出大量电能? 风能是一种不产生二氧化碳的能源形式，有利于减少温室气体的排放 * 风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起大气层中压力分布不均，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。 风能作为一种高效清洁的永不枯竭的能源正受到越来越多国家的高度重视。 全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，是全球可开发利用水能资源总量的10多倍，相当于10800亿吨标准煤产生的能量，约是全世界目前能源消费量的100倍。 * 风能 * 目录 风力发电背景 风电机组的工作原理 风电机组的结构 风电机组控制系统 风电机组的工作原理和结构 风

风力发电机的原理和构造：风力发电机的原理和结构

　　风力发电机有着悠久的发展历史。它将风能转化为机械功，驱动转子旋转，输出交流电给设备。风力发电机一般由风轮、发电机、方向调节器、塔架、限速安全机构和储能装置组成。

　　风力发电机是一种以太阳为热源，大气为工质的热能利用发动机；它是一种利用风来带动风车叶片旋转，然后通过增速器来加速转速，促使发电机发电的装置。

　　由于风量不稳定，风力发电机输出的是13~25V交流电，必须经过充电器整流，然后给蓄电池充电，这样风力发电机产生的电能就可以变成化学能。然后利用带保护电路的逆变电源将电池中的化学能转换成交流220V市电，保证稳定使用。

　　机舱包含风力发电机的关键设备，包括齿轮箱和发电机。维修人员可以通过风力发电机塔架进入机舱。机舱的左端是风力发电机的转子，即转子叶片和轴。转子叶片用于捕捉风并将其传递给转子轴。

　　转子轴连接到风力发电机的低速轴上，风力发电机将转子轴与齿轮箱连接起来。变速箱左侧是低速轴，可以将高速轴的转速提高到低速轴的50倍；而高速轴以1500转/分的速度运转并驱动发电机，发电机配备有紧急机械制动器，用于空气动力制动器的故障或风力发电机的维护。

　　风力发电机的运行状态需要由设备来监控。电子控制器起着这样的作用。为了防止任何故障，控制器可以自动停止风力发电机的旋转，并通过电话调制解调器呼叫风力发电机操作员。

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