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為什么風力發電機轉得那么慢還能發電?

風力發電機是將風能轉換為機械功,機械功帶動轉子旋轉,終輸出交流電的電力設備。


位于丹麥的V164,高達220米,上面安裝有3個巨型葉片,每個葉片長達80米。一天24小時能發電26萬度,足夠滿足數百戶家庭1個月的用電量。


關于這個發電量,好多人都有疑問,風機轉得這么慢能發電嗎,發電量真的有那么多嗎?


其實,風機葉片轉速慢的原因很簡單,這跟自身的重量以及風速有很大關系。


越大型的風機,葉片越長,重量越大,轉得越慢。1.5兆瓦風機葉片重約6噸,是0.75兆瓦風機葉片的1.8倍,但每分鐘才轉18圈,只有0.75兆瓦風機的3/4。


但風速越快,風機轉得越快。1.5兆瓦風機在風速達到3米每秒時,就可以通過轉動齒輪提高轉速,從而帶動發電機發電。


那么,風機葉片轉速能不能隨著風速的增加而無限增大呢?


當風速超過風機限定速度時,風機就要停止工作。因為如果轉速過快,離心率大大增強,慣性趨勢會打破風機自身的平衡,葉片就容易折斷。


因此,每種型號的風機都有較大轉速。當風速過快時,就需要后臺操作電腦,停止運行風機,減少自身慣性帶來的破壞和磨損。這就相當于兩輛相同的汽車,一輛速度是30千米每小時,一個200千米每小時,哪個剎車更容易一個道理。所以,扇葉轉動慢能更有效保護風機不受傷害。


事實上,風機發電量不取決于葉片旋轉的快慢。在葉片恒定轉速的情況下,葉片受力增加,功率就會增加。風機的葉片越大,功率越大,相應發電量就越多。


比如,1.5兆瓦風機在滿功率發電的情況下,一小時能發1500度電。以一個三口之家在夏季高峰季平均每天用30度電計算,差不多能用50天。


風力發電機結構


機艙:機艙包容著風力發電機的關鍵設備,包括齒輪箱、發電機。維護人員可以通過風力發電機塔進入機艙。機艙左端是風力發電機轉子,即轉子葉片及軸。


轉子葉片:捉獲風,并將風力傳送到轉子軸心。現代600千瓦風力發電機上,每個轉子葉片的測量長度大約為20米,而且被設計得很象飛機的機翼。


軸心:轉子軸心附著在風力發電機的低速軸上。


低速軸:風力發電機的低速軸將轉子軸心與齒輪箱連接在一起。在現代600千瓦風力發電機上,轉子轉速相當慢,大約為19至30轉每分鐘。軸中有用于液壓系統的導管,來激發空氣動力閘的運行。


齒輪箱:齒輪箱左邊是低速軸,它可以將高速軸的轉速提高至低速軸的50倍。


高速軸及其機械閘:高速軸以1500轉每分鐘運轉,并驅動發電機。它裝備有緊急機械閘,用于空氣動力閘失效時,或風力發電機被維修時。


發電機:通常被稱為感應電機或異步發電機。在現代風力發電機上,較大電力輸出通常為500至1500千瓦。


偏航裝置:借助電動機轉動機艙,以使轉子正對著風。偏航裝置由電子控制器操作,電子控制器可以通過風向標來感覺風向。圖中顯示了風力發電機偏航。通常,在風改變其方向時,風力發電機一次只會偏轉幾度。


電子控制器:包含一臺不斷監控風力發電機狀態的計算機,并控制偏航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發電機的過熱),該控制器可以自動停止風力發電機的轉動,并通過電話調制解調器來呼叫風力發電機操作員。


液壓系統:用于重置風力發電機的空氣動力閘。


冷卻元件:包含一個風扇,用于冷卻發電機。此外,它包含一個油冷卻元件,用于冷卻齒輪箱內的油。一些風力發電機具有水冷發電機。


塔:風力發電機塔載有機艙及轉子。通常高的塔具有優勢,因為離地面越高,風速越大。現代600千瓦風汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔,也可以是格子狀的塔。管狀的塔對于維修人員更為安全,因為他們可以通過內部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優點在于它比較便宜。


風速計及風向標:用于測量風速及風向。


尾舵:常見于水平軸上風向的小型風力發電機(一般在10KW及以下)。位于回轉體后方,與回轉體相連。主要作用一為調節風機轉向,使風機正對風向。作用二是在大風風況的情況下使風力機機頭偏離風向,以達到降低轉速,保護風機的作用。

來源:技成培訓


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