風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)知識

　　葉輪風(fēng)電場的風(fēng)力機通常有２片或３片葉片，葉尖速度50～70ｍ／ｓ，具有這樣的葉尖速度，3葉片葉輪通常能夠提供最佳效率，然而2葉片葉輪僅降低2～3％效率。甚至可以使用單葉片葉輪，它帶有平衡的重錘，其效率又降低一些，通常比2葉片葉輪低6％。盡管葉片少了，自然降低了葉片的費用，但這是有代價的。對于外形很均衡的葉片，葉片少的葉輪轉(zhuǎn)速就要快些，這樣就會導(dǎo)致葉尖噪聲和腐蝕等問題。更多的人認(rèn)為3葉片從審美的角度更令人滿意。3葉片葉輪上的受力更平衡，輪轂可以簡單些，然而2葉片、1葉片葉輪的輪轂通常比較復(fù)雜，因為葉片掃過風(fēng)時，速度是變的，為了限制力的波動，輪轂具有翹翹板的特性。翹翹板的輪轂，葉輪鏈接在輪轂上，允許葉輪在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)向后或向前傾斜幾度。葉片的擺動運動，在每周旋轉(zhuǎn)中會明顯的減少由于陣風(fēng)和剪切在葉片上產(chǎn)生的載荷。
　　葉片是用加強玻璃塑料（grp）、木頭和木板、碳纖維強化塑料（cfrp）、鋼和鋁構(gòu)成的。對于小型的風(fēng)力發(fā)電機，如葉輪直徑小于５米，選擇材料通常關(guān)心的是效率而不是重量、硬度和葉片的其它特性。對于大型風(fēng)機，葉片特性通常較難滿足，所以對材料的選擇更為重
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程結(jié)束。
　　風(fēng)機的發(fā)電機
　　所有并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機通過三相交流（ac）電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機分為兩個主要類型。同步發(fā)電機運行的頻率與其所連電網(wǎng)的頻率完全相同，同步發(fā)電機也被稱為交流發(fā)電機。異步發(fā)電機運行時的頻率比電網(wǎng)頻率稍高，異步發(fā)電機常被稱為感應(yīng)發(fā)電機。
　　感應(yīng)發(fā)電機與同步發(fā)電機都有一個不旋轉(zhuǎn)的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網(wǎng)相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產(chǎn)生一個以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉(zhuǎn)子是完全不同的。同步電機中的轉(zhuǎn)子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉(zhuǎn)磁場。因此，轉(zhuǎn)子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網(wǎng)頻率同步的恒定轉(zhuǎn)速上旋轉(zhuǎn)。在某些設(shè)計中，轉(zhuǎn)子磁場是由永磁機產(chǎn)生的，但這對大型發(fā)電機來說不常用。
　　感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子與外界沒有電的連接，轉(zhuǎn)子電流由轉(zhuǎn)子切割定子旋轉(zhuǎn)磁場的相對運動而產(chǎn)生。如果轉(zhuǎn)子速度完全等于定子轉(zhuǎn)速磁場的速度（與同步發(fā)電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流。因此，感應(yīng)發(fā)電機總的轉(zhuǎn)速總是比定子旋轉(zhuǎn)磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。
　　同步發(fā)電機和異步發(fā)電機
　　將機械能轉(zhuǎn)化為電能裝置的發(fā)電機常用同步勵磁發(fā)電機、永磁發(fā)電機和異步發(fā)電機。同步發(fā)電機應(yīng)用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規(guī)電網(wǎng)中所使用的幾乎都是同步發(fā)電機，在風(fēng)力發(fā)電中同步發(fā)電機即可以獨立供電又可以并網(wǎng)發(fā)電。然而同步發(fā)電機在并網(wǎng)時必須要有同期檢測裝置來比較發(fā)電機側(cè)和系統(tǒng)側(cè)的頻率、電壓、相位，對風(fēng)力發(fā)電機進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)電機發(fā)出電能的頻率與系統(tǒng)一致；操作自動電壓調(diào)壓器將發(fā)電機電壓調(diào)整到與系統(tǒng)電壓相一致；同時，微調(diào)風(fēng)力機的轉(zhuǎn)速從周期檢測盤上監(jiān)視，使發(fā)電機的電壓與系統(tǒng)的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風(fēng)力發(fā)電機并入系統(tǒng)。同期裝置可采用手動同期并網(wǎng)和自同期并網(wǎng)。但總體來說，由于同步發(fā)電機造價比較高，同時并網(wǎng)麻煩，故在并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機中很少采用。
　　控制監(jiān)測系統(tǒng)
　　風(fēng)力機的運行及保護(hù)需要一個全自動控制系統(tǒng)，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調(diào)節(jié)裝置（在變槳距風(fēng)力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統(tǒng)也能用于監(jiān)測以提供運行狀態(tài)、風(fēng)速、風(fēng)向等信息。該系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)，除了小的風(fēng)力機，控制及監(jiān)測還可以遠(yuǎn)程進(jìn)行�？刂葡到y(tǒng)具有及格主要功能：
　　1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監(jiān)測
　　2、偏航系統(tǒng)的低速閉環(huán)控制
　　3、槳距裝置(如果是變槳距風(fēng)力機)快速閉環(huán)控制
　　4、與風(fēng)電場控制器或遠(yuǎn)程計算機的通訊
　　風(fēng)機傳動系統(tǒng)
　　葉輪葉片產(chǎn)生的機械能有機艙里的傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風(fēng)力機在停止運行時的緊急情況下復(fù)位的剎車系統(tǒng)。齒輪箱用于增加葉輪轉(zhuǎn)速，從20~50轉(zhuǎn)/分到1000~1500轉(zhuǎn)/分，后者是驅(qū)動大多數(shù)發(fā)電機所需的轉(zhuǎn)速。齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結(jié)構(gòu)更緊湊。傳動系統(tǒng)要按輸出功率和最大動態(tài)扭矩載荷來設(shè)計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設(shè)計者試圖通過增加機械適應(yīng)性和緩沖驅(qū)動來控制動態(tài)載荷，這對大型的風(fēng)力發(fā)電機來說是非常重要的，因其動態(tài)載荷很大，而且感應(yīng)發(fā)電機的緩沖余地比小型風(fēng)力機的小。
　　異步發(fā)電機
　　永磁發(fā)電機是一種將普通同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子改變成永磁結(jié)構(gòu)的發(fā)電機，常用的永磁材料有鐵氧體（bafeo）、釤鈷5(smco)等，永磁發(fā)電機一般用于小型風(fēng)力發(fā)電機組中。
　　異步發(fā)電機是指異步電機處于發(fā)電的工作狀態(tài)，從其激勵方式有電網(wǎng)電源勵磁發(fā)電（他勵）和并聯(lián)電容自勵發(fā)電（自勵）兩種情況。
　　1 電網(wǎng)電源勵磁發(fā)電：是將異步電機接到電網(wǎng)上，電機內(nèi)的定子繞組產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速 ……（未完，全文共6160字，當(dāng)前僅顯示2163字，請閱讀下面提示信息。收藏《風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)知識》）