【文章內(nèi)容簡介】 = 1/2 ? CLW 2C dr dD = 1/2 ? CD W 2C dr 故 dF和 dT可求。 ? 將葉素上的力元沿展向積分，得： — 作用在葉輪上的推力： F= ? dF — 作用在葉輪上的扭矩： T= ? dT — 葉輪的輸出功率： P= ? dT?= ? T 第三章 機組機械零部件 主要機械零部件： ? 葉輪： 葉片、輪轂及其聯(lián)接 。 ? 變槳距機構： 原動裝臵、傳動部件、執(zhí)行部件等 。 ? 傳動系： 主軸、主軸軸承、齒輪箱、機械剎車、聯(lián)軸器、發(fā)電機等。 ? 偏航系統(tǒng)： 偏航軸承、偏航齒輪、偏航電機及減速器及其控制子系統(tǒng) ? 其它機件：機艙、塔架、提升裝臵 167。 葉輪 ? 一臺設計良好的風力機必須具有良好的空氣動力性能。 ? 風力機的空氣動能主要表現(xiàn)為葉輪的空氣動力性能。 ? 葉輪的空氣動力性能主要取決于它的氣動設計。 ? 氣動設計時，必須先確定總體參數(shù)。這也是進行方案設計所必需的。 一、葉輪的主要參數(shù) 尖速比 ? ? 葉輪的葉尖線速度與額定風速之比。是一個重要設計參數(shù)。與葉片數(shù)及實度有關。 ? 用于風力發(fā)電的高速 Cp 風力機，常取較大的 尖速比。尖速比在 5 15 時，具有較高的 風能利用系數(shù)。通常 可取 68 。 3 6 9 12 ? 葉片數(shù) ? 取決于葉輪的尖速比 ，具體對應關系如下表 ： ? 由于葉片數(shù)少的風力機在高尖速比運行的具有較高的風能利用系數(shù)，適合于發(fā)電。 ? 三葉片的風力機運行和功率輸出較平穩(wěn)，兩葉片的可降低成本。 風輪直徑 D ? 風輪直徑 D 主要取決于兩個因素： — 風力機輸出功率 P — 額定風速 V r ? 計算公式的推導： — 葉輪輸出功率： P1=1/2 Cp?SVr3 =P/(?1?2) 于是 ： P =1/2 Cp?Vr3 ?1?2 D 2 ?/4 — 直徑 D 的簡化計算公式： D 2 =8P/(? Cp? ?1?2 Vr3) ? 5P/ Vr3 其中，取 Cp ? ， ? ? ， ?1?2 ? 實度 ? 定義： 葉輪的葉片面積之和與風輪掃面積之比。它是和尖速比密切相關的一個重要參數(shù)。 ? 取值： 對于風力發(fā)電機而言，由于尖速比較高，要求有較高的轉(zhuǎn)速，起動風速高，因此，可取較小的實度。通常大致在 5~20%之間。示意圖。 ? 作用： — 決定葉輪的力矩特性，尤其是起動力矩； — 決定葉輪的重量與材料成本 其它參數(shù) 葉輪中心離地面高度 H 取決于安裝地點（山谷、丘陵等），垂直風梯度，安裝條件，單機容量等因素。 葉輪錐角 ? — 葉片和旋轉(zhuǎn)平面的夾角。 — 減少氣動力引起的葉根彎曲應力（對下風式風力機）； — 防止葉片梢部與塔架碰撞（對上風式）。 葉輪傾角 ? — 葉輪轉(zhuǎn)軸與水平面的夾角。 減少葉片梢部與塔架碰撞的機會。 二、葉片 ? 一個葉片大致分成四部分：葉根、厚翼型段、正常翼型段、葉尖段。 ? 大型風力機幾乎都采用強化玻璃鋼（ GRP）制成的。 ? 葉片的外表面光滑且從葉根到葉尖呈扭曲狀。 ? 葉片的中間結(jié)構需要考慮葉片的強度、剛度、慣性、重量等因素。 葉片的載荷 ? 對葉片運行載荷分析與計算，不僅是葉片的結(jié)構設計所必須的，而且更為重要的是分析整個風力機各部件受載的基礎。 ? 風力機在運行情況下，作用在其上的載荷就比較復雜，主要有氣動載荷，重力和慣性載荷。它們都隨時間而變化，特別是氣動載荷受陣風和風向變化的影響是隨機的，要準確計算是困難的。 ? 作用在葉片上的力 簡化為三種力：空氣動力、離心力和重力。 ? 各作用力的影響 葉片的附加載荷 ? 陣風期間，風速在一秒內(nèi)可變化 15~20m/s甚至更多，風向在一秒內(nèi)可改變幾十度。此時，葉片處在不利的攻角下，導致所受彎矩的增加 —陣風效應。 