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風(fēng)能和電能發(fā)電的原理

閱讀:2907        發(fā)布時(shí)間:2012-2-27

風(fēng)力(風(fēng)能)發(fā)電的原理

 

風(fēng)能

    風(fēng)能是一種有很大潛力的新能源,越來越多的國家重視利用風(fēng)力發(fā)電,開發(fā)新能源,像丹麥、瑞典、蘇聯(lián)、美國等等,越來越多的風(fēng)力發(fā)電裝置投入運(yùn)行。風(fēng)能是清潔能源之一,取之不盡用之不竭,風(fēng)力發(fā)電前景光明。那么,究竟是怎樣把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,供人們使用的呢?風(fēng)力發(fā)電的原理是什么?

    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)電的原理,是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來促使發(fā)電機(jī)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。(大型風(fēng)力發(fā)電站基本上沒有尾舵,一般只有小型(包括家用型)才會(huì)擁有尾舵)。

    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)吹向槳葉時(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,這使轉(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zui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>

那么,多大的風(fēng)力才可以發(fā)電呢?

    一般說來,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??梢婏L(fēng)力愈大,經(jīng)濟(jì)效益也愈大。

    風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮,為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題,也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。在我國,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),風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景是光明的。

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