風(fēng)力發(fā)電的科學(xué)原理是什么

　　風(fēng)力發(fā)電是現(xiàn)在人們熟悉的發(fā)電方式，然而大部分單位人都不知道風(fēng)力發(fā)電的一些原理。以下是小編幫大家整理的風(fēng)力發(fā)電的科學(xué)原理是什么，歡迎大家分享。

　　風(fēng)力發(fā)電的原理

　　產(chǎn)生風(fēng)能的源泉是太陽(yáng)。地球各處的空氣因受太陽(yáng)光照射，因?yàn)闊崆闆r不同而發(fā)生流動(dòng)，便形成了風(fēng)。風(fēng)看似來(lái)無(wú)影去無(wú)蹤，其中卻蘊(yùn)藏著自然界取之不盡的一種能源。專家估計(jì)，地球上可以被利用的風(fēng)力資源如果全用來(lái)發(fā)電的話，比地球上利用的水電要大10倍。風(fēng)能分布廣，可說(shuō)是一種清潔能源。不過(guò)，風(fēng)能的利用也有一點(diǎn)制約，比如它的能量密度比較低，又很不穩(wěn)定，要充分利用它需要比較復(fù)雜的技術(shù)。

　　從原理上說(shuō)很容易理解，就是把電風(fēng)扇原理“逆反”過(guò)來(lái)。電風(fēng)扇通電后，電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生“人造風(fēng)”;風(fēng)力發(fā)電正相反，是利用風(fēng)吹動(dòng)葉片驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電。也就是說(shuō)，電風(fēng)扇是使電能轉(zhuǎn)化成風(fēng)能，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)則是使風(fēng)能轉(zhuǎn)變成電能。

　　風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備是風(fēng)力發(fā)電機(jī)。通常，風(fēng)力發(fā)電機(jī)由風(fēng)輪、增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件組成。風(fēng)輪的作用是捕捉風(fēng)，將風(fēng)能變?yōu)闄C(jī)械能。它由氣動(dòng)性能優(yōu)異的葉片裝在輪轂上組成，葉片有單葉、雙葉、三葉和多葉等形式，用得較多的為三葉式。

　　風(fēng)力發(fā)電的原因

　　我們把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。

　　風(fēng)輪是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)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)吹向漿葉時(shí)，槳葉上產(chǎn)生氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。槳葉的材料要求強(qiáng)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(lái)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)常變化著，這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定;所以，在帶動(dòng)發(fā)電機(jī)之前，還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。為保持風(fēng)輪始終對(duì)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(gè)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(jī)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(qiáng)度。鐵塔高度視地面障礙物對(duì)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(jī)的作用，是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過(guò)升速傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)均勻運(yùn)轉(zhuǎn)，因而把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

　　多大的風(fēng)力可以發(fā)電

　　一般說(shuō)來(lái)，3級(jí)風(fēng)就有利用的價(jià)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(cè)定，一臺(tái)55千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)風(fēng)速每秒為9.5米時(shí)，機(jī)組的輸出功率為55千瓦;當(dāng)風(fēng)速每秒8米時(shí)，功率為38千瓦;風(fēng)速每秒為6米時(shí)，只有16千瓦;而風(fēng)速為每秒5米時(shí)，僅為9.5千瓦。可見(jiàn)風(fēng)力愈大，經(jīng)濟(jì)效益也愈大。

　　在我國(guó)，現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風(fēng)力發(fā)電裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　我國(guó)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(shí)間都是大風(fēng)天。在這些地區(qū)，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是很有前途的。

　　風(fēng)是沒(méi)有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。對(duì)于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶，因地制宜地利用風(fēng)力發(fā)電，非常適合，大有可為。

　　風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)

　　1、清潔，環(huán)境效益好;

　　2、可再生，永不枯竭;

　　3、基建周期短;

　　4、裝機(jī)規(guī)模靈活。

　　缺點(diǎn)

　　1、噪聲，視覺(jué)污染;

　　2、占用大片土地;

　　3、不穩(wěn)定，不可控;

　　4、目前成本仍然很高。

　　5、影響鳥(niǎo)類。

　　發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動(dòng)力機(jī)械，又稱風(fēng)車。廣義地說(shuō)，它是一以大氣為工作介質(zhì)的能量利用機(jī)械。

　　機(jī)艙：機(jī)艙包容著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。

　　轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風(fēng)，并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測(cè)量長(zhǎng)度大約為20米，而且被設(shè)計(jì)得很像飛機(jī)的機(jī)翼。

　　軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸上。

　　低速軸：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，來(lái)激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運(yùn)行。

　　齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。　高速軸及其機(jī)械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)，并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘，用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí)，或風(fēng)力發(fā)電機(jī)被維修時(shí)。

　　發(fā)電機(jī)：通常被稱為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。　偏航裝置：借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙，以使轉(zhuǎn)子正對(duì)著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標(biāo)來(lái)感覺(jué)風(fēng)向。顯示了風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航。通常，在風(fēng)改變其方向時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。

　　電子控制器：包含一臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過(guò)熱），該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)電話調(diào)制解調(diào)器來(lái)呼叫風(fēng)力發(fā)電機(jī)操作員。

　　液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動(dòng)力閘。

　　冷卻元件：包含一個(gè)風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機(jī)。此外，它包含一個(gè)油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。

　　塔：風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡x地面越高，風(fēng)速越大。現(xiàn)代600千瓦風(fēng)汽輪機(jī)的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對(duì)于維修人員更為安全，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^(guò)內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。格狀的塔的優(yōu)點(diǎn)在于它比較便宜。

　　風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)：用于測(cè)量風(fēng)速及風(fēng)向

【風(fēng)力發(fā)電的科學(xué)原理是什么】相關(guān)文章：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作科學(xué)原理是什么04-28

風(fēng)箏發(fā)電的科學(xué)原理是什么10-28

風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)實(shí)習(xí)報(bào)告11-24

關(guān)于風(fēng)力發(fā)電的廣告語(yǔ)12-28

風(fēng)力發(fā)電廠實(shí)習(xí)報(bào)告11-24

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的經(jīng)典廣告詞07-21

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的廣告詞07-25

安全科學(xué)原理的內(nèi)容是什么10-12

地震產(chǎn)生的科學(xué)原理是什么12-05

冰雹形成的科學(xué)原理是什么12-05