過去兩千年來
風(fēng)車一直在幫助人類將風(fēng)中所含的能量
轉(zhuǎn)化出許多其他有用的形式
今天的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以將大量的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電力
這歸功于最先進(jìn)的空氣動(dòng)力學(xué)分析和其他性能提升設(shè)備所開發(fā)出的葉片
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本次文章中，我們將以簡單而科學(xué)的方式
探索這些不同的技術(shù)
首先讓我們進(jìn)入最基本的運(yùn)作
如果吹拂的風(fēng)可以轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)翼
我們將從附著在其上的發(fā)電機(jī)接收電力
然而吹拂的風(fēng)是如何轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)翼的?
讓我們仔細(xì)地看葉片
葉片從底部到尖端
由許多不同尺寸和形狀的橫截面所組成
簡易的機(jī)翼技術(shù)使得風(fēng)力渦輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)
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這意味著當(dāng)流體在葉片上移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生上升力
這樣子風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了我們?？吹降幕拘D(zhuǎn)
移動(dòng)中的風(fēng)機(jī)也相對地體驗(yàn)到風(fēng)
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對于移動(dòng)中的葉片
相對的風(fēng)速如圖所示
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因此風(fēng)力渦輪機(jī)葉片以傾斜的方式定位
以便與相對風(fēng)速對準(zhǔn)
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當(dāng)葉片速度增加到尖端時(shí)
相對風(fēng)速朝向尖端變得更傾斜
這表示葉片從根部到尖端都是連續(xù)的扭轉(zhuǎn)
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然而這種旋轉(zhuǎn)不能直連結(jié)到發(fā)電機(jī)
因?yàn)橛捎谠胍粢约皺C(jī)械強(qiáng)度的問題
風(fēng)力渦輪機(jī)葉片通常以非常低的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)
考慮到這種低速旋轉(zhuǎn)
不能從發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生任何有意義的電力頻率
因此在連接發(fā)電機(jī)之前
速度會在齒輪箱中增加
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齒輪箱采用行星齒輪組裝置來實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速比。
制動(dòng)器也裝在機(jī)艙中
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制動(dòng)器的功能是在風(fēng)過大的條件下阻止葉片旋轉(zhuǎn)
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因此通過電纜的電力
將朝向升壓變壓器所在的基座
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為了進(jìn)行最大功率提取
風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常應(yīng)該面向風(fēng)力
但是風(fēng)的方向會隨時(shí)改變
在機(jī)艙頂部的速度傳感器
會測量風(fēng)速和風(fēng)向
風(fēng)向的偏差被發(fā)送到電子控制器
電子控制器又向偏航機(jī)構(gòu)發(fā)送適當(dāng)?shù)男盘栆孕Ｕ`差
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可以看到偏航馬達(dá)如何轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙
因此風(fēng)力渦輪機(jī)將始終與風(fēng)向?qū)R
根據(jù)風(fēng)速
風(fēng)的相對速度角也會發(fā)生變化
葉片傾斜機(jī)構(gòu)使葉片傾斜
并確保葉片與相對速度有適當(dāng)對準(zhǔn)
因此葉片總是處于與相對風(fēng)流向是最佳角度
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風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率是非常有趣的主題
為了更好地了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率
假設(shè)你正在測量風(fēng)力發(fā)電機(jī) 順風(fēng)和逆風(fēng)的風(fēng)速
可以注意到 逆風(fēng)的風(fēng)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于順風(fēng)的風(fēng)速。
這是因?yàn)槿~片從風(fēng)中吸收了一些動(dòng)能
同大小的能量被轉(zhuǎn)換為風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械能
有趣的是 風(fēng)力渦輪機(jī)吸收了100％的可用動(dòng)能
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只有當(dāng)逆風(fēng)的風(fēng)速變?yōu)榱銜r(shí)
然而逆風(fēng)的零風(fēng)速
在物理上是不可能的
這個(gè)卡通動(dòng)畫清楚地描繪了這一事實(shí)
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零逆風(fēng)速度簡單來說
整個(gè)流體是卡住的
實(shí)際物理上的流體需要一定的出風(fēng)速度
這也就意味著 有一個(gè)理論最大效率可以被達(dá)到
此極限又稱為貝茲極限
基本上這表示世界上沒有風(fēng)力發(fā)電機(jī) 可以超過59.3％的效率限制
以上就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的如何工作的全部內(nèi)容
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