第三讲 风力发电机组的结构及组成;按其容量划分;小型及大型风力发电机组;水平轴及垂直轴风力发电机组;3.2 水平轴风力发电机组的结构;风轮的组成图; 风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。风轮的作用是捕捉和吸收风能。并将风能转变成机械能。再由风轮轴将能量送给传动装置以水平轴升力型风力机的风轮为例(下图)来说明风率的计算。 ; 风以速度V吹向风轮时，风轮转动。设旋转着的风轮其扫掠面积为A，空气密度为 ，在1 s中内流向风轮的空气所具有的动能为 （1） 若风轮的直径为D ，则 （2） 这些风能不可能全部被风轮捕获。; 风轮捕获风能并将之转换成机械能．再由风轮轴输出的功率为N（称之为风率)。它与 之比，称为风率系数(或风能利用系数)，用 表示，即 （3） （4） 式中 的值为0.2～0.5。 ;由式（3）得知： 因此，当风轮大小、工作风速一定时，应尽可能提高 值，以增大风率。这是从事风能开发利用的科学技术人员追求的主要目标之一。 ;3.2.1.1 叶片及叶片材料;3.2.1.1 叶片发展的新趋势; 叶片是风力机捕捉风能的最重要部件。风能利用效率取决于良好的叶片的空气动力外型，以及具有高强度、高硬度、低密度以及较长常规使用的寿命等优良特点的制造材料。;;3.2.1.2 叶片材料选择的要求及选择规则;叶片材料选择规则;纤维增强复合材料 玻璃纤维复合材料 碳纤维复合材料 玻璃钢复合材料; 玻璃钢叶片; 玻璃钢叶片的优点;20;3.2.2 轮毂;轮毂有固定式和铰链式两种; 主轴也称为低速轴，安装在风轮和齿轮箱之间。前端通过螺栓与轮毂刚???连接，后端与齿轮箱低速连接，承力大而且复杂。 ; ; 齿轮箱是风力发电机组关键零部件之一。由于风力机工作在低转速下，而发电机工作在高转速下，为实现风力机和发电机的匹配，采用增速齿轮箱。; 齿轮箱的分类; 自然界的风速经常变化。风轮的转速随风速的增大而变快，发电机的输出电压、频率、功率也增加；当风轮的转速超过额定值时，有可能影响机组的常规使用的寿命，甚至造成设备的毁坏。为使风轮能以一定的转速稳定地工作，风力发电机组上设有调速装置。 调速装置是在风速大于设计额定风速时才起作用 因此，又被称为限速装置。当风速增至停机风速时， 调速装置能使风轮顺桨(风向与风轮旋转平面平行) 停机。; 风力机调速装置调速原理;侧翼及偏心装置调速原理示意图 ;;发电机是将由风轮轴传来的机械能转变成电能的设备。; 塔架的功能是支撑位于空中的风力发电系统，塔架与基础相连接，承受风力发电系统运行引起的各种载荷，同时传递这些载荷到基础，使整个风力发电机组能稳定可靠地运行。;微型风力机;3.7.1 机舱 ; 3.7.2 机头座; 回转体(转盘)是塔架与机头座的连接部件，通常由固定套、回转圈以及位于它们之间的轴承组成。固定套销定在塔架上部，回转圈与机头座相连，通过它们之间的轴承和对风装置相连， 在风向变化时，机头便能水平地回转，使风轮迎风工作。; 大、中型风力机的回转体常借用塔式吊车上的回转机构。 小型风力机的回转体通常是在上、下各设一组轴承，可采用圆锥滚子轴承。也可以上面用向心球轴承承受径向载荷。下面用推力轴承来承受机头的全部重量。 微型风力机的回转体不宜采用滚动轴承，而采用青铜加工的滑动轴承。这是为避免机头对瞬时变化的风向过于敏感而导致风轮的频繁回转。 ; 制动装置是使风力发电机停止运转的装置(也称刹车系统)。对于微型和小型风力发电机，可采用如图所示的刹车机构。 ; 在中型和大型风力发电机组中，有采用叶尖气动刹车和机械式刹车组成的制动系统。 功率较大的风力发电机组，应用电磁制动器和液压制动器的，当采用电磁制动器时，需要有外电源；当采取了液压制动器时，除了需要外电源，还需要油泵，电磁阀，液压油缸和管路等。; 风力发电机组的传动装置包含增速器与联轴器等。 通常，风轮的转速低于发电机转子需要的转速，所以要增速(有的微型风力发电机组不设增速器而直接连接)。增速器与发电机之间用联轴器连接，为了少占用空间，往往将联轴器与制动器设计在一起。 风轮轴与增速器之间也有用联轴器的，称低速联轴器。 ; 控制管理系统的功能 控制管理系统利用DSP微机处理机，在正常运作时的状态下，主要是通过对运行过程模拟量和开关量的采集、传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如出现故障或其他不正常的情况能自动地监测并分析确定原因，自动调整排除一些故障或进入保护状态。 ; 控制管理系统的任务 控制系统主要任务就是能自动控制风电机组依照其特性运行，自动检验测试故障并依据情况采取对应的措施。 根据风电机组的结构载荷状态、风况、变浆变速风电机组的特点及其它外部条件，将风电机组的运作情况大致上可以分为以下几类：待机状态；发电状态；停机状态。;;1 水平轴风力发电机组由哪几部分所组成？ 2 风力机最重要的部件是哪部分？ 3 风力机调速装置的调速原理有哪些？ 4 控制管理系统主要任务是什么？ 5 风电发电机组的运作情况大致上可以分为哪几类？ ;本节课到此结束，谢谢！

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