【風力發電機】風力發電機原理 風力(li)發電機結構 風力發電機類型

一、風力發電機原理

風力發電機的原理，是利用風力帶(dai)動風車葉片旋轉，再透過增速(su)機將旋轉的速(su)度提升，來促使(shi)發(fa)電機發(fa)電。依據目前(qian)的風力發(fa)電機技術(shu)，大約是每秒三公尺的微(wei)風速(su)度（微(wei)風的程度），便(bian)可以開始(shi)發(fa)電。

二、風力發電機結構

機(ji)艙(cang)(cang)(cang)(cang)：機(ji)艙(cang)(cang)(cang)(cang)包容著風(feng)力(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)機(ji)的關鍵設備，包括齒輪箱、發(fa)(fa)(fa)電(dian)機(ji)。維護人員可以通(tong)過風(feng)力(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)機(ji)塔(ta)進(jin)入機(ji)艙(cang)(cang)(cang)(cang)。機(ji)艙(cang)(cang)(cang)(cang)左(zuo)端是風(feng)力(li)發(fa)(fa)(fa)電(dian)機(ji)轉(zhuan)子，即(ji)轉(zhuan)子葉片及軸。

轉子(zi)葉片：捉獲風(feng)，并將(jiang)風(feng)力傳送到轉子(zi)軸心。現代600千瓦風力發電機上，每個轉子葉片的測量(liang)長度大(da)約為20米(mi)，而且被設計得很象飛機(ji)的機(ji)翼。

軸(zhou)心(xin)：轉子(zi)軸(zhou)心(xin)附(fu)著(zhu)在風力發電機的低速軸(zhou)上(shang)。

低(di)速軸：風力發(fa)電機(ji)的低(di)速軸將(jiang)轉(zhuan)子軸心(xin)與齒輪箱連接在一起。在現代600千瓦風力發電(dian)機(ji)上，轉子轉速相(xiang)當慢，大約(yue)為(wei)19至(zhi)30轉(zhuan)每分(fen)鐘。軸中有用于液壓系統的導管，來(lai)激發空氣動力(li)閘的運行。

齒輪箱：齒輪箱左邊是(shi)低(di)速軸(zhou)，它可以將高速軸(zhou)的轉(zhuan)速提高至(zhi)低(di)速軸(zhou)的50倍。

高速軸及其機械閘：高速軸以1500轉每(mei)分鐘運(yun)轉，并驅動(dong)(dong)發(fa)電機(ji)(ji)。它(ta)裝備(bei)有緊急機(ji)(ji)械(xie)閘，用于空氣動(dong)(dong)力(li)閘失效(xiao)時，或風力(li)發(fa)電機(ji)(ji)被維(wei)修時。

發電(dian)機(ji)：通(tong)常(chang)被(bei)稱為感應(ying)電(dian)機(ji)或異(yi)步發電(dian)機(ji)。在(zai)現代風力(li)發電(dian)機(ji)上，最(zui)大(da)電(dian)力(li)輸出通(tong)常(chang)為500至1500千瓦。

偏(pian)航裝置：借助電(dian)(dian)動機(ji)轉動機(ji)艙，以使轉子正對(dui)著風(feng)。偏(pian)航裝置由電(dian)(dian)子控制器操作，電(dian)(dian)子控制器可以通(tong)過風(feng)向(xiang)標(biao)來感(gan)覺風(feng)向(xiang)。圖中顯示了風(feng)力發電(dian)(dian)機(ji)偏(pian)航。通(tong)常(chang)，在風(feng)改變其方向(xiang)時，風(feng)力發電(dian)(dian)機(ji)一次只會偏(pian)轉幾度。

電子控(kong)制(zhi)器：包含一臺不(bu)斷監控(kong)風力發(fa)電機狀(zhuang)態的(de)計算機，并控(kong)制(zhi)偏航裝置。為防止任(ren)何(he)故障（即齒(chi)輪箱(xiang)或發(fa)電機的(de)過(guo)熱），該(gai)控(kong)制(zhi)器可(ke)以自動(dong)(dong)停止風力發(fa)電機的(de)轉(zhuan)動(dong)(dong)，并通過(guo)電話調(diao)制(zhi)解調(diao)器來呼叫風力發(fa)電機操作(zuo)員。

