風能是世界上最重要的可再生能源之一。 因此，我們必須清楚地知道它的操作。 這 風力發電機 它是這種能量的基本要素之一。 它有一個相當完整的操作，根據我們所在的風電場有不同類型的渦輪機。
在本文中，我們將告訴您有關風力渦輪機、其特性及其工作原理的所有信息。
什麼是風力發電機
風力渦輪機是一種將風能轉化為電能的機械裝置。 風力渦輪機的設計 將風的動能轉化為機械能，這是軸的運動。 然後，在渦輪發電機中，這種機械能被轉換成電能。 產生的電能可以儲存在電池中或直接使用。
控制風的可用能量有三個基本物理定律。 第一定律指出，渦輪機產生的能量與風速的平方成正比。 第二定律指出，可用能量與刀片的掃掠面積成正比。 能量與刀片長度的平方成正比。 第三定律確定風力渦輪機的最大理論效率為 59%。
與卡斯蒂利亞拉曼恰或荷蘭的老式風車不同，在這些風車中，風推動葉片旋轉，而現代風力渦輪機使用更複雜的空氣動力學原理來更有效地捕獲風能。 事實上，風力渦輪機葉片移動的原因與飛機停留在空中的原因類似，都是一種物理現象。
在風力渦輪機中，轉子葉片中會產生兩種氣動力：一種稱為推力，與風流方向垂直，另一種稱為阻力，與風流方向平行。
渦輪葉片的設計與飛機機翼的設計非常相似，並且在有風的條件下表現得像後者。 在飛機機翼上，一個表面非常圓，而另一個則相對平坦。 當空氣通過這種設計的磨機葉片循環時，通過光滑表面的氣流比通過圓形表面的氣流慢。 這種速度差反過來會產生壓力差，在光滑表面上比在圓形表面上效果更好。
最終結果是作用在推進器機翼光滑表面上的力。 這種現像被稱為“文丘里效應”，這是“升力”現象的部分原因，它 反過來，它解釋了為什麼飛機仍然在空中。
風力發電機內部
風力渦輪機的葉片也使用這些機制來引起繞其軸的旋轉運動。 葉片截面設計以最有效的方式促進旋轉。 在發電機內部，發生將葉片的旋轉能轉化為電能的過程 根據法拉第定律. 它必須包括一個在風的影響下旋轉的轉子，與交流發電機耦合，並將旋轉機械能轉換為電能。
風力渦輪機的元件
每個元素實現的功能如下：
- 轉子： 它收集風能並將其轉化為旋轉機械能。 即使在非常低的風速條件下，其設計對於轉彎也至關重要。 從上一點可以看出，葉片截面設計是保證轉子轉動的關鍵。
- 渦輪聯軸器或支撐系統： 使葉片的旋轉運動適應與其耦合的發電機轉子的旋轉運動。
- 倍增器或變速箱： 在正常風速下（在 20-100 公里/小時之間），轉子速度較低，大約每分鐘 10-40 轉（rpm）； 為了發電，發電機的轉子必須以 1.500 rpm 的速度運行，因此機艙必須包含一個將速度從初始值轉換為最終值的系統。 這是通過類似於汽車發動機中的變速箱的機構來實現的，它使用一組多個齒輪以適合發電的速度旋轉發電機的運動部件。 它還包含一個制動器，可在風很大（超過 80-90 公里/小時）時停止轉子的旋轉，這會損壞發電機的任何組件。
- 發電機： 它是一種產生電能的轉子-定子組件，電能通過安裝在支撐機艙的塔架中的電纜傳輸到變電站，然後饋入電網。 儘管已經有 5 MW 渦輪機，但發電機功率在中型渦輪機的 5 kW 和最大渦輪機的 10 MW 之間變化。
- 定向電機： 允許組件旋轉以將機艙定位在盛行風的方向。
- 支撐桅杆： 它是發電機的結構支撐。 渦輪機的功率越大，葉片的長度就越大，因此機艙必須位於的高度就越大。 這增加了塔設計的複雜性，塔設計必須支撐發電機組的重量。 葉片還必須具有高結構剛度，以承受強風而不斷裂。
- 槳和風速計：位於纜車後部的包含發電機的裝置； 它們確定方向並測量風速，並在風速超過閾值時作用於葉片以製動它們。 高於該閾值，渦輪機存在結構風險。 這通常是 Savonious 渦輪類型設計。
我希望通過這些信息，您可以了解更多關於風力渦輪機及其特性的信息。