《风力发电原理》教案(2014版)
小班科学教案：风力发电的原理和方法
小班科学教案：风力发电的原理和方法风力发电的原理和方法一、教学背景和目标本次科学课程的教学背景是关于能源的学习。
我们的目标是让小学生们了解风力发电的原理和方法，并帮助他们发展自己的科学思维。
二、教学内容1、风力发电的定义风力发电是一种利用风能发电的技术。
在将旋转羽片的风能转化为电能过程中，风力机被广泛使用。
2、原理风力发电的原理很简单：风力机接受到风的能量，然后将其转化为动能。
动能驱动转子，进而通过发电机转化为电能。
3、方法风力机是风力发电的基础。
一般来说，风力机分为横向轴和纵向轴两种类型。
横向轴是指由被动旋转的旋转刀片组成，而纵向轴则是指由主动旋转的刀片组成。
通常，横向轴的效率较高，但其制造成本较高。
纵向轴则不同，在成本和效率之间折衷。
4、实验风力发电的实验需要以下几步：（1）制作风力机切取10 cm × 10 cm 的木板，然后根据图样切入适当的凹槽。
接下来，在木板的顶部接入羽片，并通过螺丝固定。
（2）连接电池首先将导线夹在干电池的两端。
接下来，将导线连接到发电机的接线后，然后将发电机连接到夹具上的轴承。
（3）实验实验之前，需要将风力机固定在桌子上，然后将电池输入线连接到电机的位置。
这时，将风力机旋转至旋转刀片靠近电机的一侧，然后打开开关。
若要停止，则需要关闭开关。
三、教学方法1、讲解式教学教师首先将风力发电的原理和方法讲给学生听，在讲解的过程中涵盖所有概念和实验内容。
2、互动式教学为了更好地了解风力发电的原理和方法，孩子们将有机会自己试着制作一台风力机并与其进行实验。
四、教学评价在学习这种新科技时，我们强调了理论和实践的重要性，并及时检查孩子们对于原理、方法和实验内容的理解。
这些方法的组合有助于孩子们深入了解风力发电的原理和方法，并促进了他们的基础科学知识的发展。
五、总结由于风力发电是一种和谐的能源，它可以在不会污染地球的情况下提供电力，所以在未来的世界中将会发挥更重要的作用。
教学使孩子们更好地了解和掌握这项科技，并为发现和应用它的未来提供了坚实的基础。
风力发电简单原理PPT学习教案
山东长岛风力发电场一角
第36页/共49页
控制系统是现代风力发电机的
神经中枢。现代风机是无人值守的。 就600千瓦风机而言，一般在4米/秒 左右的风速自动启动，在14米/秒左 右发出额定功率。然后，随着风速 的增加，一直控制在额定功率附近 发电，直到风速达到25米/秒时自动 停机。现代风机的存活风速为60-70 米/秒，也就是说在这么大的风速下 风机也不会被吹坏。
第14页/共49页
阵风和平均风图速
a一阵风振幅；b一阵风的形成时间； C一阵风的最大偏移量；
d一阵风消失时间
第15页/共49页
风况曲线
风况曲线是风能利用
的基础资料。它是将全 年（8760h）风 速在v （m／s）以上的时间作 为横坐标，纵坐标则为 风速v（见下图），从风 况曲线即可知道该地区
某种风速以上有多少小 时，从而制定相应的风 第16页/共49页
第37页/共49页
第38页/共49页
第39页/共49页
第40页/共49页
第41页/共49页
第42页/共49页
第43页/共49页
第44页/共49页
第45页/共49页
第46页/共49页
第47页/共49页
第48页/共49页
感谢您的观看！
第49页/共49页
向无关，因此不需要像水平轴风力 机那样采用迎风装置，但其输出功 率一般比水平轴风力机小。下图为 各种不同的垂直轴风力机的示意图。 风力机的效率主要取决于风轮效率、 传动效率、贮能效率。 发电机和其 他工作机具的效率。
第24页/共49页
图1 各种不同垂直轴风力机示意图 （a）坚轴风机（阻力型）；（b）坚轴风机（升力型）
第19页/共49页
风力发电的原理
风力发电的原理第一篇：风力发电的原理风力发电的原理利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
依据目前的风车技术，大约是每秒三公里的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一般热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行，我国也在西部地区大力提倡，小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统；风力发电机+充电器+数字逆变器，风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成，每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13-25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电。
使风力发电机产生的电能变成化学能，然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
通常人们认为风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的，目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。
功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。
在内地，小的风力发电机会比大的更合适。
因为，它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量，当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台220W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合作用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。