液壓系統：用于重置風力發(fa)電(dian)機(ji)的空氣動力閘。

冷卻(que)元件：包含一(yi)(yi)個(ge)(ge)風(feng)(feng)扇，用(yong)于(yu)(yu)冷卻(que)發電(dian)機(ji)。此外，它包含一(yi)(yi)個(ge)(ge)油冷卻(que)元件，用(yong)于(yu)(yu)冷卻(que)齒(chi)輪箱內的油。一(yi)(yi)些風(feng)(feng)力發電(dian)機(ji)具有水冷發電(dian)機(ji)。

塔(ta)：風(feng)力發(fa)電機塔(ta)載(zai)有機艙及轉子。通常高的塔(ta)具有優勢，因為離地面越高，風(feng)速越大。現代600千瓦風(feng)汽輪機(ji)的塔(ta)高為(wei)40至60米。它(ta)可以(yi)為管狀的塔，也可以(yi)是(shi)格子狀的塔。管狀的塔對(dui)于維修人員更(geng)為安全，因為他們(men)可以(yi)通過內部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優點在于它(ta)比較便(bian)宜。

風(feng)速(su)(su)計及風(feng)向(xiang)標：用于(yu)測(ce)量風(feng)速(su)(su)及風(feng)向(xiang)

尾舵(duo)：常見于水平(ping)軸(zhou)上風向的小型風力發電(dian)機（一(yi)般在(zai)10KW及以(yi)下）。位于回(hui)轉(zhuan)(zhuan)體后方(fang)，與回(hui)轉(zhuan)(zhuan)體相(xiang)連(lian)。主要作用(yong)一(yi)為(wei)調(diao)節風(feng)(feng)(feng)機(ji)轉(zhuan)(zhuan)向(xiang)，使風(feng)(feng)(feng)機(ji)正(zheng)對風(feng)(feng)(feng)向(xiang)。作用(yong)二是在大風(feng)(feng)(feng)風(feng)(feng)(feng)況(kuang)的(de)情況(kuang)下使風(feng)(feng)(feng)力(li)機(ji)機(ji)頭偏離風(feng)(feng)(feng)向(xiang)，以(yi)達到降(jiang)低轉(zhuan)(zhuan)速，保(bao)護風(feng)(feng)(feng)機(ji)的(de)作用(yong)。

三、風力發電機類型

根據定槳矩失速型風機和變速恒頻變槳矩風機的特點分為：

1、異步型

1）籠型異步發電機

功(gong)率為600/125kW 750kW 800kW 12500kW，定子向電網輸(shu)送不同功率的50Hz交流電。

2）繞線式(shi)雙饋異步發(fa)電機

功率為1500kW，定子向電網輸送50Hz交流電，轉子由變頻(pin)器控制，向電網間接輸送(song) 有功(gong)或無功(gong)功(gong)率。

2、同步型

1）永磁同(tong)步(bu)發電機(ji)

功率為750kW 1200kW 1500kW，由永磁體產生磁場，定子輸出(chu)經全功率整流(liu)逆變后向(xiang)電網輸送50Hz交流電。

2）電勵磁同步發電機

由外接到轉子上的直流電流產生磁場，定子(zi)輸(shu)出經全功率整流逆變(bian)后向(xiang)電網(wang)輸(shu)送(song)50Hz交流電。

根據葉片形式的不同，現有風力發電機分為：

1、水平軸

世界上目前利(li)用最多的形式，功率最大5MW左(zuo)右。

2、垂直軸

是(shi)一種(zhong)圓弧形雙葉片的結構（Φ型(xing)或稱(cheng)為達里(li)厄），由于其(qi)受(shou)風(feng)面積小，相應(ying)的啟(qi)動風(feng)速較高(gao)。