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风力发电的原理

风力生活经验


风力发电的原理

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风力涡轮机的工作原理很简单: 风力涡轮机利用风力发电 。风带动涡轮机的螺旋桨状叶片绕着转子转动 ， 转子带动发电机转动，进而产生电能 。
利用风能产生机械动力的概念可以追溯到几千年前 。早在公元前5000年，埃及人就利用风能推动尼罗河上的船只 。美国殖民者依靠风车在锯木厂磨谷物、抽水和伐木 。今天的风力涡轮机相当于现代的风车——将风能转化为清洁的、可再生的电力 。
风能
【风力发电的原理】风能在古代就被利用了 。它被开发用于灌溉，用风车碾磨谷物和移动海上运输的帆船 。但是，我们真的知道风能是什么吗?
风能是利用风的能源 。它是由组成地球大气的气团之间的温度差异产生的，因此，它是太阳的结果 。因为在最热的地区发现的空气会向空气更冷、密度更大的地区扩散，所以可以说，风是间接由太阳能产生的 。风能是太阳能的一种形式，由三个同时发生的事件组合而成: 太阳不均匀地加热了大气，地球表面的不规则性，地球的自转 。
尽管事实上只有 2% 的太阳能变成了风能，但风能的潜力是巨大的 。
风是一种永久和可再生的资源，因为地球上的气流不断形成 。尽管事实上只有1%-2%的太阳能变成了风能，而且风力涡轮机只有在5 - 25米/秒的速度下才能利用这种资源，但风能的潜力是巨大的 。
风力发电机的结构
那么我们要问 ， 风的能量是如何变成可利用风能的? 多亏了风力涡轮机，这才成为可能 。这些部件包括发动机舱、叶片、轮毂和其它组成涡轮机的部件 ， 以及不同的制导、控制、支持和接地系统 。让我们一个一个地看看所有这些组件，并简单而清楚地解释它们 。
风力发电的原理

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叶片: 叶片是最重要的部件，它可以捕获风，然后将其能量传输到轮毂，在那里三个叶片被连接到涡轮机的主轴上 。它的任务是支撑叶片并将力传递给旋转轴 。转子是由叶片和轮毂组成的整个装配体的名称 。
然后，我们找到了吊舱，它被称为风力涡轮机的控制中心因为在它里面我们找到了发电机 ， 正如它的名字所表明的那样，利用风能发电 。此外 ， 控制系统位于机舱内，用于监测风力涡轮机的运行状况和控制偏航驱动 。最后 ， 这里还有电风扇，它是用来冷却的 。
最后，旋翼叶片和机舱都由一个塔支撑 ， 其主要功能是支撑风力涡轮机足够高，以捕捉风速更大、湍流最少的风 。每台风力涡轮机产生的电力通过地下电缆网络与变电站相连，然后从这个变电站注入电网 。
如今，风力涡轮机的发电量从2MW到3.5MW不等，塔高从90米到140米 。它们的产量比以前的风力涡轮机高出4到6倍 。
风力发电机的工作原理
“风能”和“风力”都描述了风力产生机械动力或电力的过程 。这种机械动力可以用于特定的任务(如磨粮或抽水)或发电机可以将这种机械动力转化为电力 。
涡轮机用它们像螺旋桨一样的叶片捕捉风的能量，它的作用很像飞机的机翼 。当风吹起时，在叶片的一侧会形成一个低压空气袋 。低压气穴将叶片拉向它 ， 导致转子转动 。这叫做升力 。升力的大小比风对叶片正面的力要大得多，这种力被称为阻力 。升力和阻力的结合使转子像螺旋桨一样旋转 。
一系列齿轮将转子的转速从每分钟18转提高到每分钟1800转，这个转速可以让涡轮发电机产生交流电 。
一个叫做发动机舱的流线型外壳包含了涡轮关键部件——通常包括齿轮、转子和发电机——在一个叫做发动机舱的外壳中 。位于涡轮塔顶的一些短舱大得足以让直升机降落 。
另一个关键部件是涡轮机的控制器，它可以保持转子的速度不至于过大 ， 以避免被大风损坏 。风速计连续测量风速，并将数据传输给控制器 。在紧急情况下，机舱内也装有一个制动器，可以通过机械、电力或液压的方式停止转子 。
风力涡轮机的应用
风力涡轮机被用于多种应用——从利用海上风力资源到为单个家庭发电:
大型风力涡轮机通常被公用事业公司用于向电网提供电力 ， 其功率范围从100千瓦到几兆瓦不等 。这些公用事业规模的涡轮机经常被放在风力发电场中，以产生大量的电力 。风力发电场可以由几个或几百个涡轮机组成，为成千上万个家庭提供足够的电力 。


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