風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理機(jī)艙：機(jī)艙包容著風(fēng)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以 通過風(fēng)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風(fēng)，并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心?，F(xiàn)代 600千瓦風(fēng)電機(jī)上， 每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為 20米，而且被設(shè)計得很象飛機(jī)的機(jī)翼。軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)電機(jī)的低速軸上。低速軸：風(fēng)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代 600千 瓦風(fēng)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為 19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，來激發(fā)空氣動力閘的運(yùn)行。齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。高速軸及其機(jī)械閘：高速軸以150

2、0轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)電機(jī)。它裝備 有緊急機(jī)械閘，用于空氣動力閘失效時，或風(fēng)電機(jī)被維修時。發(fā)電機(jī)：通常被稱為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)上，最大電力輸 出通常為500至1500千瓦。偏航裝置：借助電動機(jī)轉(zhuǎn)動機(jī)艙，以使轉(zhuǎn)子正對著風(fēng)。偏航裝置由電子控制 器操作，電子控制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來感覺風(fēng)向。圖中顯示了風(fēng)電機(jī)偏航。通常， 在風(fēng)改變其方向時，風(fēng)電機(jī)一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。電子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風(fēng)電機(jī)狀態(tài)的計算機(jī)，并控制偏航裝置。為 防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過熱），該控制器可以自動停止風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn) 動，并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風(fēng)電機(jī)操作員。液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)電機(jī)的空氣動力閘。冷卻

3、元件：包含一個風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機(jī)。此外，它包含一個油冷卻元件， 用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)電機(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。塔：風(fēng)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢，因為離地面越高，風(fēng) 速越大?，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)汽輪機(jī)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(nèi)部 的梯子到達(dá)塔頂。格狀的塔的優(yōu)點在于它比較便宜。風(fēng)速計及風(fēng)向標(biāo)：用于測量風(fēng)速及風(fēng)向。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速 度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速 度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上

4、形成一股熱潮，為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生 輻射或空氣污染。風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機(jī)頭組成的，而是一個有一定科技 含量的小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、 尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過 機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使 機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切 割磁力線產(chǎn)生電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是1325V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充

5、電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué) 能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。通常人們認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電的功率完全由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率決定，總想選購大 一點的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，而這是不正確的。目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)只是給電瓶充電，而由 電瓶把電能貯存起來，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關(guān)系。 功率的大小更主要取決于風(fēng)量的大小，而不僅是機(jī)頭功率的大小。在內(nèi)地，小的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)會比大的更合適。因為它更容易被小風(fēng)量帶動而發(fā)電，持續(xù)不斷的小 風(fēng)，會比一時狂風(fēng)更能供給較大的能量。當(dāng)無風(fēng)時人們還可以正常使用風(fēng)力帶來 的電能，也就是說一臺 200W風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可以

6、通過大電瓶與逆變器的配合使 用，獲得500W 甚至1000W 乃至更大的功率出。使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，就是源源不斷地把風(fēng)能變成我們家庭使用的標(biāo)準(zhǔn)市電，其 節(jié)約的程度是明顯的，一個家庭一年的用電只需 20元電瓶液的代價。而現(xiàn)在的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)比幾年前的性能有很大改進(jìn)，以前只是在少數(shù)邊遠(yuǎn)地區(qū)使用，風(fēng)力發(fā) 電機(jī)接一個15W的燈泡直接用電，一明一暗并會經(jīng)常損壞燈泡。而現(xiàn)在由于技 術(shù)進(jìn)步，采用先進(jìn)的充電器、逆變器，風(fēng)力發(fā)電成為有一定科技含量的小系統(tǒng)， 并能在一定條件下代替正常的市電。山區(qū)可以借此系統(tǒng)做一個常年不花錢的路 燈；高速公路可用它做夜晚的路標(biāo)燈；山區(qū)的孩子可以在日光燈下晚自習(xí)；城市 小高層樓頂也可用風(fēng)力