使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元充电瓶液的代价。
由于现在技术的进步，均采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电，山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯，高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源，家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣，在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点，无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务。
大班科学《风力发电》教案
大班科学《风力发电》教案教案标题：大班科学《风力发电》教案教学目标：1. 了解风力发电的基本原理和应用。
2. 培养学生对可再生能源的意识和兴趣。
3. 提高学生的观察能力和动手实践能力。
教学准备：1. 幻灯片或图片展示风力发电的原理和实际应用。
2. 风车模型或图片。
3. 一些小风车模型或自制风车材料。
4. 一些小风扇。
教学过程：1. 导入（5分钟）- 通过展示幻灯片或图片，引起学生对风力发电的兴趣。
- 提问：你们知道风力发电是什么吗？它是如何工作的？2. 知识讲解（10分钟）- 以简单易懂的语言向学生解释风力发电的原理和过程。
- 强调风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源。
3. 实践探究（25分钟）- 给每个学生分发一个小风车模型或自制风车材料。
- 让学生在教师的指导下制作风车。
- 将小风扇放在教室某个地方，让学生用风车靠近小风扇，观察风车的运动情况。
- 引导学生思考：风车为什么能转动？转动的过程中是否可以产生电能？4. 总结讨论（10分钟）- 引导学生回顾实践过程，总结风力发电的基本原理。
- 提问：你们觉得风力发电有什么优点？它可以解决哪些问题？5. 拓展延伸（10分钟）- 让学生在家中或学校周围观察是否有风力发电站或风车。
- 鼓励学生与家人或同学讨论可再生能源的重要性，并鼓励他们提出更多关于可再生能源的问题。
6. 结束（5分钟）- 回顾本节课所学内容，强调风力发电的重要性和可再生能源的意义。
- 鼓励学生继续关注和学习相关的科学知识。
教学评估：1. 在实践探究环节中，观察学生制作风车的过程和对风力发电原理的理解程度。
2. 在总结讨论环节中，评估学生对风力发电的认识和对可再生能源的理解。
拓展活动：1. 邀请专业人士或家长来班级进行风力发电的讲解和示范。
2. 组织学生进行小组讨论，探究其他可再生能源的利用方式。
3. 安排学生参观风力发电站或进行有关可再生能源的实地考察。
备注：本教案适用于大班科学课程，根据学生的实际情况和教学资源的可行性，可以适当调整教学过程中的时间分配和实践探究的内容。
风力发电的原理和效率教案
风力发电的原理和效率教案教案：风力发电的原理和效率一、教学目标1. 了解风力发电的基本原理；2. 掌握计算风力发电机效率的方法；3. 培养学生对可再生能源的认识和关注。
二、教学步骤1. 导入（5分钟）- 引导学生回答一个问题：“如果我们要利用可再生能源来发电，你们能想到哪些方式？”鼓励学生积极回答，引出风力发电。
2. 讲解（15分钟）- 给学生简单介绍风力发电的原理，即通过风力使风力涡轮机旋转，旋转的机械能经发电机变成电能，以供人们使用。
可以使用图片或视频进行辅助讲解。
- 介绍风力发电机效率的计算方法：效率= 发电机输出的电功率/ 风能输入的功率。
3. 案例分析（15分钟）- 给学生提供一个简单的风力发电机案例，并提供相关数据（例如：发电机输出的电功率为10kW，风能输入的功率为20kW），让学生计算该发电机的效率。
- 引导学生讨论案例分析结果，并帮助他们理解分析过程。
4. 展示实例（10分钟）- 展示一些风力发电场的实例，介绍它们的风力发电机数量、额定功率等技术指标，让学生了解风力发电的实际运用情况。
5. 总结（5分钟）- 引导学生总结风力发电的原理和效率计算方法，并强调可再生能源的重要性和可持续发展的意义。
6. 课堂练习（10分钟）- 分发练习题，让学生在课堂上独立完成，检查学生对风力发电原理和效率计算方法的掌握程度。
三、教学反思这样的教学设计可以使学生通过实例分析更加深入地了解风力发电的原理和效率计算方法，培养学生对可再生能源的认识和关注。
教师应及时指导学生解决问题，帮助他们建立正确的思维方式和解题方法。
同时，教师需要根据学生的实际情况适当调整教学步骤和时间安排，确保教学效果。
风能发电原理解析教案
风能发电原理解析一、教案主题：风能发电原理解析二、教学目标1、能够了解风能发电的相关概念和基本原理2、掌握风力机组的结构和工作原理3、了解风力发电技术的发展现状及其优势三、教学步骤1、引入：通过视频、图片或实物等展示风力发电场景，让学生了解风力发电的基本知识和运转过程。
2、讲解风能的相关概念：包括风动能、风速、风能密度等基础概念，并简述风能转化的方法和实现方式。
3、介绍风力机组的结构和工作原理：让学生了解风力机组的组成部分、工作原理和能量转化过程，并通过示意图和实物演示让学生了解风力机组的运作效果。
4、讲解风力发电技术的发展现状及其优势：介绍如今国内外风力发电技术的发展现状和发电效率情况，并探讨风力发电技术的优势和未来发展趋势。
5、总结：结合实例，让学生更深刻地理解风力发电技术的重要性和发展前景，并引导学生思考未来可持续能源利用的发展方向。
四、教学重点、难点1、理解风能的转化方式、风力机组的构成和原理；2、结合实际案例了解风力发电技术的发展现状和优势。
