水平軸風力機組成與形式

2022-11-22 17:00:03 字數 798 閱讀 6836

水平軸風力機的風輪旋轉軸是水平方向的,這是為了區別於垂直軸風力機,水平軸風力機主要由葉片、輪轂、機艙、塔架構成。常見的風力機有由三個葉片,葉片安裝在輪轂上構成風輪,風吹風輪旋轉帶動機艙內的發電機發電,塔架是整個風力機的支撐。

在「風力機基礎知識」已介紹過公升力與阻力知識,水平軸風力機則是利用公升力推動風機旋轉做功的,是公升力式風力機。下圖中表示的是乙個葉片的截面的受力圖,葉片弦線與風輪旋轉平面的夾角為β,風是向上吹,風速為v;葉片向左方運動,線速度為u;葉片實際受到的是相對風速w。風速w與葉片弦線的夾角為α(攻角),在風w的作用下,葉片受到公升力fl與阻力fd, fl與fd的合力為f1,f1在風輪旋轉平面上的投影為f,f就是推動風輪旋轉的力。

關於葉片的公升力與阻力的更多知識在「葉片的氣動特性」一節中有介紹。

風輪要正面對著來風方向才能最好的接受風能,風輪在塔架前方的稱為迎風式風力機,風輪在塔架背風方向的稱為順風式風力機,見下圖。

使風力機自動朝向風向稱為對風(偏航)功能。小型風力機普遍採用尾舵來對風,風把尾舵吹向風力機後方使風輪面向風,上圖中的迎風式風力機就是帶尾舵的風力機。順風式風力機勿需任何裝置即可自動對風,稱之為自由偏航。

大中型風力機採用專門的偏航裝置對風,在後面的章節有相關介紹。

風輪除了三葉的還有雙葉的,甚至單葉片的。

在許多農用風力機中採用多葉片結構的風輪。

在風力機的機艙裡主要有發電機、齒輪箱、偏航裝置、風向標、控制櫃等,發電機是風力機產生電能的裝置,由於發電機轉速高,風輪轉速低,風輪需通過齒輪箱增加轉速後才能使發電機以正常轉速工作;控制櫃控制風力機的對風、風輪轉速等;風向標測量風向發出訊號給控制櫃;偏航裝置按控制櫃的訊號推動風力機對風。

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