7、電機(jī)，這不但節(jié)約而且是真正綠色電源。家庭用風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，不但可以防止停電，而且還能增加生活情趣。在旅游景區(qū)、邊防、學(xué)校、部 隊乃至落后的山區(qū)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在成為人們的采購熱點。無線電愛好者可用自 己的技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電方面為山區(qū)人民服務(wù)，使人們看電視及照明用電與城市同 步，也能使自己勞動致富。低阻力立軸風(fēng)力機(jī)的原理該風(fēng)力機(jī)是一種低阻力立軸風(fēng)力機(jī)，不同于現(xiàn)有阻力差轉(zhuǎn)動立軸風(fēng)力機(jī)，完 全達(dá)到低阻力設(shè)計，無風(fēng)向調(diào)整系統(tǒng)，保留了阻力差轉(zhuǎn)動立軸風(fēng)力機(jī)簡單、易制 做、易安裝的特點：低阻力立軸風(fēng)力機(jī)的原理是在一根主立軸上等分的位置分別用機(jī)械的方法固定四根向四面伸出同等長度的橫臂，在每條橫臂的同一方向上周 定同等

8、間距、同等數(shù)量、同等規(guī)格的風(fēng)葉立軸，在風(fēng)葉立軸上固定可以轉(zhuǎn)動的風(fēng) 葉，風(fēng)葉的活動范圍由緩沖器控制在與橫臂水平和垂直的1/4園弧范圍內(nèi)。所有活動風(fēng)葉在遇有不同方向來風(fēng)時有的正面接受風(fēng)的壓力 ，有的斜面接受風(fēng)的壓 力，有的順風(fēng)走。低阻力立軸風(fēng)力機(jī)有很強(qiáng)的捕風(fēng)能力，及非常好的控制方法?？捎迷诓⒕W(wǎng) 發(fā)電、離網(wǎng)供暖、及高速公路旁自帶電源的大的旋轉(zhuǎn)廣告牌、路燈自供電等領(lǐng)域。 因為它獨(dú)有的工作方式，使安裝、檢修非常方便，同時可以產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn)力矩。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理在風(fēng)的吹動下，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動起來，使空氣動力能轉(zhuǎn)變成了機(jī)械能（轉(zhuǎn)速+扭矩）。 風(fēng)輪的輪轂固定在發(fā)電機(jī)軸上，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動驅(qū)動了發(fā)電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)，帶動永

9、磁三 相發(fā)電機(jī)發(fā)出三相交流電。風(fēng)速的不斷變化、忽大忽小，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流和電 壓也隨著變化。發(fā)出的電經(jīng)過控制器的整流，由交流電變成了具有一定電壓的直 流電，并向蓄電池進(jìn)行充電。從蓄電池組輸出的直流電，通過逆變器后變成了220伏的交流電，供給用戶的家用電器。應(yīng)用范圍：提供220伏交流電或24伏、36伏或48伏直流電照明：燈泡,節(jié)能燈家用電器：電視機(jī)、收音機(jī)、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱；通訊裝置；電動工 具風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動力機(jī)械，又稱風(fēng)車。廣義地說，它是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機(jī)。 風(fēng)力發(fā)電利用的是自然 能源。相對柴油發(fā)電要好的多。但是若應(yīng)急來用的話，還是不如柴

10、油發(fā)電機(jī)。風(fēng) 力發(fā)電不可視為備用電源，但是卻可以長期利用。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速 度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速 度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮， 為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生 輻射或空氣污染。風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機(jī)頭組成的， 而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、 尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過

11、 機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能； 機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切 割磁力線產(chǎn)生電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是 1325V變化的交流電，須經(jīng)充 電器整流，再對蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。 然后用有保 護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流 220V市電，才能保證穩(wěn)定使通常人們認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電的功率完全由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率決定， 總想選購大 一點的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，而這是不正確的。目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)只是給電瓶充電， 而由 電瓶把電能貯存起來，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關(guān)系。 功

