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01什么是風(fēng)力發(fā)電機(jī)？風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，機(jī)械功帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)(包括裝置)、調(diào)向器(尾翼)、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成。

（資料圖：金風(fēng)科技）

02風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理

風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開(kāi)始發(fā)電。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來(lái)接受風(fēng)力并通過(guò)機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對(duì)著來(lái)風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生電能。

03風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)(包括裝置)、調(diào)向器(尾翼)、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成。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，它由若干只葉片組成。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，多用玻璃鋼或其它復(fù)合材料(如碳纖維)來(lái)制造。（還有一些垂直風(fēng)輪，s型旋轉(zhuǎn)葉片等，其作用也與常規(guī)螺旋槳型葉片相同）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?，F(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)得很象飛機(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(chēng)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。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(huà)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?，F(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。尾舵：常見(jiàn)于水平軸上風(fēng)向的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)（一般在10KW及以下）。位于回轉(zhuǎn)體后方，與回轉(zhuǎn)體相連。主要作用一為調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)向，使風(fēng)機(jī)正對(duì)風(fēng)向。作用二是在大風(fēng)風(fēng)況的情況下使風(fēng)力機(jī)機(jī)頭偏離風(fēng)向，以達(dá)到降低轉(zhuǎn)速，保護(hù)風(fēng)機(jī)的作用。04風(fēng)力發(fā)電機(jī)類(lèi)型

目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類(lèi)型主要分為：雙饋式發(fā)電機(jī)和直驅(qū)式發(fā)電機(jī)

雙饋式發(fā)電機(jī)

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種繞線(xiàn)式感應(yīng)發(fā)電機(jī)，也是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件之一。其發(fā)電原理是：通過(guò)葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械轉(zhuǎn)距（風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量），通過(guò)主軸傳動(dòng)鏈，經(jīng)過(guò)齒輪箱增速到異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速后，通過(guò)勵(lì)磁變流器勵(lì)磁而將發(fā)電機(jī)的定子電能并入電網(wǎng)。

特點(diǎn)：

1、由于轉(zhuǎn)子側(cè)是采用交流勵(lì)磁，因此在風(fēng)速發(fā)生變化的環(huán)境中，也可以方便地實(shí)現(xiàn)恒頻輸出電壓。

2、可由變流器控制電壓匹配、同步和相位控制，并網(wǎng)過(guò)程迅速，基本沒(méi)有電流沖擊；并且發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可隨時(shí)根據(jù)風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整，使得機(jī)組運(yùn)行于最佳葉尖速比

。

3、低電壓穿越能力較弱，當(dāng)電壓波動(dòng)較大如電壓較低時(shí)，觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作后無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)至原來(lái)電壓，導(dǎo)致發(fā)生脫網(wǎng)事故。

4、增加了齒輪箱，維護(hù)量較大，且轉(zhuǎn)子采用繞線(xiàn)式，轉(zhuǎn)子引線(xiàn)出線(xiàn)處、滑環(huán)、碳刷成為電機(jī)的三大故障。

直驅(qū)式發(fā)電機(jī)

直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種由風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，內(nèi)部轉(zhuǎn)子采用永磁體，風(fēng)能帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)切割定子繞組，從而產(chǎn)生電流與電壓。

采用多極電機(jī)與葉輪直接連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件。主要由風(fēng)輪、永磁同步發(fā)電機(jī)、交直交變流器、變壓器等組成，風(fēng)輪直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)定子繞組線(xiàn)端是發(fā)電機(jī)電力輸出端，通過(guò)變流器連接到交流電網(wǎng)。這樣組成的系統(tǒng)可在發(fā)電機(jī)低轉(zhuǎn)速下正常運(yùn)行。

特點(diǎn)：

1、運(yùn)行及維護(hù)成本低，采用無(wú)齒輪直驅(qū)技術(shù)可減少發(fā)電機(jī)組零部件數(shù)量，避免了齒輪箱的維修，如圖為湘電3.2MW的風(fēng)機(jī)機(jī)艙。

2、直驅(qū)式發(fā)電機(jī)直驅(qū)式發(fā)電機(jī)，沒(méi)有齒輪箱，葉片上吸收的風(fēng)能直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行發(fā)電。為了提高低速發(fā)電機(jī)效率，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用大幅度增加極對(duì)數(shù)來(lái)提高風(fēng)能的利用率，并采用全功率變流器實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)速。直驅(qū)式發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式可分為電勵(lì)磁和永磁。永磁直驅(qū)技術(shù)采用永磁材料代替復(fù)雜的電勵(lì)磁系統(tǒng)，發(fā)電結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

3、運(yùn)行及維護(hù)成本低，采用無(wú)齒輪直驅(qū)技術(shù)可減少發(fā)電機(jī)組零部件數(shù)量，避免了齒輪箱的維修。

 END 

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