风力机基础理论
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• 2、铰链式轮毂（柔性轮毂或跷跷板式 轮毂） 铰链式风轮常用于单叶片和二 叶片风轮。
联轴器
在风力发电机中，常采用刚性联轴器、 弹性联轴器（或万向联轴器）两种方式。
在低速轴端（主轴与齿轮箱低速轴联接 处）选用钢性联轴器，一般多选用涨套式 联轴器、柱销式联轴器等；
在高速轴端（发电机与齿轮箱高速轴联 接处）选用弹性联轴器（或万向联轴器）， 一般选用轮胎联轴器，或十字节联轴器。
• 当前风力发电系统中的蓄能方式主要有蓄 电池蓄能、飞轮蓄能、抽水蓄能、 压缩空气蓄能、电解水制氢蓄能
箱。
• 三、发电机
• 因为风速是不稳定的，所以发电机常处于 负载不稳定状态，极端时发电机严重过载， 对于并网型风力发电机还要处于频繁的投、 切(并网和脱网)切换过程中，所以对于风力 发电机用发电机还要有一些特殊要求。因 感应发电机结构紧凑，价格便宜，并网方 法简单，并网运行稳定，在风力发电机中 得到最为广泛的应用。
• 3．风力同其它发电方式互补运行，风力— 柴油互补方式运行，风力—太阳能电池发 电联合运行，风力—抽水蓄能发电联合运 行等。这种方式一般需配备蓄电池，以减
少因风速变化导致的发电量的突然变化所 造成的影响，还可节约一次能源。
• 三、按风轮轴安装形式分类
• 管风力发电机多种多样，但按风轮轴安装 形式不同可分为水平轴风力发电机和垂直 轴风力发电机两种
风轮叶片
1、叶片材料： 木制叶片、钢制叶片、铝合金叶片
目前叶片多为复合材料，即以玻璃纤维和碳 纤维为增强材料，基体材料为聚酯树脂或
环氧树脂。 优点：比重小、拉伸强度高、易成型、耐腐
蚀性强。
2、叶片外形： 等弦长直叶片、变弦长扭曲叶片.
• 一、叶片主体结构
• 大型水平轴风机组风轮的结构主要为梁、壳 结 构，有以下几种结构形式：
பைடு நூலகம்
• 一、风轮
• 风轮是风力发电机最重要的部件之一。风力发电 机就是依靠风轮把风所具有的动能有效地转化为 机械能并加以利用的。风轮使空气运动的速度减 慢，在空气动力的作用下风轮绕轴旋转并将风能 转变为机械能。水平轴风力发电机的风轮通常由 几何形状一样的两个以上叶片组成。叶片又可分 为变桨距叶片和固定桨距叶片。从叶片结构上又 可分为木制叶片、铝合金挤压成型的等弦长叶片、 钢制叶片、玻璃钢叶片、复合材料叶片等。
蓄能装置
• 风能是随机性的能源，即使在风能资 源丰富的地区，必须配备适当的蓄能装 置；
• 在风力强的期间，除了通过风力发电 机组向用电负荷提供所需的电能以外、 将多余的风能转换为其他形式的能量在 蓄能装置中储布起来；
• 在风力弱或无风期间，再将蓄能装置 中储存的能量释放出来并转换为电能， 向用电负载供电。
• 二、增速齿轮箱
• 当风力机驱动发电机时，通常发电机的额 定转速要比风力发电机的风轮转速高很多， 这时风轮必须通过增速机构来带动发电机。 但也有些风力发电机不包括变速齿轮箱。
齿轮箱 主要功能:
• 将风轮在风力作用下所产生的动力传递 给发电机并使其得到相应的转速。
• 风轮的转速很低，远达不到风电机发电的要 求，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现, 故也称之为增速
• • C形梁用玻璃纤维夹心结构，设计相对较 • 弱，与壳体粘结后形成盒式结构，共同提 • 供叶片的强度和刚度。这种结构形式叶片 • 以丹麦LM公司为主。
•
• 叶片壳体和大梁用结构胶牢固地粘接在 一起。
• 优点：叶片整体强度和刚度较大，在运输、 使用中安全性好。
• 缺点：这种叶片比较重，比同型号的轻型 叶片重20%～30%，制造成本也相对较高。
• 1、 叶片主体采用硬质泡沫塑料夹心结构；
• 大梁是叶片的主要承载部件，材料为玻璃纤 维增强塑料(GRP)，大梁常用D形、O形、矩 形等形式；
