风力涡轮机 - 你需要知道的一切!

三个叶片由构成转子的轮毂支撑
三个叶片由构成转子的轮毂支撑

风力涡轮机

它们通常由三个叶片组成,由构成转子的轮毂支撑并安装在垂直桅杆的顶部。该组件由装有发电机的机舱固定。

电动机可以调整转子的方向,使其始终面向风。

叶片可以将风的动能(物体因其运动而拥有的能量)转化为机械能(叶片的机械运动)。
风使叶片每分钟旋转 10 到 25 转。叶片的旋转速度取决于它们的尺寸:它们越大,它们的旋转速度就越慢。

发电机将机械能转化为电能。大多数发电机需要高速运行(每分钟1,000至2,000转)才能发电。
因此,叶片的机械能首先必须通过乘法器,该倍增器的作用是加速耦合到叶片的慢速传动轴与耦合到发电机的快速轴的运动。

发电机产生的电力具有约690伏的电压,不能直接使用,通过转换器进行处理,其电压增加到20,000伏。
然后将其注入电网并可以分配给消费者。
水平轴风力涡轮机由桅杆、机舱和转子组成。
水平轴风力涡轮机由桅杆、机舱和转子组成。

风力涡轮机的描述

在陆上风力涡轮机的情况下,底座通常是圆形和钢筋混凝土,保持整体结构;


桅杆6或塔的底部我们找到了变压器,该变压器可以增加产生的电力电压,以便将其注入网络;


机舱4,结构由桅杆支撑,容纳各种机械元件。直接驱动风力涡轮机与配备齿轮系(齿轮箱/齿轮箱5)的风力涡轮机区分开来,具体取决于所使用的交流发电机的类型。
传统的交流发电机需要根据转子的初始运动调整转速;

转子2是风力涡轮机的旋转部分,放置在高处,以捕获强风和规则风。它由1个由复合材料制成的叶片组成,这些叶片由风的动能启动。
通过轮毂连接,它们平均长 25 至 60 米,以每分钟 5 至 25 转的速度旋转。

风力涡轮机的动力

功率是一秒钟内产生或传输的能量。当风力足够强时,目前安装的风力涡轮机的最大功率在2至4兆瓦之间。


考虑一个叶片半径为 r 的风力涡轮机。
它受制于速度风的加速v。



风力涡轮机捕获的能量与通过风力涡轮机的风的动能成正比。


所有这些能量都无法获得,因为风力涡轮机后的风速不为零。



风力涡轮机捕获的最大功率(每秒能量)由贝茨公式给出:



P = 1.18 * R² * V³



R 以米为单位
V 以米/秒为单位
P 单位:瓦特



了解风力涡轮机的尺寸和给定地点的风速,我们可以使用此公式评估风力涡轮机的功率。

实际上,风力涡轮机的有用功率小于P。这是因为从风能到配电,能量转换有几个阶段,每个阶段都有自己的效率:


风向螺旋桨的动能
变压器发电机
整流器到存储到分配。


最佳效率为 60 - 65%。对于商用风力涡轮机,效率在30%至50%之间。

风力涡轮机和负荷系数

即使它并不总是以全功率运行,风力涡轮机平均在90%以上的时间内运行和发电。

为了描述风力涡轮机的“可交付性”概念,能源公司使用称为负荷系数的指标。该指标衡量电力生产单元产生的能量与连续以最大功率运行时可能产生的能量之间的比率。
平均风荷载系数为23%。

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