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風(fēng)力發(fā)電機的工作科學(xué)原理是什么
風(fēng)力發(fā)電機是很多人都熟悉的發(fā)電機種類，但是大多數(shù)的人不清楚風(fēng)力發(fā)電機是如何發(fā)電的。下面為您精心推薦了風(fēng)力發(fā)電機的工作科學(xué)原理是什么，希望對您有所幫助。
科學(xué)原理
風(fēng)力發(fā)電機的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁秋L(fēng)能利用中最基本的一種方式。風(fēng)力發(fā)電機一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(包括裝置)、調(diào)向器(尾翼)、塔架、限速安全機構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件組成超低速風(fēng)力發(fā)電機為一由轉(zhuǎn)動盤、固定盤、風(fēng)輪葉片、固定輪、立竿、集電環(huán)盤、舵桿、尾舵和逆變器組成的系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動盤和固定盤構(gòu)成該系統(tǒng)的發(fā)電機，逆變器包括50赫正弦波振蕩器、整形電路、低壓輸出電路和倒相推挽電路。本系統(tǒng)中的發(fā)電機的優(yōu)點，一是具有超低速建壓特點，能在葉片轉(zhuǎn)速低于每分鐘100轉(zhuǎn)時正常發(fā)電，為弱風(fēng)地區(qū)風(fēng)力資源的開發(fā)利用提供了新途徑;二是結(jié)構(gòu)簡易，鐵芯無開槽，也無電樞繞組，易維修，使用壽命長.
風(fēng)力發(fā)電機的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(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+充電器+數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機由機頭、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)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能;機頭的轉(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)電機因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V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)電機的功率決定，總想選購大一點的風(fēng)力發(fā)電機，而這是不正確的。目前的風(fēng)力發(fā)電機只是給電瓶充電，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，而不僅是機頭功率的大小。在內(nèi)地，小的風(fēng)力發(fā)電機會比大的更合適。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，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)力電機，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，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。
風(fēng)能發(fā)電的原理
我們把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變成機械能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電能，這就是風(fēng)力發(fā)電。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)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作風(fēng)力發(fā)電機組。這種風(fēng)力發(fā)電機組，大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機和鐵塔三部分。(大型風(fēng)力發(fā)電站基本上沒有尾舵，一般只有小型(包括家用型)才會擁有尾舵)。
風(fēng)輪是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件，它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當(dāng)風(fēng)吹向槳葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復(fù)合材料(如碳纖維)來制造。
由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化，這使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定;所以，在帶動發(fā)電機之前，還必須附加一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個調(diào)速機構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機上。為保持風(fēng)輪始終對準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最大的功率，還需在風(fēng)輪的后面裝一個類似風(fēng)向標(biāo)的尾舵。
鐵塔是支承風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機的構(gòu)架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風(fēng)力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風(fēng)速影響的情況，以及風(fēng)輪的直徑大小而定，一般在6-20米范圍內(nèi)。
發(fā)電機的作用，是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機構(gòu)均勻運轉(zhuǎn)，因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>
多大的風(fēng)力才可以發(fā)電