• 蒙皮GRP结构校薄，仅2~3mm，主要保持 翼型和承受叶片的扭转载荷；
• 成型：D形、O形和矩形梁在缠绕机 上缠绕成型；在模具中成型上、下两个 半壳，利用结构胶将C（或I）形梁和两 半壳粘接。
风力发电机的工作原理
第一节 风力发电机的种类
一、按风力发电机的功率分类 ①微型风力发电机，其额定功率为50～1000W。 ②小型风力发电机，其额定功率为1.0～10.0kW。 ③中型风力发电机，其额定功率为10.0～100.0kW。 ④大型风力发电机，其额定功率大于100kW。
• 二、按风力发电机的运行方式分类
• 代表：丹麦Vestas 公司和荷兰CTC公 （NOI制造的叶片）。
优点：重量轻，制造成本低； 缺点：对叶片运输要求较高，由于叶片前缘强
度和刚度较低，在运输过程中局部易于 损坏；这种叶片整体刚度较低，运行过 程中叶片变形较大，必须选择高性能的 结构胶，否则极易造成后缘开裂。
• 2、
• 叶片壳体以GRP层板为主，厚度在10～ • 20之间；为了减轻叶片后缘重量，提高叶 • 片整体刚度，在叶片上下壳体后缘局部采 • 用硬质泡沫夹心结构，叶片上下壳体是其 • 主要承载结构。
• 第二、 轮毂、联轴器、齿轮箱
• 轮毂
• 轮毂是联接叶片与主轴的重要部件，它承受 了风力作用在叶片上的推力、扭矩、弯矩及陀 螺力矩。通常轮毂的形状为三通形或三角形。
• 一般常用的轮毂形式有以下两种：
• 1、刚性轮毂 刚性轮毂的制造成本 低、维护少、没有磨损，三叶片风轮 大部分采用刚性轮毂，也是目前使用 最广泛的一种形式。
• 1．独立运行风力发电机，风力发电机输出 的电能经蓄电池蓄能，再供用户使用。这 种方式可供边远农村、牧区、海岛、边防 哨所等电网达不到的地区使用。一般单机 容量在几百瓦到几kW。
• 2．并网运行风力发电机组，在风力资源丰 富地区，按一定的排列方式安装风力发电 机组，称为风力发电场。发出的电能全部 经变电设备送到电网。这种方式是目前风 力发电的主要方式。
• 另外，还有一种特殊型风力发电机，如扩 压式、旋风式、浓缩风能型风力发电机。
第二节 风力发电机的工作原理
• 下面主要以水平轴风力机为例来简述风力 发电机的工作原理。水平轴风力发电机一 般由以下七个部分组成：风轮、增速齿轮 箱、发电机、偏航系统、控制与安全系统、 液压与刹车系统、塔架等附属设备。
联轴器
在风力发电机中，常采用刚性联轴器、 弹性联轴器（或万向联轴器）两种方式。
在低速轴端（主轴与齿轮箱低速轴联接 处）选用钢性联轴器，一般多选用涨套式 联轴器、柱销式联轴器等；
在高速轴端（发电机与齿轮箱高速轴联 接处）选用弹性联轴器（或万向联轴器）， 一般选用轮胎联轴器，或十字节联轴器。
• 当前风力发电系统中的蓄能方式主要有蓄 电池蓄能、飞轮蓄能、抽水蓄能、 压缩空气蓄能、电解水制氢蓄能
箱。
• 三、发电机
• 因为风速是不稳定的，所以发电机常处于 负载不稳定状态，极端时发电机严重过载， 对于并网型风力发电机还要处于频繁的投、 切(并网和脱网)切换过程中，所以对于风力 发电机用发电机还要有一些特殊要求。因 感应发电机结构紧凑，价格便宜，并网方 法简单，并网运行稳定，在风力发电机中 得到最为广泛的应用。
• 3．风力同其它发电方式互补运行，风力— 柴油互补方式运行，风力—太阳能电池发 电联合运行，风力—抽水蓄能发电联合运 行等。这种方式一般需配备蓄电池，以减
少因风速变化导致的发电量的突然变化所 造成的影响，还可节约一次能源。
• 三、按风轮轴安装形式分类
• 管风力发电机多种多样，但按风轮轴安装 形式不同可分为水平轴风力发电机和垂直 轴风力发电机两种
风轮叶片
1、叶片材料： 木制叶片、钢制叶片、铝合金叶片
目前叶片多为复合材料，即以玻璃纤维和碳 纤维为增强材料，基体材料为聚酯树脂或
环氧树脂。 优点：比重小、拉伸强度高、易成型、耐腐
蚀性强。
2、叶片外形： 等弦长直叶片、变弦长扭曲叶片.
