风力发电机

改善风电场

风能是世界上最重要的可再生能源之一。 因此,我们必须清楚地知道它的操作。 这 风力发电机 它是这种能量的基本要素之一。 它有一个相当完整的操作,根据我们所在的风电场有不同类型的涡轮机。

在本文中,我们将告诉您有关风力涡轮机、其特性及其工作原理的所有信息。

什么是风力发电机

风力涡轮机特性

风力涡轮机是一种将风能转化为电能的机械装置。 风力涡轮机的设计 将风的动能转化为机械能,这是轴的运动。 然后,在涡轮发电机中,这种机械能被转换成电能。 产生的电能可以储存在电池中或直接使用。

控制风的可用能量的三个基本物理定律。 第一定律指出,涡轮机产生的能量与风速的平方成正比。 第二定律指出,可用能量与刀片的扫掠面积成正比。 能量与刀片长度的平方成正比。 第三定律确定风力涡轮机的最大理论效率为 59%。

与卡斯蒂利亚拉曼恰或荷兰的老式风车不同,在这些风车中,风推动叶片旋转,而现代风力涡轮机使用更复杂的空气动力学原理来更有效地捕获风能。 事实上,风力涡轮机叶片移动的原因与飞机停留在空中的原因类似,都是一种物理现象。

在风力涡轮机中,转子叶片中会产生两种气动力:一种称为推力,与风流方向垂直,另一种称为阻力,与风流方向平行. 空气。

涡轮叶片的设计与飞机机翼的设计非常相似,并且在有风的条件下表现得像后者。 在飞机机翼上,一个表面非常圆,而另一个则相对平坦。 当空气通过这种设计的磨机叶片循环时,通过光滑表面的气流比通过圆形表面的气流慢。 这种速度差反过来会产生压力差,在光滑表面上比在圆形表面上效果更好。

最终结果是作用在推进器机翼光滑表面上的力。 这种现象被称为“文丘里效应”,这是“升力”现象的部分原因,它 反过来,它解释了为什么飞机仍在空中。

风力发电机内部

风力发电机

风力涡轮机的叶片也使用这些机制来引起绕其轴的旋转运动。 叶片截面设计以最有效的方式促进旋转。 在发电机内部,发生将叶片的旋转能转化为电能的过程 根据法拉第定律. 它必须包括一个在风的影响下旋转的转子,与交流发电机耦合,并将旋转的机械能转换为电能。

风力涡轮机的元件

风能

每个元素实现的功能如下:

  • 转子: 它收集风能并将其转化为旋转机械能。 即使在非常低的风速条件下,其设计对于转弯也至关重要。 从上一点可以看出,叶片截面设计是保证转子转动的关键。
  • 涡轮联轴器或支撑系统: 使叶片的旋转运动适应与其耦合的发电机转子的旋转运动。
  • 倍增器或变速箱: 在正常风速下(在 20-100 公里/小时之间),转子速度较低,大约每分钟 10-40 转(rpm); 为了发电,发电机的转子必须以 1.500 rpm 的速度运行,因此机舱必须包含一个将速度从初始值转换为最终值的系统。 这是通过类似于汽车发动机中的变速箱的机构来实现的,它使用一组多个齿轮以适合发电的速度旋转发电机的运动部件。 它还包含一个制动器,可在风很大(超过 80-90 公里/小时)时停止转子的旋转,这会损坏发电机的任何组件。
  • 发电机: 它是一种产生电能的转子-定子组件,电能通过安装在支撑机舱的塔架中的电缆传输到变电站,然后馈入电网。 尽管已经有 5 MW 涡轮机,但发电机功率在中型涡轮机的 5 kW 和最大涡轮机的 10 MW 之间变化。
  • 定向电机: 允许组件旋转以将机舱定位在盛行风的方向。
  • 支撑桅杆: 它是发电机的结构支撑。 涡轮机的功率越大,叶片的长度就越大,因此机舱必须位于的高度就越大。 这增加了塔设计的复杂性,塔设计必须支撑发电机组的重量。 叶片还必须具有高结构刚度以承受强风而不会断裂。
  • 桨和风速计:位于缆车后部的包含发电机的装置; 它们确定方向并测量风速,并在风速超过阈值时作用于叶片以制动它们。 高于该阈值,涡轮机存在结构风险。 这通常是Savonious涡轮类型设计。

我希望通过这些信息,您可以了解更多关于风力涡轮机及其特性的信息。


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