五、教学方法1、多媒体辅助教学法：通过利用多媒体技术，让学生更直观地了解风力发电的过程和技术特点，提高学生对课程内容的兴趣和理解。
2、案例教学法：结合实际案例，让学生了解风力发电技术的应用情况，帮助学生更深刻地理解课程内容。
3、思维导图法：通过思维导图帮助学生总结课程知识点，提高学生对课程内容的掌握程度和记忆效果。
六、教学评价教师通过作业、测试、讨论等方式，对学生的学习效果进行评价。
主要从以下三个方面进行评估：1、知识技能掌握情况：包括学生对风能转化的相关概念掌握程度，风力机组结构和工作原理的理解情况等。
2、思维能力拓展情况：包括对实际案例的理解和总结能力，对未来可持续能源利用发展趋势的思考等能力。
3、综合素质提高情况：包括学生团队协作能力、动手操作能力等综合素质评估。
七、教学资源教材：根据教学内容，选用与之相符的教材。
推荐教材《小学科技》、《初中物理》等相关教材。
《风能发电(简单图片展示)》教学设计
《风能发电（简单图片展示）》教学设计一、教学目标1.知识与技能目标幼儿能够认识风能发电这一利用自然能源的发电方式，了解风车是风能发电的重要装置。
知道风能可以转化为电能，为我们的生活提供电力。
2.过程与方法目标通过观察图片、简单讨论等活动，培养幼儿的观察力、想象力和语言表达能力。
在探索风能发电的过程中，发展幼儿的好奇心和求知欲，提高他们对新能源利用的认知。
3.情感态度与价值观目标激发幼儿对风能发电这一科技现象的兴趣，培养对环保能源的关注和喜爱。
让幼儿感受科技与自然的紧密联系，体会利用自然能源为人类服务的神奇。
二、教学重难点1.教学重点引导幼儿关注风能发电，识别风车这一关键元素，了解其外观特点。
帮助幼儿理解风能转化为电能的基本概念，知道风能发电对生活的作用。
2.教学难点用简单易懂的方式向幼儿解释风能发电的原理，如风推动风车转动进而产生电能。
培养幼儿对环保能源的珍惜意识，鼓励他们在生活中发现更多利用自然能源的例子。
三、教学方法情境教学法：创设“风精灵的能量魔法”情境，激发幼儿对风能发电原理的探索兴趣。
直观图片展示法：通过展示风能发电的图片（风车、风力发电场等），让幼儿直观感受风能发电的场景。
讨论法：组织幼儿讨论风的力量和看到的风能发电图片内容，鼓励他们分享自己的想法。
四、教学过程（一）导入（3分钟）教师：“小朋友们，我们每天都在使用电，电灯亮起来、电视播放节目都需要电。
你们知道电是从哪里来的吗？今天老师要给大家介绍一种特别的发电方式，它是利用风的力量来发电的哦，你们想知道是怎么回事吗？”通过日常生活中的用电现象，引出风能发电这一主题，激发幼儿的好奇心。
（二）认识风能发电（7分钟）展示风能发电图片：教师在大屏幕上展示多张风能发电的图片，包括单个的大风车和大规模的风力发电场。
“小朋友们，看这些图片，有没有看到那些大大的风车呀？这些风车可神奇啦，它们可以把风的力量变成电呢。
”引导幼儿观察图片中风车的样子，如形状、颜色、大小等。
第四、五章 风力发电机原理与控制 《风力发电原理》课件
• d）变桨距执行系统的大惯性与非线性 常用的液压执行机构和电机执行机构，驱动时呈现出非线性的性质。 随着风力机容量的不断增大，变桨距执行机构自身的原因引入的惯 量也越来越大，使动态性能变差，表现出了大惯性对象的特点。
15
3.机组控制系统
主要控制系统
1）变桨距控制系统 2）发电机控制系统 3）偏航控制系统 4）安全保护系统
风轮
风
增速器
变桨距 风速测量
发电机 转速检测
并网开关
电网 变压器
并网
熔断器Leabharlann 控制系统发电功率 其它控制
16
3.机组控制系统
控制系统功能要求：
1）根据风速信号自动进入启动状态或从电网自动切除； 2）根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制； 3）根据风向信号自动对风； 4）根据电网和输出功率要求自动进行功率因数调整； 5）当发电机脱网时，能确保机组安全停机； 6）运行过程对电网、风况和机组的运行状况进行实时监测 和记录，处理； 7）对在风电场中运行的风力发电机组具有远程通信的功能； 8）具有良好的抗干扰和防雷保护措施。
双馈发电机矢量控制系统框图
20
2）发电机控制系统—双馈发电机变流器
• 变流器有两部分组成，一部分叫网侧变换器，另一部分叫转子侧变换器，这是 根据他们所在位置命名的。网侧变换器的作用是实现交流侧单位功率因数控制 和在各种状态下保持直流环节电压的稳定，确保转子侧变换器乃至整个双馈电 机励磁系统可靠工作。转子侧变换器的主要功能是在转子侧实现根据发电机矢 量控制系统指令，变换出需要的励磁电压。
18
《风力发电原理》教案(2014版)
第1章 绪论● 风力发电过程中，风轮将风能转化机械能，发电机将机械能转化电能 ● 在能量转化与传递过程中，风能的特性是决定因素● 自然风是一种随机的湍流运动，影响风电机组中机械设备、电气设备的稳定性，对电网造成冲击● 风能是太阳能的一种表现形式● 风能密度高低关系到风电度电成本高低1.1 风的形成● 温度不是独立参量，而是系统的几何参量、力学参数、化学参数和电磁参量的函数 ● 大气运动遵循大气动力学和热力学变化的规律。
空气运动与大气压力的分布及变化 ● 静力学方程： pgdz dp -=1. 当dz>0时，dp<0，即气压是随高度的增加而减小的。
2. 气压随高度增加而减少的快慢主要取决于空气的密度。
3. 某一高度z 上的气压等于从该高度直到大气上界的单位截面积空气柱的重量。
这是大气静力学气压定义。
● 单位气压高度差（气压差）：在垂直气柱中，每改变单位气压时所对应的高度差()t pg dp dz h αρ+⇒⇒-=180001 1. 气压愈低（即温度愈高），单位气压高度差愈大2. 温度愈高，单位气压高度差愈大 1.1.1 大气环流● 环流原因：日地距离和方位不同，所接受的太阳辐射强度各异● 科氏力：由于地球自转形成的地球偏向力的存在，这种力称为科里奥利力，简称偏向力或科氏力。
