风力发电厂工作原理

风能是太阳能的一种间接形式，因为风主要是由太阳对地壳的不均匀加热产生的。 的帮助下，可以利用风的动能来生产。

风力发电厂工作原理

当自由风流与涡轮转子相互作用时，它将部分动能传递给转子，因此其速度降低。这种动能的差异转化为机械能。这是 风力发电厂的基本工作原理 。

总风力等于风流的传入动能。它可以表示为：

总风力，P t = (ρAC i 3 )/2

其中，ρ = 空气密度 (kg/m 3 )
A = 转子扫过面积 = πr 2 (r = 叶片半径，单位为米)
C i = 来风速度（以 m/s 为单位）。

空气的密度 (ρ) 有点复杂，因为它取决于理想空气的定义、温度、海拔高度和水蒸气含量。它在海平面和室温下约为 1.2 kg/m 3 ，对于我们的目的而言，这个值足够准确。

从上式可以看出， 风流的总功率与来风速度的立方、空气密度和转子扫过面积成正比。因此，风速的任何小幅增加都会使已开发的风力发电量显着增加。

水平轴风力发电机

水平轴 发电机正在世界各地成功使用。螺旋桨式风力发电机的主要部件如图所示。

• 通常，它具有由高密度玻璃纤维增??强塑料制成的三个叶片中的两个。转子直径范围为 2 至 25 m。现代转子的直径可能高达 100 m。转子叶片组装在轮毂上。


• 带有电气控制装置的轮毂、制动器、变速箱、发电机都装在一个叫做 机舱 的盒子里。

• 如果风速超过设计速度，则提供电磁制动器以自动应用制动器。


• 整个系统安装在塔顶。它旨在承受暴风雨期间的风荷载。

• 还提供了一个 偏航控制机构 以围绕垂直轴调整机舱以使其保持面向风。由风向传感器操作的伺服机构控制机舱，使涡轮叶片始终朝向与风垂直的方向，以获得最大的风流面积。


• 自动控制叶片的桨距（0 o到 30 o ）以提供顺桨动作。从而调整风力涡轮机轴的功率和速度以匹配发电机速度及其电力输出。俯仰控制机构调整俯仰以获得最佳性能。

• 风能通过航空涡轮机转化为机械能。这种机械动力通过齿轮传递到发电机以提高其速度。由于转子速度较低，因此需要齿轮系统来匹配发电机的 。


• 由于风速的波动，不可能从风车获得固定 为了克服这个问题，在 50 或 60 Hz 的 PWM 逆变器的帮助下，将三相发电机的输出

风力发电厂选址

众所周知，来自自由风流的总风力随着风速的立方而增加，因此，风力发电厂的位置应该非常谨慎。 风能可用于风速在 8 至 40 公里/小时范围内相当高的地方。

这样的风速在沿海的高海拔和丘陵地形中是可用的。选择风能转换系统 (WECS) 场地的一些重要标准如下：

• WECS 应位于全年可用的高平均风速在 6 m/s 至 30 m/s 范围内的地方。
• WECS 必须远离城市和森林，因为建筑物和森林可以抵抗风。
• 由于风速随高度增加，因此必须在多个高度测量风速。
• 塔的设计必须足以承受安装区域最近几年观察到的最大风速。

风力发电厂的优缺点

好处

• 它是一种免费且取之不尽的能源。
• 它是一种清洁、无污染的能源。
• 它的维护成本低。
• 它的发电成本低（约 2.25 卢比/千瓦时）。

缺点

• 目前风电场的资金成本很高。大约是卢比。3.5 千万/兆瓦。
• 风能在自然界中波动很大。由于这些波动，设计风能系统非常困难。这个问题还需要提供合适的存储设备来保证持续供电。
• 暴风雨期间风速的巨大变化可能会损坏风车。
• 该系统的效率在 35% 到 44% 的范围内。
• 风车会造成声音污染。 几公里外都能听到一个大型单位的声音。