風力發電的基本原理是利用風能來驅動發電機發電。具體來說,當風吹過風力發電機的葉片時,葉片會受到風力的作用而發生位移,這個過程中,風能轉化為機械能。然后,這個機械能通過增速機(一種傳動機構)將旋轉的速度提升,最終傳遞給發電機。發電機通過電磁感應原理,將機械能轉化為電能。這些電能隨后通過電纜傳輸到升壓變壓器,經過變壓后再傳輸到電網中,供給用戶使用。
風力發電機組主要由風輪(包括葉片和輪轂)、傳動系統、發電機、控制系統等部分組成。其中,葉片是捕捉風能的關鍵部件,其設計和選材直接影響到發電性能與功率。風力發電具有環保、可再生、無污染等優點,因此在全球范圍內得到了廣泛的應用和推廣。風力發電就是將風能轉化為機械能,再將機械能轉化為電能的過程。
1、機艙:機艙包容著風力發電機的關鍵設備,包括齒輪箱、發電機。維護人員可以通過風力發電機塔進入機艙。機艙左端是風 力發電機轉子,即轉子葉片及軸。
2、轉子葉片:捉獲風,并將風力傳送到轉子軸心。現代600千瓦風力發電機上,每個轉子葉片的測量長度大約為20米,而且被 設計得很象飛機的機翼。
3、軸心:轉子軸心附著在風力發電機的低速軸上。
4、低速軸:風力發電機的低速軸將轉子軸心與齒輪箱連接在一起。在現代600千瓦風力發電機上,轉子轉速相當慢,大約為19 至30轉每分鐘。軸中有用于液壓系統的導管,來激發空氣動力閘的運行。
5、齒輪箱:齒輪箱左邊是低速軸,它可以將高速軸的轉速提高至低速軸的50倍。
高速軸及其機械閘:高速軸以1500轉每分鐘運轉,并驅動發電機。它裝備有緊急機械閘,用于空氣動力閘失效時,或風力發 電機被維修時。
6、發電機:通常被稱為感應電機或異步發電機。在現代風力發電機上,最大電力輸出通常為500至1500千瓦。
7、偏航裝置:借助電動機轉動機艙,以使轉子正對著風。偏航裝置由電子控制器操作,電子控制器可以通過風向標來感覺風 向。通常,在風改變其方向時,風力發電機一次只會偏轉幾度。
8、電子控制器:包含一臺不斷監控風力發電機狀態的計算機,并控制偏航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發電機的過 熱),該控制器可以自動停止風力發電機的轉動,并通過電話調制解調器來呼叫風力發電機操作員。
9、液壓系統:用于重置風力發電機的空氣動力閘。
冷卻元件:包含一個風扇,用于冷卻發電機。此外,它包含一個油冷卻元件,用于冷卻齒輪箱內的油。一些風力發電機具有水冷發電機。
10、塔:風力發電機塔載有機艙及轉子。通常高的塔具有優勢,因為離地面越高,風速越大。現代600千瓦風汽輪機的塔高為40 至60米。它可以為管狀的塔,也可以是格子狀的塔。管狀的塔對于維修人員更為安全,因為他們可以通過內部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優點在于它比較便宜。
12、尾舵:常見于水平軸上風向的小型風力發電機(一般在10KW及以下)。位于回轉體后方,與回轉體相連。主要作用一為調 節風機轉向,使風機正對風向。作用二是在大風風況的情況下使風力機機頭偏離風向,以達到降低轉速,保護風機的作用