在此力作用下，在北半球使气流向右偏转，在南半球使气流向左偏转。
三圈环流1.1.2 季风环流1.季风环流季风：在一个大范围地区内，它的盛行风向或气压系统有明显的季风变化。
这种在一年内随着季节的不同，有规律转变风向的风东北亚季风和南亚季风对我国天气气候变化都有很大影响●形成季风环流的因素：⏹海陆差异：冬季，风从大陆吹向海洋；夏季，风从海洋吹向大陆⏹行星风带的季节转换转换：5个风带在北半球的夏季向北移动，冬季向南移动⏹地形特征：青藏高原●季风指数⏹它是由地面冬夏盛行风向之间的夹角来表示的，当夹角在120°-180°之间，认为是属于季风，然后1月和7月盛行风向出现的频率相加除以2，即I=（f1+f2）/2为季风指数I>40%季风区I=40%-60%为较明显区季风区I>60%为明显季风区。
风力发电原理(控制)教学课件
机舱
包含发电机和齿轮箱， 用于将风轮的机械能转
换为电能。
塔筒
支撑整个风力发电机组 ，提供所需的高度以捕
获更多风能。
控制系统
监控风力发电机组的运 行状态，确保其安全、
高效地运行。
风力发电机的工作原理
01
02
03
04
风能捕获
当风吹过风轮叶片时，叶片的 翼型剖面产生升力，使叶片旋
转。
机械能转换
风轮通过主轴和齿轮箱将旋转 的机械能传递给发电机。
生命周期成本
包括初始投资、运营和维护成 本在内的总成本。
03
CATALOGUE
控制系统的基本原理与技术
控制系统的基本概念与组成
控制系统定义
控制系统是一种通过输入、处理和输出等环节，实现某一特定目 标的闭环系统。
控制系统组成
控制系统通常由传感器、控制器、执行器和被控对象等部分组成。
控制系统的基本功能
风力发电机组的维护与检修
日常维护
定期检查风电机组及相关设备的运行状态，及时 发现并处理潜在故障。
定期检修
根据设备运行状况和维修周期，进行全面的检查 、测试和维修，确保设备正常运行。
备件管理
建立完善的备件管理体系，确保备件供应及时、 充足，降低设备维修成本。
风力发电与其他可再生能源的互补利用
风光互补
利用风能和太阳能的互补性，合理配置风光发电机组，提高能源 利用效率和可靠性。
多能互补
结合风能、太阳能、水能等多种可再生能源，构建多能互补发电 系统，实现能源的多元化和稳定性。
区域能源互联
加强区域内的能源互联互通，优化能源资源配置，提高可再生能 源的消纳能力和能源利用效率。
06
风力发电科学教案
在风声中前进——风力发电科学教案近年来，风力发电已经成为了广泛关注的新兴清洁能源，这种利用自然风力发电的能源具有非常大的发展前景。
为了让学生更好地了解风力发电的原理，掌握相关的科学知识，我们编写了这份风力发电科学教案。
一、教学目标1. 了解风力发电的基本原理和构成要素。
2. 掌握风力发电的发展历程和现状。
3. 认识风力发电的优点和局限性。
4. 能够分析风力发电的经济效益和环境效益。
5. 能够通过实验探究风力发电的发电原理及实现方式。
二、教学重难点重点：风力发电的基本原理和构成要素。
难点：风能与风力发电之间的关系，如何实现风力发电转化。
三、教学内容及活动设计1. 风力发电的原理介绍通过PPT展示，向学生介绍风力发电的基本原理和构成要素，让学生了解风力发电的能源来源和发电方式。
同时，介绍风力发电与其它能源的差异及其优劣之处，让学生了解不同能源的能力和特点。
2. 风力发电的实现过程通过实验，让学生亲身感受风力发电的实现过程，掌握风能与风力发电的转换方式。
具体实验内容包括：利用简易风车实现风力发电，测量风杯转速和电压变化，分析风能与电能之间的关系。
3. 风力发电的局限性及其经济效益通过小组讨论和案例分析，让学生了解风力发电的局限性及其经济效益，分析风力发电在可再生能源中的地位和未来发展前景，培养学生的环保意识和社会责任感。
四、教学方法1. PPT演示方法2. 实验探究方法3. 案例分析讨论方法4. 小组协作学习方法五、教学评估1. 进行知识问答、课堂演讲、小组讨论等形式进行综合评估。
2. 考察学生对风力发电的认知程度和掌握程度，对实验数据的处理和分析能力以及成果的呈现方式进行评估。
通过以上的教学设计和方法，相信可以让学生更好地了解和掌握风力发电的相关知识，培养其对新型能源的热爱和探究精神，使他们成为未来可持续发展的推动者。
风力发电原理课程设计指导书
风力发电原理课程设计指导书（2014年版）河北工业大学风能与动力工程系一、设计目的风力发电是风能利用的主要形式，风力发电机组（以下简称风机）是将风能转化为电能的主要设备。
控制系统是其中重要的组成部分，不仅保证风机的正常运行，而且要从风中捕获尽可能多的能量转化为电能，平稳地送入电网。
风力发电原理课程设计是一个综合运用知识的过程，它涵盖了风力发电、传感器、计算机控制系统、可编程逻辑控制器、现场总线等方面的基础知识。
本次课程设计以300KW的海上风力发电机组为控制对象，通过系统设计，以便使学生掌握风力发电控制系统设计的总体思路和方法。
二、设计内容设计内容包括：（1）系统分析，包括需求分析、对象特性分析、安全分析等；（2）控制系统设计，包括控制逻辑、控制回路、控制算法等的选择及理由，风电机组开机、停机等控制逻辑以流程图表达；（3）控制系统选型，包括PLC、IO卡件、通讯网络的选择，并表达出各单元之间的信号连接；（4）控制方案经济效益分析。
下面是风机参数及控制要求介绍。
一、风机模型介绍1. 风机机型变桨距变速风力发电机组，具体包括：风轮、机舱、塔架。
风轮采用水平轴、三叶片、上风向布置；叶片采用液压变桨系统；舱内机械采用沿轴线布置，主要包括变速齿轮箱、双馈异步发电机；偏航系统采用异步电机控制。
风机位于海上风电场中，从海风中捕获能量并网发电。
海面风力在6级左右，平均风速12m/s。
为实现无人值守，必须进行全自动控制。
2. 设计参数1)偏航角每360°为1圈，偏航角范围-1800°~+1800 °即为-5圈~+5圈。
3. 输入输出数据（1）发往控制器的模拟量数据（2）发往控制器的数字量数据（3）控制器输出的模拟量数据1)变桨控制系统输入给被控对象的就是桨距角的设定值；被控对象输出给变桨控制系统的是桨距角的实际测量值。