• 一、叶片主体结构
• 大型水平轴风机组风轮的结构主要为梁、壳 结 构，有以下几种结构形式：
பைடு நூலகம்
• 一、风轮
• 风轮是风力发电机最重要的部件之一。风力发电 机就是依靠风轮把风所具有的动能有效地转化为 机械能并加以利用的。风轮使空气运动的速度减 慢，在空气动力的作用下风轮绕轴旋转并将风能 转变为机械能。水平轴风力发电机的风轮通常由 几何形状一样的两个以上叶片组成。叶片又可分 为变桨距叶片和固定桨距叶片。从叶片结构上又 可分为木制叶片、铝合金挤压成型的等弦长叶片、 钢制叶片、玻璃钢叶片、复合材料叶片等。
蓄能装置
• 风能是随机性的能源，即使在风能资 源丰富的地区，必须配备适当的蓄能装 置；
• 在风力强的期间，除了通过风力发电 机组向用电负荷提供所需的电能以外、 将多余的风能转换为其他形式的能量在 蓄能装置中储布起来；
• 在风力弱或无风期间，再将蓄能装置 中储存的能量释放出来并转换为电能， 向用电负载供电。
• 二、增速齿轮箱
• 当风力机驱动发电机时，通常发电机的额 定转速要比风力发电机的风轮转速高很多， 这时风轮必须通过增速机构来带动发电机。 但也有些风力发电机不包括变速齿轮箱。
齿轮箱 主要功能:
• 将风轮在风力作用下所产生的动力传递 给发电机并使其得到相应的转速。
• 风轮的转速很低，远达不到风电机发电的要 求，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现, 故也称之为增速
• • C形梁用玻璃纤维夹心结构，设计相对较 • 弱，与壳体粘结后形成盒式结构，共同提 • 供叶片的强度和刚度。这种结构形式叶片 • 以丹麦LM公司为主。
•
• 叶片壳体和大梁用结构胶牢固地粘接在 一起。
• 优点：叶片整体强度和刚度较大，在运输、 使用中安全性好。
• 缺点：这种叶片比较重，比同型号的轻型 叶片重20%～30%，制造成本也相对较高。
• 1、 叶片主体采用硬质泡沫塑料夹心结构；
• 大梁是叶片的主要承载部件，材料为玻璃纤 维增强塑料(GRP)，大梁常用D形、O形、矩 形等形式；
• 蒙皮GRP结构校薄，仅2~3mm，主要保持 翼型和承受叶片的扭转载荷；
• 成型：D形、O形和矩形梁在缠绕机 上缠绕成型；在模具中成型上、下两个 半壳，利用结构胶将C（或I）形梁和两 半壳粘接。
风力发电机的工作原理
第一节 风力发电机的种类
一、按风力发电机的功率分类 ①微型风力发电机，其额定功率为50～1000W。 ②小型风力发电机，其额定功率为1.0～10.0kW。 ③中型风力发电机，其额定功率为10.0～100.0kW。 ④大型风力发电机，其额定功率大于100kW。
• 二、按风力发电机的运行方式分类
• 代表：丹麦Vestas 公司和荷兰CTC公 （NOI制造的叶片）。
优点：重量轻，制造成本低； 缺点：对叶片运输要求较高，由于叶片前缘强
度和刚度较低，在运输过程中局部易于 损坏；这种叶片整体刚度较低，运行过 程中叶片变形较大，必须选择高性能的 结构胶，否则极易造成后缘开裂。
• 2、
• 叶片壳体以GRP层板为主，厚度在10～ • 20之间；为了减轻叶片后缘重量，提高叶 • 片整体刚度，在叶片上下壳体后缘局部采 • 用硬质泡沫夹心结构，叶片上下壳体是其 • 主要承载结构。
• 第二、 轮毂、联轴器、齿轮箱
• 轮毂
• 轮毂是联接叶片与主轴的重要部件，它承受 了风力作用在叶片上的推力、扭矩、弯矩及陀 螺力矩。通常轮毂的形状为三通形或三角形。
• 一般常用的轮毂形式有以下两种：
• 1、刚性轮毂 刚性轮毂的制造成本 低、维护少、没有磨损，三叶片风轮 大部分采用刚性轮毂，也是目前使用 最广泛的一种形式。
• 1．独立运行风力发电机，风力发电机输出 的电能经蓄电池蓄能，再供用户使用。这 种方式可供边远农村、牧区、海岛、边防 哨所等电网达不到的地区使用。一般单机 容量在几百瓦到几kW。
• 2．并网运行风力发电机组，在风力资源丰 富地区，按一定的排列方式安装风力发电 机组，称为风力发电场。发出的电能全部 经变电设备送到电网。这种方式是目前风 力发电的主要方式。
• 另外，还有一种特殊型风力发电机，如扩 压式、旋风式、浓缩风能型风力发电机。
第二节 风力发电机的工作原理
• 下面主要以水平轴风力机为例来简述风力 发电机的工作原理。水平轴风力发电机一 般由以下七个部分组成：风轮、增速齿轮 箱、发电机、偏航系统、控制与安全系统、 液压与刹车系统、塔架等附属设备。