U β W V1 錐角效應 對下風式風力機，葉片與轉(zhuǎn)軸的夾角小于 90度，將使正常運行時葉片受到的彎曲應力大大減小，甚至可為零 —— 錐角效應 。 對于上風式風力機，要注意 負 錐角效應 陀螺效應 葉輪偏航時，槳葉除受到氣動力的作 用外，還受有離心力和旋轉(zhuǎn)慣性力，在槳 葉中產(chǎn)生附加力矩 —— 陀螺效應 ，附加力 矩的大小為： M = 2 I ? ?1 三、輪轂 ? 兩種形式的輪轂：球形和叉形。一般采用球墨鑄鐵鑄造而成 ? 輪轂是機組中受力最復雜的零件之一，因此需要進行詳細的結(jié)構設計與疲勞強度分析。 ? 輪轂與葉片之間的聯(lián)接有：固定式、鉸鏈式、蹺蹺板式等形式。 第四章 機組電氣系統(tǒng) ? 發(fā)電機 ? 并網(wǎng)運行 ? 控制系統(tǒng) ? 基本運行過程 167。 發(fā)電機 一、常用的發(fā)電機種類 同步發(fā)電機 — 基本構成 定子 定子鐵心 定子繞組（定子線圈） 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心（磁極） 勵磁繞組（轉(zhuǎn)子繞組） — 發(fā)電原理 ? 勵磁繞組中通過直流電后，轉(zhuǎn)子磁極磁化，產(chǎn)生磁場； ? 原動機帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子磁場同時轉(zhuǎn)動，與定子繞組相對運動，使其感應出交流電動勢 —— 發(fā)電機發(fā)出交流電 。 ? 該交流電的頻率取決于轉(zhuǎn)子極對數(shù) p及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n： f=pn/60(Hz)，當 n改變時， f也改變。 ? 定子繞組中感應出的電動勢，在外電路接通后產(chǎn)生交流電流。該電流也要在電機中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速稱為 同步轉(zhuǎn)速 ，它由交流電頻率 f 和定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù) p1決定 ： n1 =60 f / p1 （ r/min） ? 由于在這種發(fā)電機中，使得 p1 = p， 則 n1 = n。 故稱為同步發(fā)電機。 異步發(fā)電機 基本構造 與同步發(fā)電機相似。 — 異步電動機 工作原理 ? 定子繞組接到交流電源上，定子在電機中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)交變磁場 ， 轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速 n1, n1= 60f/p1。 ? 旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電流，使轉(zhuǎn)子繞組成為載流導體。它在旋轉(zhuǎn)磁場中又受到電磁力的作用，于是就按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動起來。 ? 由于轉(zhuǎn)子導體中的電流是靠電磁感應產(chǎn)生的，故又稱為感應（式）電動機。 ? 由于轉(zhuǎn)子繞組中的感應電流產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子相對于磁場的運動，而該感應電流又產(chǎn)生轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的電磁力。因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n不能等于同步轉(zhuǎn)速n1——異步電動機 。 — 滑差率 ? 定義： n1 n為 轉(zhuǎn)速差（