（4）控制器输出的数字量数据4. 开机步骤（1）检测到风速大于启动风速时，可以启动风机。
风力机原理课课程设计
风力机原理课课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握风力机的基本原理和结构，培养学生对可再生能源领域的兴趣和认识。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述风力机的基本结构和工作原理。
2.解释风力机如何将风能转化为电能。
3.分析风力机在不同风速和风向下的性能表现。
4.比较不同类型的风力机及其适用场景。
5.探讨风力机在可再生能源发展中的作用和前景。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.风力机的基本原理：介绍风力机的工作原理，风能的转化过程，以及风力机的能量输出和效率计算。
2.风力机的结构与设计：讲解风力机的各个组成部分，如叶片、塔架、发电机等，以及它们的功能和设计要求。
3.风力机的性能分析：分析风力机在不同风速、风向和环境条件下的性能表现，以及如何优化风力机的运行条件。
4.风力机的应用与前景：介绍风力机在可再生能源领域的应用，以及未来发展趋势和挑战。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：教师通过讲解风力机的基本原理、结构和应用，为学生提供系统的知识框架。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解风力机的运行原理和实际应用。
3.实验法：学生进行风力机模型实验，让学生亲身体验风力机的工作过程。
4.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和观点，培养学生的批判性思维和团队合作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《风力机原理与应用》，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的学术论文和书籍，供学生深入研究。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，直观地展示风力机的工作原理和实际应用。
4.实验设备：准备风力机模型和相关实验器材，让学生进行实际操作和观察。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问和小组讨论等方式，评估学生在课堂上的积极性和主动性。
《风力发电原理》第3章 风力发电的基本原理
• 发电机是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电 机均匀运转，把机械能转变为电能。
• 3.1.3 塔架
• 塔架是支承风轮、尾翼和发电机的构架。
3.2 风力发电基本理论
• 3.2.1 贝茨（Betz）理论 • 世界上第一个关于风力机风轮叶片接受风能的完整的理论，
是1919年由德国的A·贝茨（Betz）建立的。贝茨理论的建 立，是假定风轮是“理想”的。“理想风轮”是指风轮全 部接受风能，假设没有轮毂，叶片无限多，气流通过风轮 时没有阻力，空气流是连续的，均匀的，不可压缩的，气 流速度的方向不论在叶片前或流经叶片后都是垂直叶片扫 掠面的（或称平行风轮轴线的），具体条件如下：
第三章 风力发电的基本原理
• 【本章教学目标】
• 熟悉大气环流、季风环流，掌握我国季风环流的形成，熟 悉海陆风、山谷风的形成，了解风级；掌中国风能资 源分布特点，掌握风能丰富区分布；理解风特性，掌握平 均风速和风向、湍流度；了解风速随时间变化规律，掌握 风速随高度变化规律；掌握风能公式。
• (1)风轮没有锥角、倾角和偏角，全部接受风能(没有轮毂)， 叶片无限多，对空气流没有阻力；
• (2)风轮叶片旋转时没有摩擦阻力；风轮前未受扰动的气流 静压和风轮后的流静压相等，即 ；
• (3)风轮流动模型可简化成一个单元流管，如图3.3所示； • (4)作用在风轮上的推力是均匀的。
• 图3.3 贝茨理论简图
• 3.2.2 叶素理论 • 1889年，Richard Froude 提出叶素理论。叶素理论是从叶
素附近流动来分析叶片上的受力和功能交换。
图3.4 风轮的叶素
• 图3.5 叶剖面和气流角、受力关系
• 3.2.3 涡流理论
• 另一种计算风轮气动性能的理论就是涡流理论。涡流理论 的优点在于考虑通过风轮的气流诱导转动。风轮旋转工作 时，流场并不是简单的一维定常流动，而是一个三维流场， 见图3.6所示。理论考虑风轮后涡流流动，并假定：
初中物理特色课程教案
初中物理特色课程教案课程目标：1. 了解风力发电的原理及其在生活中的应用。
2. 学习并掌握简单的机械制作技巧，培养动手能力和创新意识。
3. 增强环保意识，认识到可再生能源的重要性。
教学内容：1. 风力发电原理介绍2. 风力发电机的制作3. 风力发电机性能测试教学过程：一、导入（5分钟）1. 教师通过展示风力发电机图片，引导学生思考风力发电的原理及应用。
2. 学生分享对风力发电的了解，教师总结并引入本节课内容。
二、风力发电原理介绍（10分钟）1. 教师讲解风力发电的原理，包括风能转换为电能的过程。
2. 学生通过观看动画或实验，直观地了解风力发电原理。
三、风力发电机制作（15分钟）1. 教师发放制作材料，讲解制作步骤及注意事项。
2. 学生分组讨论，设计并制作简易风力发电机。
3. 教师巡回指导，解答学生制作过程中遇到的问题。
四、风力发电机性能测试（10分钟）1. 学生将制作好的风力发电机进行性能测试，包括风速与发电量的关系。
2. 教师记录测试数据，引导学生分析风力发电机的性能。