12、率的大小更主要取決于風(fēng)量的大小， 而不僅是機(jī)頭功率的大小。在內(nèi)地，小的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)會比大的更合適。因為它更容易被小風(fēng)量帶動而發(fā)電， 持續(xù)不斷的小 風(fēng)，會比一時狂風(fēng)更能供給較大的能量。當(dāng)無風(fēng)時人們還可以正常使用風(fēng)力帶來 的電能，也就是說一臺 200W風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可以通過大電瓶與逆變器的配合使 用，獲得500W甚至1000W乃至更大的功率出。使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，就是源源不斷地把風(fēng)能變成我們家庭使用的標(biāo)準(zhǔn)市電，其節(jié)約的程度是明顯的，一個家庭一年的用電只需 20元電瓶液的代價。而現(xiàn)在的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)比幾年前的性能有很大改進(jìn)，以前只是在少數(shù)邊遠(yuǎn)地區(qū)使用，風(fēng)力發(fā) 電機(jī)接一個15W的燈泡直接用電，一明一暗并會經(jīng)常

13、損壞燈泡。而現(xiàn)在由于技 術(shù)進(jìn)步，采用先進(jìn)的充電器、逆變器，風(fēng)力發(fā)電成為有一定科技含量的小系統(tǒng)， 并能在一定條件下代替正常的市電。山區(qū)可以借此系統(tǒng)做一個常年不花錢的路 燈；高速公路可用它做夜晚的路標(biāo)燈； 山區(qū)的孩子可以在日光燈下晚自習(xí)； 城市 小高層樓頂也可用風(fēng)力電機(jī)，這不但節(jié)約而且是真正綠色電源。 家庭用風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，不但可以防止停電，而且還能增加生活情趣。在旅游景區(qū)、邊防、學(xué)校、部 隊乃至落后的山區(qū)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在成為人們的采購熱點。 無線電愛好者可用自 己的技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電方面為山區(qū)人民服務(wù)，使人們看電視及照明用電與城市同 步，也能使自己勞動致富。2009年5月，國家投資3萬億資金支持新能源

14、，特別是風(fēng)力發(fā)電行業(yè) frp是什么？用處是什么？是玻璃鋼(fiber reinforced plastic)嗎？那是一種復(fù)合材料FRP(Fiber Reinforced Plastics)即纖維強(qiáng)化塑料，一般指用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和 聚脂、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體，俗稱玻璃鋼。1 .什么叫玻璃鋼？玻璃鋼是一種塑料，是用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料，可用英文字母FRP表示。塑料, 從字面上講，是指可塑性的材料，現(xiàn)在一般是指人造塑料，即由樹脂加上各種添 加劑制成的，如果樹脂中沒有添加任何添加劑則不能稱為塑料，只能叫做樹脂。因樹脂有熱塑性和熱固性之分，所以塑料也分為熱塑性和熱固性兩種。如果用玻 璃纖維去增強(qiáng)熱塑性

15、塑料，可稱為熱塑性玻璃鋼：如果用玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑 料，就叫做熱固性玻璃鋼。目前生產(chǎn)的玻璃鋼主要指熱固性而言。如果從材料使 用角度來看，F(xiàn)RP是一種復(fù)合材料，如果從其本身的復(fù)合結(jié)構(gòu)來看，把 FRP 又可以看作一種結(jié)構(gòu)。2、 FRP有哪些特性和不足？答：FRP有如下特性。(1)輕質(zhì)高強(qiáng)相對密度在1.52.0之間，只有碳鋼的1/41/5,可是拉伸強(qiáng)度卻接近，甚至超 過碳素鋼，而比強(qiáng)度可以與高級合金鋼相比。 因此，在航空、火箭、宇宙飛行器、 高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應(yīng)用中，都具有卓越成效。某些環(huán)氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度均能達(dá)到 400Mpa以上。注：比強(qiáng)度即強(qiáng)度除 以密度。(2)

16、耐腐蝕性能好FRP是良好的耐腐材料，對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和 溶劑都有較好的抵抗能力。已應(yīng)用到化工防腐的各個方面，正在取代碳鋼、不銹 鋼、木材、有色金屬等。(3)電性能好是優(yōu)良的絕緣材料，用來制造絕緣體。高頻下仍能保護(hù)良好介電性。微波透過性 良好，已廣泛用于雷達(dá)天線罩。(4)熱性能良好FRP熱導(dǎo)率低，室溫下為1.251.67kJ/ (mi h K),只有金屬的1/1001/1000 , 是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時超高溫情況下，是理想的熱防護(hù)和耐燒蝕材料，能保 護(hù)宇宙飛行器在2000 c以上承受高速氣流的沖刷。(5)可設(shè)計性好 可以根據(jù)需要，靈活地設(shè)計出各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，來滿足使

