過去兩千年來
風車一直在幫助人類將風中所含的能量
轉化出許多其他有用的形式
今天的風力發(fā)電機可以將大量的風能轉化為電力
這歸功于最先進的空氣動力學分析和其他性能提升設備所開發(fā)出的葉片
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本次文章中，我們將以簡單而科學的方式
探索這些不同的技術
首先讓我們進入最基本的運作
如果吹拂的風可以轉動機翼
我們將從附著在其上的發(fā)電機接收電力
然而吹拂的風是如何轉動機翼的?
讓我們仔細地看葉片
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
簡易的機翼技術使得風力渦輪機葉片轉動
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這意味著當流體在葉片上移動時產生上升力
這樣子風機實現(xiàn)了我們?？吹降幕拘D
移動中的風機也相對地體驗到風
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對于移動中的葉片
相對的風速如圖所示
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因此風力渦輪機葉片以傾斜的方式定位
以便與相對風速對準
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當葉片速度增加到尖端時
相對風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
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然而這種旋轉不能直連結到發(fā)電機
因為由于噪音以及機械強度的問題
風力渦輪機葉片通常以非常低的轉速轉動
考慮到這種低速旋轉
不能從發(fā)電機中產生任何有意義的電力頻率
因此在連接發(fā)電機之前
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現(xiàn)高轉速比。
制動器也裝在機艙中
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制動器的功能是在風過大的條件下阻止葉片旋轉
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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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為了進行最大功率提取
風力發(fā)電機正常應該面向風力
但是風的方向會隨時改變
在機艙頂部的速度傳感器
會測量風速和風向
風向的偏差被發(fā)送到電子控制器
電子控制器又向偏航機構發(fā)送適當的信號以校正誤差
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可以看到偏航馬達如何轉動機艙
因此風力渦輪機將始終與風向對齊
根據風速
風的相對速度角也會發(fā)生變化
葉片傾斜機構使葉片傾斜
并確保葉片與相對速度有適當對準
因此葉片總是處于與相對風流向是最佳角度
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風力發(fā)電機的效率是非常有趣的主題
為了更好地了解風力發(fā)電機的效率
假設你正在測量風力發(fā)電機 順風和逆風的風速
可以注意到 逆風的風速遠遠小于順風的風速。
這是因為葉片從風中吸收了一些動能
同大小的能量被轉換為風力渦輪機的機械能
有趣的是 風力渦輪機吸收了100％的可用動能
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只有當逆風的風速變?yōu)榱銜r
然而逆風的零風速
在物理上是不可能的
這個卡通動畫清楚地描繪了這一事實
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零逆風速度簡單來說
整個流體是卡住的
實際物理上的流體需要一定的出風速度
這也就意味著 有一個理論最大效率可以被達到
此極限又稱為貝茲極限
基本上這表示世界上沒有風力發(fā)電機 可以超過59.3％的效率限制
以上就是風力發(fā)電機的如何工作的全部內容
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- 翻譯：愛澤工業(yè)（如有偏頗，敬請指正）
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