小型风力发电机

广州汽车学院

创新设计说明书

小型风力发电机

院（系）机电工程系

专业 机械工程及自动化 班级 机械（5）班 学生姓名

指导老师董艺

2010年12月22日

课程设计任务书

兹发给班学生课程设计任务书，内容如下：

1．设计题目：小型风力发电机

2．应完成的项目：

（1）小型发电机的结构和类型

（2）小型风力发电机的使用条件

（3）小型风力发电机的合理配套

（4）小型风力发电机的安装

3．参考资料以及说明：

（1）黄素逸，能源科学导论，中国电力出版社，1999 （2）张焕芬，喜文华，先进国家的风力发电现状及前景，甘肃政策研究，1997 （3）张广盛，风能的利用，青海科技，1997 （4）郭继高，小型风能发电及发电机，1999 （5）朱兆瑞，风压计算的研究，科学出版社，1976

4．本设计任务书于2010年11月8日发出，应于2010 年12月22日前完成，然后进行答辩。

指导教师签发年月日

课程设计评语：

课程设计总评成绩：

指导教师签字：

年月日

目录

摘要 (1)

第一章绪论 (2)

1.1 引言 (2)

第一章风力发电原理 (3)

1.1 风能的概念 (3)

1.2 风能发电的动力学原理 (3)

第二章风力发电机的组成部分及特点 (5)

2.1 叶轮 (5)

2.2 传动装置 (5)

2.3 刹车系统 (6)

2.4 偏航系统 (7)

2.5 控制系统 (7)

第三章小型风力发电机的安装 (8)

3.1 安装准备 (8)

3.2 安装工作技术规程 (8)

3.3 百瓦级小型风力发电机的安装 (9)

3.3.1 立柱拉索式支架的安装 (9)

3.3.2 回转体的安装 (9)

3.3.3 尾翼和手刹车的安装 (10)

3.3.4 机头的安装 (10)

3.3.5 竖立风机 (11)

3.3.6 电器的连接 (11)

参考文献 (12)

摘要

20世纪70年代初的能源危机推动了可再生能源的开发利用，因风能具有可再生性和无污染性的优点，所以风能是目前最有开发利用前景和技术最成熟的一种新能源和可再生能源之一。随着风能开发和利用的发展，风能技术也取得显著进步，这也意味着风力发电将在我国国民经济和新能源发展中占有重要地位。随着全球气候变暖和能源危机的不断加剧、人们环保意识增强、环保呼声日渐高涨，加上低碳经济发展的趋势增强，各国都在加紧对风能的开发与利用。江苏省苏北农村地区也顺势而动，积极利用风能，发展清洁能源技术，优化能源消费结构。风能，作为当下政府重视、国际追捧的清洁能源的重要分子，是由于地球表面大量空气流动所产生的动能，是一种可再生、无污染且储量巨大的清洁能源。对风能的利用，在当前社会主要表现为风力发电。随着全球气候变暖和能源危机的不断加剧，人们环保意识增强，环保呼声日渐高涨，各国都在加紧对风能的开发与利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，并希望通过风能利用来丰富发展清洁能源产业，走发展低碳经济之路。

关键词：风能，发电机

第一章绪论

1.1 引言

所谓能源危机，是指可供我们人类利用的能源的不充分，而不是能源本身的不足。具体有：

1、能源转化的方向性。并不是所有的能源都能够被人类利用，比如内能。

2、能源分布的不均性。可以说在地球上几乎全部的能源都来源于太阳，但是由太阳能转化成的各种能量形式在地球上的分布并不均匀。

3、日益增加的人口导致能量分配不足。由于石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问题统称能源危机。

根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。

在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。。

风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主，以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是：投资少、工效高、经济耐用。利用风力发电，以丹麦应用最早，而且使用较普遍。在自然界的能源中，风能是极其丰富的。据粗略估计，近期可以利用的风能总功率约为106～107兆瓦，这个数值比全世界可以利用的水力资源大10倍。但是，这笔巨大的自然财富还有待人类去大力开发。

第一章风力发电原理

1.1 风能的概念

风能：空气因为太阳能辐射，造成压力差，而发生运动的动能称为“风能”,风能的计算公式为：

E＝0.5ρsV3

式中: E－风能（W）

ρ－空气密度（kg/m3）

S－气流截面积（m2)

V－风速（m/s)

风能密度（W）：单位时间内通过单位面积的风能，W＝0.5ρV3。

有效风能密度：指风机可利用的风速范围内的风能密度（对应的风速范围大约是 3～25m/s)。

1.2 风能发电的动力学原理

风力发电采用空气动力学原理，并非风推动叶轮叶片，而是风吹过叶片形成叶片正反面的压力差，这种压力差会产升力，令叶轮旋转并不断横切风流。该原理类似于飞机上升时的原理，空气通过机翼，产生向上的升力和向前的阻力。如果将一块薄板放在气流中，则在沿气流方向将产生一正面阻力F D和一垂直于气流方向的升力F L其值分别由下式确定L：

F D=0.5CdρSV2

F L=0.5C LρSV2