小型風(fēng)力發(fā)電裝置的設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-17 05:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 照明及娛樂用電。90年代初，個別觀察站曾使用過小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的某些技術(shù)問題及使用人員的素質(zhì)因素，沒有得到推廣。(3)無人值守的差轉(zhuǎn)臺和微波站。(4)東南沿海各孤立的島嶼。(5)圍網(wǎng)養(yǎng)殖系統(tǒng)。(6)農(nóng)牧區(qū)。(7)國際市場。 2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理簡單的說是:風(fēng)的動能（即空氣的動能）轉(zhuǎn)化成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動能，轉(zhuǎn)子的動能又轉(zhuǎn)化成電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理是利用風(fēng)能可再生能源的部分。由1995年到2005年之間 ％。根據(jù)德國風(fēng)（DEWI）的估計，風(fēng)能發(fā)電的年增長率將保持高增長率，在2012年或之前全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量可能達(dá)到150千兆瓦。發(fā)電風(fēng)力發(fā)電機(jī)最初出現(xiàn)在十九世紀(jì)末。自二十世紀(jì)八十年代起，這項(xiàng)技術(shù)斷發(fā)展 并日漸成熟，適合工業(yè)應(yīng)用。近二三十年，典型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪直徑不斷增大，而額定功率也不斷提升。在二十一世紀(jì)初，風(fēng)力發(fā)電機(jī)最具經(jīng)濟(jì)效益的額定輸出功率范圍600千瓦至750千瓦之間，而風(fēng)輪直徑則在40米至47米之間。當(dāng)時所有制造商 都 有 生 產(chǎn) 這 類 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 。 新 一 代 的 兆 瓦 級 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 是 以 這 類 機(jī) 種 作 為 基 礎(chǔ) 發(fā) 展 出 來的 。二 零 零 七 年 初 ， 有 一 些 制 造 商 開 始 生 產(chǎn) 額 定 功 率 為 幾 兆 瓦 而 風(fēng) 輪 直 徑 達(dá) 到 約 90 米 的 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) （ 例 如 Vestas V90 兆 瓦 風(fēng) 電 機(jī) ， Nordex N90 兆 瓦 風(fēng) 電 機(jī) 等 等 ） ， 甚 至 有 些 直 徑 達(dá) 100 米 ( 如 GE 兆 瓦 風(fēng) 電 機(jī) ) 。 這 些 大 型 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 主 要 市 場 是 歐 洲 。 在 歐 洲 ， 適 合 風(fēng) 電 的 地 段 日 漸 減 少 因 此 有 逼 切 性 安 裝 發(fā) 電 能 力 盡 量 高 的 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 。例如 ：下 圖1）在 海 平 面 高 度 和 攝 氏 15 度 的 條 件 下 ，乾 空 氣 密 度 為 千 克 / 立 方 米 。 空 氣 密 度 隨 氣 壓 和 溫 度 而 變 。隨 著 高 度 的 升 高 ，空 氣 密 度 也 會 下降。於 上 述 公 式 中 可 以 看 出 ， 風(fēng) 的 功 率 與 速 度 的 三 次 方 〔 立 方 〕 成 正 比 ， 并 與 風(fēng) 輪 掃 掠 面 積 成 正 比 。 不 過 實(shí) 際 上 ， 風(fēng) 輪 只 能 提 取 風(fēng) 的 能 量 中 的 一 部 分 ，而 非 全 部。2) 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 的 工 作 原 理現(xiàn) 代 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 采 用 空 氣 動 力 學(xué) 原 理 ， 就 像 飛 機(jī) 的 機(jī) 翼 一 樣 。 風(fēng) 并 非 推 動 風(fēng) 輪 葉 片 ，而 是 吹 過 葉 片 形 成 葉 片 正 反 面 的 壓 差 ， 這 種 壓 差 會 產(chǎn) 生 升 力 ，令 風(fēng) 輪 旋 轉(zhuǎn) 并 不 斷 橫 切 風(fēng) 流。