五、总结与反思（5分钟）1. 学生分享制作风力发电机的体会，总结制作过程中的优点与不足。
2. 教师引导学生思考风力发电在生活中的应用及意义，增强环保意识。
六、拓展活动（5分钟）1. 学生分组讨论，思考如何改进风力发电机的设计，提高发电效率。
2. 教师鼓励学生提出创新性想法，并进行简要评价。
教学评价：1. 学生制作风力发电机的质量及创意。
2. 学生在性能测试过程中的数据分析能力。
3. 学生对风力发电原理的理解及对环保意识的重视程度。
通过本节课的学习，学生不仅能够了解风力发电的原理及其在生活中的应用，还能动手制作简易风力发电机，培养动手能力和创新意识。
同时，通过性能测试及总结反思，学生能够认识到可再生能源的重要性，增强环保意识。
初中壮观物理实验教案
初中壮观物理实验教案一、教学目标1. 让学生了解风力发电的原理，掌握风力发电机的基本结构和工作原理。
2. 培养学生动手操作能力，提高学生的实验技能。
3. 培养学生团队合作精神，增强学生的实践创新能力。
二、教学内容1. 风力发电原理介绍2. 风力发电机基本结构了解3. 风力发电机制作步骤讲解4. 风力发电机实验操作演示5. 风力发电机实验结果分析三、教学过程1. 导入新课通过展示一些壮观的风力发电场景，激发学生对风力发电的兴趣，引出本节课的内容。
2. 讲解风力发电原理和基本结构讲解风力发电的原理，让学生了解风力发电机是如何将风能转化为电能的。
介绍风力发电机的基本结构，包括叶片、轴、发电机等部分。
3. 讲解风力发电机制作步骤讲解风力发电机的制作步骤，包括准备材料、制作叶片、组装发电机等环节。
4. 演示风力发电机制作过程进行风力发电机制作过程的演示，让学生跟随步骤进行操作。
5. 学生动手制作风力发电机学生在教师的指导下，分组进行风力发电机的制作。
期间教师巡回指导，解答学生疑问。
6. 实验操作演示进行风力发电机实验操作演示，让学生了解如何使用风力发电机进行发电。
7. 学生实验操作实践学生在教师的指导下，进行风力发电机实验操作实践。
8. 实验结果分析分析实验结果，让学生了解风力发电机的发电效果。
四、教学评价1. 学生对风力发电原理和基本结构的掌握程度。
2. 学生动手操作能力和团队合作精神。
3. 学生对风力发电机实验结果的分析能力。
五、教学资源1. 风力发电机制作材料：PVC管、叶片、轴、发电机等。
2. 实验设备：电源、电压表、电流表等。
3. 教学课件和图片。
六、教学建议1. 提前为学生准备好制作风力发电机的材料和实验设备。
2. 在讲解风力发电原理和基本结构时，可以使用课件和图片辅助教学，让学生更加直观地了解。
3. 在学生动手制作风力发电机时，教师要巡回指导，确保学生安全。
4. 在实验操作实践环节，教师要耐心解答学生疑问，指导学生正确操作。
小班科学风力发电教案
小班科学风力发电教案一、教学目标：1、让小班幼儿了解掌握利用风能行驶的小车的动力原理，及制作方法。
2、培养幼儿手脑并用的探究能力和制作技巧。
3、提高幼儿们的环保意识，增强他们的手工制作兴趣。
二、教学重点难点1、了解风力也可以产生能量。
2、进行制作并完成风力发电小实验。
三、教学准备：1、风力发电实验视频2、风力发电实验讲解图文3、实验准备：玩具汽车轮、轮轴、青蛙图片、气球、科学宝箱等。
四、课时：1课时五、教学过程：（1）导入：小朋友们你们知道吗？生活中发电的方式有很多种，除了电池以外，风也可以发电。
今天我们就用风能让灯亮起来，跟着老师一起看看这个神奇的实验吧！（2）观看实验视频和图文资料1、教师引导小朋友们猜测。
观看视频中，有的小朋友提出了自己的疑问：风真的能让汽车跑起来吗？大家一起来看一个科学小实验吧！在看的过程中，请小朋友们仔细观察操作步骤。
2、教师鼓励幼儿大胆猜测引导幼儿进行讨论。
小汽车为什么会动起来呢？孩子们能够说出是因为气球漏气让小汽车动起来的，但是不能明确表达出是气球在漏气过程中产生了风，风给了小汽车能量，推动它前行。
3、教师演示实验操作难点①老师先介绍实验材料、玩具汽车轮、轮轴、青蛙图片、气球、科学宝箱等。
②随后，老师演示实验操作难点。
教师直接出示组装好的小汽车。
③教师重点演示气球安装环节。
④教师强调操作过程中需要注意的问题。
把气球从青蛙嘴里穿过，朝车尾方向。
吹气后捏紧口，防止漏气。
4、幼儿分组操作①动手操作是幼儿最喜欢的环节。
通过亲手操作，一方面培养幼儿动手能力和实验操作能力，更重要的是通过操作他们可以观察到实验现象，了解简单的科学道理。
②当幼儿做完实验之后进行交流、讨论，并进一步思考汽车行进的原理。
5、总结：风力可以产生能量，是一种没有污染的清洁能源，它有多种用途，可以用来发电。
六、布置作业放学后，与爸爸妈妈共同找一找生活中借助风力的物品有哪些呢？记下来，写在作业本上。
七、教学总结通过本次教学，幼儿动手能力和观察能力得到提升，在小组讨论过程中，孩子的合作能力和探究能力也得到了相应提升。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
全国风能实际可开发量为 2.53×1011W 有效风能密度和可利用的年累计小时两个指标表示 等级 风资源丰富区 风资源次丰富区 风资源可利用区 风资源贫乏区 年有效风功率密 度 W/m2 >200 200-150 150-100 <100 风速年累计小时数 h >5000 5000-4000 4000-2000 <2000 年平均风速 m/s >6 5.5 5 4.5
u
u* Z ln K Z0
u*
指数律分布
0
Zn un u1 Z 1
类别 A B C D α 值的变化与地面粗糙度有关 α值 0.12 0.16 0.20 0.30 场所
近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠 田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市 郊区 密集建筑物群的城市市区 密集建筑群且建筑面较高的城市市区
2.