17、用要求，可以使產(chǎn)品 有很好的整體性。 可以充分選擇材料來滿足產(chǎn)品的性能，如：可以設(shè)計出耐腐的，耐瞬時高溫 的、產(chǎn)品某方向上有特別高強(qiáng)度的、介電性好的，等等。(6)工藝性優(yōu)良可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀、技術(shù)要求、用途及數(shù)量來靈活地選擇成型工藝。工藝簡單，可以一次成型，經(jīng)濟(jì)效果突出，尤其對形狀復(fù)雜、不易成型的數(shù) 量少的產(chǎn)品，更突出它的工藝優(yōu)越性。不能要求一種FRP來滿足所有要求，F(xiàn)RP不是萬能的，F(xiàn)RP也有以下一些不 足之處。(1)彈性模量低FRP的彈性模量比木材大兩倍，但比鋼(E=2.1 X106)小10倍，因此在產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)中常感到剛性不足，容易變形?？梢宰龀杀そY(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)，也可通過高模量纖維或者做

18、加強(qiáng)筋等形式來彌補(bǔ)。(2)長期耐溫性差一般FRP不能在高溫下長期使用，通用聚酯FRP在50 c以上強(qiáng)度就明顯下降， 一般只在100c以下使用；通用型環(huán)氧 FRP在60c以上，強(qiáng)度有明顯下降。但 可以選擇耐高溫樹脂，使長期工作溫度在 200300 C是可能的。(3)老化現(xiàn)象老化現(xiàn)象是塑料的共同缺陷，F(xiàn)RP也不例外，在紫外線、風(fēng)紗雨雪、化學(xué)介質(zhì)、 機(jī)械應(yīng)力等作用下容易導(dǎo)致性能下降。(4)層間剪切強(qiáng)度低層間剪切強(qiáng)度是靠樹脂來承擔(dān)的， 所以很低?？梢酝ㄟ^選擇工藝、使用偶聯(lián)劑等 方法來提高層間粘結(jié)力，最主要的是在產(chǎn)品設(shè)計時，盡量避免使層間受剪。3、 FRP有哪些生產(chǎn)方法？答：基本上分兩大類，即濕法接觸型

19、和干法加壓成型。如按工藝特點來分，有 手糊成型、層壓成型、RTM法、擠拉法、模壓成型、纏繞成型等。手糊成型又 包括手糊法、袋壓法、噴射法、濕糊低壓法和無模手糊法。目前世界上使用最多的成型方法有以下四種。 手糊法：主要使用國家有挪威、日本、英國、丹麥等。 噴射法：主要使用國家有瑞典、美國、挪威等。 模壓法：主要使用國家有德國等。FTM法：主要使用國家有歐美各國、日本。我國有90%Z上的FRP產(chǎn)品是手糊法生產(chǎn)的，其他有模壓法、纏繞法、層壓 法等(見第十一章)。日本的手糊法仍占 50%從世界各國來看，手糊法仍占相 當(dāng)比重，說明它仍有生命力。手糊法的特點是用濕態(tài)樹脂成型，設(shè)備簡單，費(fèi)用 少，一次能糊1

20、0m以上的整體產(chǎn)品。缺點是機(jī)械化程度低，生產(chǎn)周期長，質(zhì)量不 穩(wěn)定。近年來，我國從國外引進(jìn)了擠拉、噴涂、纏繞等工藝設(shè)備，隨著FRP工業(yè)的發(fā)展，新的工藝方法將會不斷出現(xiàn)。人類社會發(fā)展的歷史與能源的開發(fā)和利用水平密切相關(guān)，每一次新型能源的開發(fā) 都使人類經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生一次飛躍。在我們進(jìn)入 21世紀(jì)的今天，世界能源結(jié)構(gòu) 也正在孕育著重大的轉(zhuǎn)變，即由礦物能源系統(tǒng)向以可再生能源為基礎(chǔ)的可持續(xù)能 源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。所謂可再生能源就是取之不盡、用之不竭、與人類共存的能源。它 包括太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等。在這眾多的可再生能源中， 目前發(fā)展最快、商業(yè)化最廣泛、經(jīng)濟(jì)上最適用的，當(dāng)數(shù)風(fēng)力發(fā)電。何謂風(fēng)力發(fā)電風(fēng)