風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 的 風(fēng) 輪 并 不 能 提 取 風(fēng) 的 所 有 功 率 。 根 據(jù) Betz 定 律 ， 理 論 上 風(fēng) 電 機(jī) 能 夠 提 取 的 最 大 功 率 ， 是 風(fēng) 的 功 率 的 % 。 大 多 數(shù) 風(fēng) 電 機(jī) 只 能 提 取 風(fēng) 的 功 率 的 40% 或 者 更 少風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 主 要 包 含 三 部 分 ∶ 風(fēng)輪 、機(jī) 艙 和 塔 桿 。 大 型 與 電 網(wǎng) 接 駁 的 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 的 最 常 見 的 結(jié)構(gòu) ， 是 橫 軸 式 三 葉 片 風(fēng) 輪 ， 并 安 裝 在 直 立 管 狀 塔 桿 上 。風(fēng) 輪 葉 片 由 復(fù) 合 材 料 制 造 。 不 像 小 型 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) ， 大 型 風(fēng) 電 機(jī) 的 風(fēng) 輪 轉(zhuǎn) 動 相 當(dāng) 慢 。 比 較 簡 單 的 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 是 采 用 固 定 速 度 的 。 通 常 采 用 兩 個 不 同 的 速 度 在 弱 風(fēng) 下 用 低 速 和 在 強(qiáng) 風(fēng) 下 用 高 速 。 這 些 定 速 風(fēng) 電 機(jī) 的 感 應(yīng) 式 異 步 發(fā) 電 機(jī) 能 夠 直 接 發(fā) 產(chǎn) 生 電 網(wǎng) 頻 率 的 交 流 電。比 較 新 型 的 設(shè) 計 一 般 是 可 變 速 的 （ 比 如 Vestas 公 司 的 V52850 千 瓦 風(fēng) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 為 每 分 鐘 14 轉(zhuǎn) 到 每 分 鐘 轉(zhuǎn) ）。利 用 可 變 速 操 作 ，風(fēng) 輪 的 空 氣 動 力 效 率 可 以 得 到 改 善 ， 從 而 提 取 更 多 的 能 量 ， 而 且 在 弱 風(fēng) 情 況 下 噪 音 更 低 。因 此 ， 變 速 的 風(fēng) 電 機(jī) 設(shè) 計 比 起 定 速 風(fēng) 電 機(jī) ， 越 來 越 受 歡 迎 。機(jī) 艙 上 安 裝 的 感 測 器 探 測 風(fēng) 向 ， 透 過 轉(zhuǎn) 向 機(jī) 械 裝 置 令 機(jī) 艙 和 風(fēng) 輪 自 動 轉(zhuǎn) 向 ，面 向 來 風(fēng)。設(shè) 於 塔 底 的 變 壓 器 （ 或 者 有 些 設(shè) 於 機(jī) 艙 內(nèi) ） 可 提 升 發(fā) 電 機(jī) 的 電 壓 到 配 電 網(wǎng) 電 壓 （ 香 港 的 情 況 為 11 千 伏 ） 。所 有 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 的 功 率 輸 出 是 隨 著 風(fēng) 力 而 變 的 。 強(qiáng) 風(fēng) 下 最 常 見 的 兩 種 限 制 功 率 輸 出 的 方 法 （ 從 而 限 制 風(fēng) 輪 所 承 受 壓 力 ） 是 失 速 調(diào) 節(jié) 和 斜 角 調(diào) 節(jié) 。 使 用 失 速 調(diào) 節(jié) 的 風(fēng) 電 機(jī) ， 超 過 額 定 風(fēng) 速 的 強(qiáng) 風(fēng) 會 導(dǎo) 致 通 過 業(yè) 片 的 氣 流 產(chǎn) 生 擾 流 ， 令 風(fēng) 輪 失 速 。 當(dāng) 風(fēng) 力 過 強(qiáng) 時 ， 業(yè) 片 尾 部 制 動 裝 置 會 動 作 ， 令 風(fēng) 輪 剎 車 。 使 用 斜 角 調(diào) 節(jié) 的 風(fēng) 電 機(jī) ， 每 片 葉 片 能 夠 以 縱 向 為 軸 而 旋 轉(zhuǎn) ， 葉 片 角 度 隨 著 風(fēng) 速 不 同 而 轉(zhuǎn) 變 ， 從 而 改 變 風(fēng) 輪 的 空 氣 動 力 性 能 。 當(dāng) 風(fēng) 力 過 強(qiáng) 時 ， 葉 片 轉(zhuǎn) 動 至 迎 氣 邊 緣 面 向 來 風(fēng) ， 從 而 令 風(fēng) 輪 剎
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