2p 1 p p0 p V 2 1 c V 2 1 c
1/ 2
3.
散热式风速计：被加热物体的散热速率与周围空气的流速有关 声学风速计 2. 风速记录 机械式，电接式，电机式，光电式 3. 风速表示 风速大小与风速计安装高度和观测时间有关 高度：10m 时间：2min，10min 和瞬时风速。风能资源计算时选用 10min 平均风速 风向测量 分类：单翼型、双翼型和流线型等 组成：尾翼、指向杆、平衡锤和旋转主轴 传送和指示方法：电触点盘、环形电位、自整角机和光电码盘。最常用的是光电码 盘 风向杆的安装方位指向正北
1
三圈环流
2
1.1.2 季风环流 季风环流 季风：在一个大范围地区内，它的盛行风向或气压系统有明显的季风变化。这种在一年 内随着季节的不同，有规律转变风向的风 东北亚季风和南亚季风对我国天气气候变化都有很大影响 形成季风环流的因素： 海陆差异：冬季，风从大陆吹向海洋；夏季，风从海洋吹向大陆 行星风带的季节转换转换：5 个风带在北半球的夏季向北移动，冬季向南移动 地形特征：青藏高原 季风指数 它是由地面冬夏盛行风向之间的夹角来表示的，当夹角在 120°-180°之间，认为是 属于季风，然后 1 月和 7 月盛行风向出现的频率相加除以 2，即 I=（f1+f2）/2 为 季风指数 I>40%季风区 I=40%-60%为较明显区季风区 I>60%为明显季风区。 2. 局地环流 1. 海陆风：以日为周期（湖陆风） 1.
5
1.2 风能资源
1.2.1 风能的特点 在 1 个标准大气压、0℃条件下，空气的密度是淡水密度的 1.293‰，淡水密度是空气密 度的 773.3 倍 风能资源的储量取决于这一地区风速的大小和有效风速的持续时间 风吹过后必须经过前后、左右各 10 倍直径距离后才能恢复到原来的速度 理论开发风能储量： R W S / 100a 实际可开发量： R 0.785R / 10
风资源丰富区 东南沿海、山东和辽东 半岛沿海及岛屿 内蒙古和甘肃北部 松花江下游地区
风资源次丰富区 沿海地区 三北地区 青藏高原中部和 北部地区
风资源可利用区 两广沿海 大、小兴安岭山地 三北中部
风资源贫乏区 以四川为中心 雅鲁藏布江河谷 塔里木盆地西部
6
1.2.2 中国风能资源分布特点
7
h
1. 2.
dz 1 8000 1 t dp g p
气压愈低（即温度愈高） ，单位气压高度差愈大 温度愈高，单位气压高度差愈大
1.1.1 大气环流 环流原因：日地距离和方位不同，所接受的太阳辐射强度各异 科氏力：由于地球自转形成的地球偏向力的存在，这种力称为科里奥利力，简称偏向力 或科氏力。在此力作用下，在北半球使气流向右偏转，在南半球使气流向左偏转。
P x
k x cc
k 1
x k exp c
其中，k 和 c 为威布尔分布的两个参数，k 称为形状参数，c 称为尺度参数
c=1，标准威布尔分布 k=1，指数型；k=2，瑞利分布；k=3.5，正态分布 风速频率分布一般为偏态，风力愈大的地区，分布曲线愈平缓，峰值降低右移
温度不是独立参量，而是系统的几何参量、力学参数、化学参数和电磁参量的函数 大气运动遵循大气动力学和热力学变化的规律。空气运动与大气压力的分布及变化 静力学方程： dp pgdz 当 dz>0 时，dp<0，即气压是随高度的增加而减小的。 气压随高度增加而减少的快慢主要取决于空气的密度。 某一高度 z 上的气压等于从该高度直到大气上界的单位截面积空气柱的重量。 这是 大气静力学气压定义。 单位气压高度差（气压差） ：在垂直气柱中，每改变单位气压时所对应的高度差 1. 2. 3.