一般說來，3級風(fēng)就有利用的價值。但從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)，風(fēng)速大于每秒4米才適宜于發(fā)電。據(jù)測定，一臺55千瓦的風(fēng)力發(fā)電機組，當(dāng)風(fēng)速每秒為9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦;當(dāng)風(fēng)速每秒8米時，功率為38千瓦;風(fēng)速每秒為6米時，只有16千瓦;而風(fēng)速為每秒5米時，僅為9.5千瓦�？梢婏L(fēng)力愈大，經(jīng)濟(jì)效益也愈大。
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。在我國，現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風(fēng)力發(fā)電裝置在運轉(zhuǎn)。我國的風(fēng)力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風(fēng)速更大;有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風(fēng)天。在這些地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景是光明的。
發(fā)電機現(xiàn)場烘干時的條件要求及注意事項
發(fā)電機在運輸及施工過程中線圈和鐵心都可能受潮，造成其絕緣電阻和吸收比下降而不合格，當(dāng)測量時的吸收比（絕緣電阻測量時間R60/R15之比）小于1.3，而線圈絕緣材料為云母的吸收比小于1.6，可認(rèn)為發(fā)電機受潮，應(yīng)進(jìn)行干燥處理。
1、發(fā)電機在干燥時鐵心和線圈最熱點的最高允許溫度如下：
�、儆脺囟扔嫓y量為70℃；
②用電阻溫度計測量為80℃；
�、塾秒娮璺y量為90℃；
2、發(fā)電機排出的空氣溫度不得超過65℃；
3、發(fā)電機進(jìn)行干燥時，溫度應(yīng)緩慢增加，一般其溫升為每小時5～8℃，并應(yīng)定時測量絕緣電阻、線圈溫度、周圍空氣濕度等有關(guān)數(shù)據(jù)。
4、當(dāng)電機干燥后吸收比絕緣電阻值符合下列標(biāo)準(zhǔn)并經(jīng)5～8小時以上穩(wěn)定不變，方可以為干燥良好。
�。�1）定子線圈溫度在10～30℃時吸收比：R60/R15≥1.3。
�。�2）在接近線圈運行溫度時的定子線圈絕緣電阻R≥U/（1000+P/100）。式中R為絕緣電阻（MΩ），U為發(fā)電機額定電壓（V），P為額定容量（KVA）
5、干燥后發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈絕緣電阻升高后，并經(jīng)3小時以上不變化而其值大于0.5 MΩ時則認(rèn)為干燥合格（20℃時）。
6、發(fā)電機在干燥前應(yīng)清掃或者用壓縮空氣吹干凈。如果所采用干燥方法必須使轉(zhuǎn)子處于運行狀態(tài)時，尚應(yīng)注意定、轉(zhuǎn)子間氣隙、旋轉(zhuǎn)零件間隙、軸承間隙、油路潤滑等啟動等一般機械檢查。在運轉(zhuǎn)中同樣應(yīng)注意檢查軸承油溫及軸承振動。
7、轉(zhuǎn)子插在定子內(nèi)干燥發(fā)電機而轉(zhuǎn)子又處于靜止?fàn)顟B(tài)時當(dāng)定子溫升達(dá)到7℃后轉(zhuǎn)子至少每兩小時轉(zhuǎn)動180°。
8、干燥方法主要根據(jù)現(xiàn)場可能條件以及電機受潮情況而選擇。
9、發(fā)電機進(jìn)行干燥處理后應(yīng)進(jìn)行絕緣檢測、耐壓等試驗。
根據(jù)不同現(xiàn)場情況采用發(fā)電機烘干方法
1、外部加熱干燥法（發(fā)電機未穿轉(zhuǎn)子時）
�。�1）如果現(xiàn)場氣溫較低，可將發(fā)電機用帆布或隔熱玻璃棉被罩起，帆布頂上開一個小孔，在發(fā)電機下部放置電爐、碘鎢燈、白熾燈等，利用自然通風(fēng)使潮氣從小孔逸出，應(yīng)注意不要使熱源部分離發(fā)電機線圈過近造成局部過熱。
�。�2）也可利用外鼓風(fēng)機加強通風(fēng)時可以使發(fā)電機各部均勻加熱，但最好應(yīng)在入風(fēng)口處裝設(shè)空氣過濾器。
�。�3）應(yīng)防止加熱器的火星釀成火災(zāi)，備好一定數(shù)量的適用于撲滅電氣火災(zāi)的消防用具。
�。�4）考慮好臨時使用的電源容量足夠，并使用帶漏電保護(hù)器的空開。
�。�5）發(fā)熱設(shè)備分布均勻，在發(fā)電機出線端下部最好也放置一些電爐或碘鎢燈。
2、外部電源電流干燥法
本法系利用外部電源在繞組通入電流產(chǎn)生損耗發(fā)熱進(jìn)行干燥。繞組通入電流一般不超過額定電流的50～70。干燥時機殼應(yīng)可靠接地，由電源不同可分為：
�。�2）三相交流電源烘干法（定子鐵損干燥法）：在定子繞組通入三相交流電源進(jìn)行干燥法，干燥電流一般不超過額定電流的50～70，此時電壓一般在額定值的8～20，采用本方法時轉(zhuǎn)子必須從定子取出，以防止定子旋轉(zhuǎn)磁場造成轉(zhuǎn)子局部過熱受損。
�。�3）單相交流電源烘干法：定子繞組按開口三角形聯(lián)接，通入單相交流電進(jìn)行干燥，此時轉(zhuǎn)子可以不必抽出。方法同直流電源烘干法，這里不再做過多講述。
3、短路干燥法
�。�1）定子三相繞組短路，短路必須在斷路器之前或是必須將斷路器鎖�。磳⑻l線圈回路斷開），以避免斷路器突然斷開引起的操作過電壓擊穿潮濕的線圈，此外，短路點必須連接可靠，各相電流必須相同，為此必須在三相裝設(shè)監(jiān)視儀表，以避免不平衡電流造成轉(zhuǎn)子表面過熱。
�。�2）發(fā)電機被起動接近正常轉(zhuǎn)速時，由于本身勵磁機或外來電源通入轉(zhuǎn)子繞組，調(diào)節(jié)勵磁電流使定子短路電流于干燥初期為額定電流的50～60。以后可以逐步增加，但最高不得超過額定電流的80。
�。�3）短路電流干燥時，有效鐵心磁路不飽和，定子繞組端部漏磁可能較大會引起兩端鐵心及零部件的過熱，應(yīng)多注意觀察。
（4）短路干燥時其負(fù)載很小，應(yīng)注意檢查汽輪機汽缸尾部是否發(fā)生強烈過熱。
結(jié)論
經(jīng)過我們在多個施工現(xiàn)場實際的應(yīng)用，以上幾種發(fā)電機烘干方法簡單、實用，可有效解決發(fā)電機受潮問題，大家可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇合適的方法和措施對發(fā)電機進(jìn)行烘干。
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