标题：风力发电原理
风力发电
风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。　风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：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。　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。　机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型 风力发电机原理是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一以大气为工作介质的能量利用机械。风力发电利用的是自然能源。相对火电、核电等发电要更加绿色、环保。
风力发电的原理，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。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。　风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。　风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：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。　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。　机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型
风力发电机结构
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。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很像飞机的机翼。　
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。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。　
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。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。　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。图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。　
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。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。　
风速计及风向标：用于测量风速及风向
机械工业出版社图书
图书信息书号：
35345
ISBN：
978-7-111-35345-4
作者：
徐大平
印次：
1-1
责编：
王雅新
开本：
16
字数：
285千字
定价：
25.0
所属丛书：
​
装订：
平
出版日期：
2011-09-23
  内容简介风力发电是一种最具规模开发潜力的清洁可再生能源利用方式，作为风能与动力工程专业系列教材之一，编写本书的目的是使学生掌握风力发电的基本原理，了解主流风力发电机组设备。 全书供分7章，内容主要包括风力发电技术的基本概况、风能资源与转换原理、风力发电机组设备与结构、风力发电机组检测与控制等内容。对离网风力发电系统及储能技术也做了简要介绍。 由于风力发电技术涉及多学科内容，为适应不同专业知识背景的读者，本书力求理论联系实际，内容通俗易懂，也可供从事风力发电领域相关工作的工程技术人员参考。[1] 章节目录前言 第1章绪论1 1 1风能利用及风力发电历史2 1 2中国风能资源与开发前景4 1 2 1风能特点4 1 2 2我国风能资源分布特点及 开发前景5 1 2 3风电发展概况7 1 3风力发电技术现状与发展8 1 3 1风力发电机组的类型8 1 3 2大型水平轴并网风电机组的 基本结构10 1 3 3风力发电技术的发展状况11 1 4风电机组相关设计标准14 1 4 1国际电工委员会标准14 1 4 2国外主要风电标准15 1 4 3中国主要风电标准16 思考题17 第2章风能及其转换原理18 2 1风的种类及其特性18 2 1 1风的形成及其基本特性18 2 1 2全球性的风21 2 1 3地方性的风22 2 1 4平均风23 2 1 5脉动风27 2 1 6极端风29 2 1 7地形地貌对风的影响31 2 2风的测量与估计32 2 2 1风向的测量33 2 2 2风速的测量33 2 2 3风能估计34 2 3风能资源评估及风电场选址概述37 2 3 1风能资源评估38 2 3 2风电场选址38 2 4风能转换基本原理40 2 4 1叶片上的气动力40 2 4 2风能转换基础理论42 2 5风力机的特性46 2 5 1风轮空气动力特性46 2 5 2风力机的运行特性47 2 5 3实度对风力机特性的影响48 思考题50 第3章风力发电机组的结构51 3 1水平轴风电机组概述51 3 1 1风电机组的基本结构、性能 和类型51 3 1 2风电机组主要参数56 3 1 3风电机组设计级别60 3 2风轮61 3 2 1叶片61 3 2 2轮毂66 3 2 3变桨机构67 3 3风电机组传动系统69 3 3 1风轮主轴69 3 3 2增速齿轮箱71 3 3 3轴的连接与制动79 3 4机舱、主机架与偏航系统80 3 4 1机舱80 3 4 2主机架80 3 4 3偏航系统81 3 5塔架与基础84 3 5 1塔架84 3 5 2陆上风电机组的基础88 3 5 3海上风电机组的基础90 3 6风电机组其他部件91 思考题91 第4章风力发电机92 4 1发电机的工作原理92 4 1 1发电机的基本类型92 4 1 2直流发电机的基本工作原理94 4 1 3同步交流发电机的基本工作 原理95 4 1 4异步交流发电机的基本工作 原理97 4 2风力发电系统中的发电机98 4 2 1并网风电机组使用的发电机99 4 2 2离网风电机组使用的发电机100 4 3并网风力发电机101 4 3 1同步发电机101 4 3 2异步发电机103 4 3 3双馈异步发电机104 4 3 4直驱型发电机107 思考题110 第5章风力发电机组的控制及安全 保护111 5 1风力发电机组的控制技术111 5 1 1风力发电机组的基本控制 要求111 5 1 2风力发电机组的控制系统 结构114 5 1 3风力发电机组的运行控制 过程115 5 2风力机控制117 5 2 1风力机控制的空气动力学 原理117 5 2 2定桨距风力机控制118 5 2 3变桨距风力机控制119 5 2 4功率控制121 5 3发电机控制123 5 3 1风力发电机控制要求123 5 3 2异步风力发电机控制124 5 3 3双馈式发电机控制129 5 3 4直驱式发电机控制132 5 4风力发电机组信号检测135 5 4 1风速及风向信号检测135 5 4 2转速信号检测135 5 5控制系统的执行机构136 5 5 1制动保护系统137 5 5 2变桨距执行系统137 5 5 3偏航系统139 5 6风电机组的安全保护140 5 6 1风电机组安全保护系统设计140 5 6 2风电机组安全链系统141 5 6 3风力发电机组防雷保护142 思考题143 第6章垂直轴风力发电机组145 6 1垂直轴风力发电机组及其发展 概况145 6 1 1垂直轴风力发电机组的发展 概况145 6 1 2垂直轴风力机的类型146 6 1 3垂直轴风力机的主要特点148 6 2垂直轴风力机基本原理149 6 2 1阻力型垂直轴风力机149 6 2 2升力型垂直轴风力机151 6 3水平轴与垂直轴风力机的对比152 思考题153 第7章离网风力发电系统154 7 1离网风力发电机组的应用154 7 1 1向大用户直接供电154 7 1 2向农户、村落、农牧场供电155 7 2微、小型风力发电机组结构156 7 2 1叶片与风轮157 7 2 2调速装置157 7 2 3调向装置158 7 2 4发电机159 7 2 5塔架160 7 2 6蓄电池160 7 2 7控制器和逆变器160 7 3互补发电系统160 7 3 1风 光互补发电系统160 7 3 2风力发电机与蓄电池系统162 7 3 3风力 柴油互补发电系统164 7 4储能装置166 7 4 1蓄电池166 7 4 2抽水蓄能170 7 4 3飞轮储能170 7 4 4超导储能171 7 4 5其他储能方式171 思考题171 附录风力发电名词术语汉英对照172 参考文献178