风力等级换算
V N 0.1 0.824 N 1.505 V N max 0.2 0.824 N 1.505 0.5 N 0.56 V N min 0.1 0.824 N 1.505 0.56
4
1.1.4 风的测量 1. 测风系统 风的测量包括风向测量和风速测量 风向测量：风的来向 风速测量：单位时间内空气在水平方向上所移动的距离 组成 传感器：将模拟信号转换成数字信号。包括：风速传感器、风向传感器、温度传感 器、气压传感器 主机：对传感器发出的信号进行采集、计算和存储，由数据记录装置、数据读取装 置、微处理器、就地显示装置组成 数据存储装置： 电源：提高系统工作可靠性，要求两备用电源 安全与保护装置：要求在输入信号和主机、环境之间增设保护和隔离装置。提高数 据准确的可靠性 风速测量 1. 风速计 旋转式风速计：风杯和螺旋桨叶片，最常用的传感器是风杯 压力式风速计：利用流体的全压力与静压力之差来测定风的动压
'
1.
平均风速： V
1 t2 V t dt t 2 t1 t1
2.
不同时距计算平均风速时，其值不同，时距 10min 到 1h 范围内功率谱曲线比较平 坦 我国规范规定的时距为 10min 我国规范规定的高度为 10m 平均风向 风向一般由 16 个方位表示，即北东北（NNE） 、东北（NE） 、东东北（ENE） 、 东（E） 、东东南（ESE） 、东南（SE） 、南东南（SSE） 、南（S） 、南西南（SSW） 、 西南（SW） 、西西南（WSW） 、西（W） 、西西北（WNW） 、西北（NW） 、北 西北（NWN） 、北（N） 。静风记为 C 平均风向 以正北为基准，顺时针，东风为 90°，南风为 180°，西风为 270°，北风为 360° 脉动风速 在某时刻 t，空间某点上的瞬时风速与平均风速的差值，其时间的平均值为零：
生产中用到图种类 风速分布图 风功率密度分布图
9
4.
风速功率密度月变化图 风速功率密度日变化图 风向玫瑰图 风功率玫瑰图 风速和功率分布 月风向玫瑰图 月风能玫瑰图 月风速功率玫瑰图
平均风速随高度变化 在大气边界层中，平均风速随高度发生变化，其变化规律称为风剪切或风速廓线 风速廓线符合对数律分布或指数分布 对数律分布 在近地层中，造成风在近地层中的垂直变化的原因有动力因素和热力因素
V ' t V t V
湍流强度：描述风速随时间和空间变化的程度，反映风的脉动强度，是确定结构所 受脉动风载荷的关键参数。 湍流强度 描述风速随时间和空间变化的程度， 反映风的脉动强度， 是确定结构所受脉动 风载荷的关键参数。 湍 流 强 度 ： 10min 时 距 的 脉 动 风 速 均 方 根 与 平 均 风 速 的 比 值 ：
1.3 风能的数字描述
1.3.1 风特性 100m 高度以下的地表层的风 风特性分为平均风特性和脉动风特性 平均风特性包括： 平均风速 平均风向 风速轮廓 风频曲线 脉动风特性包括： 脉动风速 脉动系数 风向 湍流强度 平均风速和风向 瞬时风速由平均风速和脉动风速组成： V t V V t
8
u' v' w' / 3 u' v' w' / 3
2 2 2 2 2 2
u v w
2
2
2
V
3.
与离地高度与地表面粗糙度有关 阵风因子：阵风持续期内平均风速的最大值与 10min 时距的平均风速之比 持续期越大，对应的阵风因子越小 阵风系数同湍流强度有关，湍流强度越大，则阵风系数越大 湍流功率谱密度 形成原因： 许多不同尺度的涡运动组合而成的， 空间某点的脉动风速是由不同 尺度的涡在该处形成的各种频率的脉动叠加而成的 作用：描述涡流中不同尺度的涡的动能在湍流脉动动能所占的比例 平均风速和风向的表示 风（向）玫瑰图：根据各方向风出现的频率按相应的比例长度绘制在图上 盛行风向 风向旋转方向 最小风向频率 平均风速和风向的表示 风能玫瑰图：反映风能资源，包含风向和风速的信息 风向频率：在一段时间内各种风向出现的次数占观测总次数的百分比 风速频率： 在一个月或一年的周期中发生相同风速的时数占这段时间刮风总时数的 百分比。 直线的长度表示一年内这个方向的风的时间百分数
2.
山谷风
3
1.1.3 风力等级 根据风速大小来划分的。 国际上采用英国人蒲福于 1805 年所拟定的， 称为 “蒲福风级” 。 从静风到飓风共分为 13 级。1946 年以来风力等级修改，由 13 级变为 17 级。 风 级 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 称谓 无风 calm 软风 light air 轻风 slight breeze 微风 gentle breeze 和风 fresh breeze 清风 strong breeze 强风 near gale 疾风 gale 大风 strong gale 烈风 violent strom 狂风 storm 暴风 violent storm 飓风 hurricane 一般描述 烟直上 仅烟能表示风向，但不能转动风标 人面感觉有风， 树叶摇动， 普通之风标转动 树叶及小枝摇动不息，近期飘展 尘土及碎纸被风吹扬，树分枝摇动 有叶小树开始摇摆 树木枝摇动， 电线发出呼呼啸声， 张伞困难 小树枝被吹折，步行不能前进 建筑物有损坏，烟囱被吹倒 树被风拔起，建筑物有相当破坏 极少见，如出现必有重大灾害 m/s <0.3 0.3-1.5 1.6-3.3 3.4-5.4 5.5-7.9 8.0-10.7 10.8-13.8 13.9-17.1 17.2-20.7 20.8-24.4 24.5-28.4 28.5-32.6 32.7-36.9