21、力發(fā)電的原理說起來非常簡單，最簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由葉輪和發(fā)電機(jī) 兩部分構(gòu)成，如圖1所示?？諝饬鲃拥膭幽茏饔迷谌~輪上，將動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 從而推動葉輪旋轉(zhuǎn)。如果將葉輪的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連， 就會帶動發(fā)電機(jī)發(fā) 出電來。孩童玩的紙質(zhì)風(fēng)車就是風(fēng)力機(jī)的雛形， 在它的軸上裝個極微型的發(fā)電機(jī) 就可發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理這么簡單，為什么僅到 20世紀(jì)的中后期才獲得應(yīng)用 呢？第一，常規(guī)發(fā)電還能滿足需要，社會生產(chǎn)力水平不夠高，還無法顧及降低環(huán) 境污染和解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電問題；第二，能夠并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計與制造， 只有現(xiàn)代高技術(shù)的出現(xiàn)才有可能。20世紀(jì)初期是造不出現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的。那么，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)是什么樣

22、呢？下面我們就介紹一下現(xiàn)代風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與技術(shù)特 點。圖1所示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電時有時無， 電壓和頻率不穩(wěn)定，是沒有實 際應(yīng)用價值的。一陣狂風(fēng)吹來，風(fēng)輪越轉(zhuǎn)越快，系統(tǒng)就會被吹跨。為了解決這些 問題，現(xiàn)代風(fēng)機(jī)增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等，齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（600千瓦的風(fēng)機(jī)通常為27轉(zhuǎn)/分）變?yōu)楹?高的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（通常為1500轉(zhuǎn)/分）。同時也使得發(fā)電機(jī)易于控制，實現(xiàn)穩(wěn)定 的頻率和電壓輸出。偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向。要知道， 600千瓦的風(fēng)機(jī)機(jī)艙總重20多噸，使這樣一個系統(tǒng)隨時對準(zhǔn)主風(fēng)向也有相當(dāng)?shù)?技術(shù)難度。風(fēng)機(jī)是有許多轉(zhuǎn)動部件的。業(yè)已說明，機(jī)艙

23、在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時跟風(fēng)。風(fēng) 輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動力。在變槳矩風(fēng)機(jī)，組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的 中心軸旋轉(zhuǎn)，以便適應(yīng)不同的風(fēng)況。在停機(jī)時，葉片尖部要甩出，以便形成阻尼。 液壓系統(tǒng)就是用于調(diào)節(jié)葉片槳矩、阻尼、停機(jī)、剎車等狀態(tài)下使用?？刂葡到y(tǒng)是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的神經(jīng)中樞?，F(xiàn)代風(fēng)機(jī)是無人值守的。就 600 千瓦風(fēng)機(jī)而言，一般在4米/秒左右的風(fēng)速自動啟動，在14米/秒左右發(fā)出額定 功率。然后，隨著風(fēng)速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風(fēng)速達(dá)到 25米/秒時自動停機(jī)?，F(xiàn)代風(fēng)機(jī)的存活風(fēng)速為 60-70米/秒，也就是說在這么大 的風(fēng)速下風(fēng)機(jī)也不會被吹壞。要知道，通常所說的 12級颶風(fēng)，其風(fēng)速范圍也僅 為32.7-36.9米/秒。風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)，要在這樣惡劣的條件下，根據(jù)風(fēng)速、風(fēng) 向?qū)ο到y(tǒng)加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下運(yùn)行，自動地并網(wǎng)和脫網(wǎng)。并監(jiān)視齒 輪箱、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報警，必要 時自動停機(jī)。3 .風(fēng)力發(fā)電場現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，單臺容量一般為 600-1000千瓦。目前國際上研制 的超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量也只為 6MW對于一個大型發(fā)電場來說，其容量還 是很小的。因此，我們一般將十幾臺或幾十臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成一個風(fēng)電場。這樣既形成一個強(qiáng)大的供電體系，也便于管理，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時，也