風力發(fā)電的基本原理是利用風能來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。具體來說,當風吹過風力發(fā)電機的葉片時,葉片會受到風力的作用而發(fā)生位移,這個過程中,風能轉(zhuǎn)化為機械能。然后,這個機械能通過增速機(一種傳動機構(gòu))將旋轉(zhuǎn)的速度提升,最終傳遞給發(fā)電機。發(fā)電機通過電磁感應(yīng)原理,將機械能轉(zhuǎn)化為電能。這些電能隨后通過電纜傳輸?shù)缴龎鹤儔浩鳓叄?jīng)過變壓后再傳輸?shù)诫娋W(wǎng)中,供給用戶使用。
風力發(fā)電機組主要由風輪(包括葉片和輪轂)、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機、控制系統(tǒng)等部分組成。其中,葉片是捕捉風能的關(guān)鍵部件,其設(shè)計和選材直接影響到發(fā)電性能與功率。風力發(fā)電具有環(huán)保、可再生、無污染等優(yōu)點,因此在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。風力發(fā)電就是將風能轉(zhuǎn)化為機械能,再將機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。
1、機艙:機艙包容著風力發(fā)電機的關(guān)鍵設(shè)備,包括齒輪箱、發(fā)電機。維護人員可以通過風力發(fā)電機塔進入機艙。機艙左端是風 力發(fā)電機轉(zhuǎn)子,即轉(zhuǎn)子葉片及軸。
2、轉(zhuǎn)子葉片:捉獲風,并將風力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。現(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上,每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米,而且被 設(shè)計得很象飛機的機翼。
3、軸心:轉(zhuǎn)子軸心附著在風力發(fā)電機的低速軸上。
4、低速軸:風力發(fā)電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當慢,大約為19 至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導管,來激發(fā)空氣動力閘的運行。
5、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。
高速軸及其機械閘:高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運轉(zhuǎn),并驅(qū)動發(fā)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(fā) 電機被維修時。
6、發(fā)電機:通常被稱為感應(yīng)電機或異步發(fā)電機。在現(xiàn)代風力發(fā)電機上,最大電力輸出通常為500至1500千瓦。
7、偏航裝置:借助電動機轉(zhuǎn)動機艙,以使轉(zhuǎn)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。通常,在風改變其方向時,風力發(fā)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。
8、電子控制器:包含一臺不斷監(jiān)控風力發(fā)電機狀態(tài)的計算機,并控制偏航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發(fā)電機的過 熱),該控制器可以自動停止風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)動,并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風力發(fā)電機操作員。
9、液壓系統(tǒng):用于重置風力發(fā)電機的空氣動力閘。
冷卻元件:包含一個風扇,用于冷卻發(fā)電機。此外,它包含一個油冷卻元件,用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風力發(fā)電機具有水冷發(fā)電機。
10、塔:風力發(fā)電機塔載有機艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢,因為離地面越高,風速越大�,F(xiàn)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(nèi)部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優(yōu)點在于它比較便宜。
12、尾舵:常見于水平軸上風向的小型風力發(fā)電機(一般在10KW及以下)。位于回轉(zhuǎn)體后方,與回轉(zhuǎn)體相連。主要作用一為調(diào) 節(jié)風機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速,保護風機的作用