叶轮
风电场的风力机通常有２片或３片叶片，叶尖速度50～70ｍ／ｓ，具有这样的叶尖速度，3叶片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮仅降低2～3％效率。甚至可以使用单叶片叶轮，它带有平衡的重锤，其效率又降低一些，通常比2叶片叶轮低6％。尽管叶片少了，自然降低了叶片的费用，但这是有代价的。对于外形很均衡的叶片，叶片少的叶轮转速就要快些，这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。3叶片叶轮上的受力更平衡，轮毂可以简单些，然而2叶片、1叶片叶轮的轮毂通常比较复杂，因为叶片扫过风时，速度是变的，为了限制力的波动，轮毂具有翘翘板的特性。翘翘板的轮毂，叶轮链接在轮毂上，允许叶轮在旋转平面内向后或向前倾斜几度。叶片的摆动运动，在每周旋转中会明显的减少由于阵风和剪切在叶片上产生的载荷。
叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝构成的。对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于５米，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其它特性。对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。
世界上大多数大型风力机的叶片是由GRP制成的。这些叶片大部分是用手工把聚脂树脂敷层，和通常制造船壳、园艺、游戏设施及世界范围内消费品的方法一样。其过程需要很高的技术水平才能得到理想的结果，并且如果人们对重量不太关心的话，比如对于长度小于２０米的叶片，设计也不很复杂。不过有很多很先进的利用GRP的方法，可以减小重量，增加强度，在此就不赘述了。玻璃纤维要较精确的放置，如果把它放在预浸片材中，使用高性能树脂，如控制环氧树脂比例，并在高温下加工处理。当今，出现了简单的手工铺放聚脂，通过认真地选择和放置纤维，为GRP叶片提供了降低成本的途径。
偏航系统
风力机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。
小微型风力机常用尾舵对风，它主要有两部分组成，一是尾翼，装在尾杆上与风轮轴平行或成一定的角度。为了避免尾流的影响，也可将尾翼上翘，装在较高的位置。
中小型风机可用舵轮作为对风装置，其工作原理大致如下：当风向变化时，位于风轮后面两舵轮（其旋转平面与风轮旋转平面相垂直）旋转，并通过一套齿轮传动系统使风轮偏转，当风轮重新对准风向后，舵轮停止转动，对风过程结束。
大中型风力机一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向。偏航系统一般包括感应风向的风向标，偏航电机，偏航行星齿轮减速器，回转体大齿轮等。其工作原理如下：风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。
风机的发电机
所有并网型风力发电机通过三相交流（AC）电机将机械能转化为电能。发电机分为两个主要类型。同步发电机运行的频率与其所连电网的频率完全相同，同步发电机也被称为交流发电机。异步发电机运行时的频率比电网频率稍高，异步发电机常被称为感应发电机。
感应发电机与同步发电机都有一个不旋转的部件被称为定子，这两种电机的定子相似，两种电机的定子都与电网相连，而且都是由叠片铁芯上的三相绕组组成，通电后产生一个以恒定转速旋转的磁场。尽管两种电机有相似的定子，但它们的转子是完全不同的。同步电机中的转子有一个通直流电的绕组，称为励磁绕组，励磁绕组建立一个恒定的磁场锁定定子绕组建立的旋转磁场。因此，转子始终能以一个恒定的与定子磁场和电网频率同步的恒定转速上旋转。在某些设计中，转子磁场是由永磁机产生的，但这对大型发电机来说不常用。
感应电机的转子就不同例如，它是由一个两端都短接的鼠笼形绕组构成。转子与外界没有电的连接，转子电流由转子切割定子旋转磁场的相对运动而产生。如果转子速度完全等于定子转速磁场的速度（与同步发电机一样），这样就没有相对运动，也就没有转子感应电流。因此，
感应发电机总的转速总是比定子旋转磁场速度稍高，其速度差叫滑差，在正常运行期间。它大概为1%。
同步发电机和异步发电机
将机械能转化为电能装置的发电机常用同步励磁发电机、永磁发电机和异步发电机。同步发电机应用非常广泛，在核电、水电、火电等常规电网中所使用的几乎都是同步发电机，在风力发电中同步发电机即可以独立供电又可以并网发电。然而同步发电机在并网时必须要有同期检测装置来比较发电机侧和系统侧的频率、电压、相位，对风力发电机进行调整，使发电机发出电能的频率与系统一致；操作自动电压调压器将发电机电压调整到与系统电压相一致；同时，微调风力机的转速从周期检测盘上监视，使发电机的电压与系统的电压相位相吻合，就在频率、电压、相位同时一臻的瞬间，合上断路器将风力发电机并入系统。同期装置可采用手动同期并网和自同期并网。但总体来说，由于同步发电机造价比较高，同时并网麻烦，故在并网风力发电机中很少采用。
控制监测系统
风力机的运行及保护需要一个全自动控制系统，它必须能控制自动启动，叶片桨距的机械调节装置（在变桨距风力机上）及在正常和非正常情况下停机。除了控制功能，系统也能用于监测以提供运行状态、风速、风向等信息。该系统是以计算机为基础，除了小的风力机，控制及监测还可以远程进行。控制系统具有及格主要功能：
1、顺序控制启动、停机以及报警和运行信号的监测
2、偏航系统的低速闭环控制
3、桨距装置(如果是变桨距风力机)快速闭环控制
4、与风电场控制器或远程计算机的通讯
风机传动系统
叶轮叶片产生的机械能有机舱里的传动系统传递给发电机，它包括一个齿轮箱、离合器和一个能使风力机在停止运行时的紧急情况下复位的刹车系统。齿轮箱用于增加叶轮转速，从20~50转/分到1000~1500转/分，后者是驱动大多数发电机所需的转速。齿轮箱可以是一个简单的平行轴齿轮箱，其中输出轴是不同轴的，或者它也可以是较昂贵的一种，允许输入、输出轴共线，使结构更紧凑。传动系统要按输出功率和最大动态扭矩载荷来设计。由于叶轮功率输出有波动，一些设计者试图通过增加机械适应性和缓冲驱动来控制动态载荷，这对大型的风力发电机来说是非常重要的，因其动态载荷很大，而且感应发电机的缓冲余地比小型风力机的小。
异步发电机
永磁发电机是一种将普通同步发电机的转子改变成永磁结构的发电机，常用的永磁材料有铁氧体（BaFeO）、钐钴5(SmCo)等，永磁发电机一般用于小型风力发电机组中。
异步发电机是指异步电机处于发电的工作状态，从其激励方式有电网电源励磁发电（他励）和并联电容自励发电（自励）两种情况。
1 电网电源励磁发电：是将异步电机接到电网上，电机内的定子绕组产生以同步转速转动的旋转磁场，再用原动机拖动，使转子转速大于同步转速，电网提供的磁力矩的方向必定与转速方向相反，而机械力矩的方向则与转速方向相同，这时就将原动机的机械能转化为电能。在这种情况下，异步电机发出的有功功率向电网输送；同时又消耗电网的无功功率作励磁作用，并供应定子和转子漏磁所消耗的无功功率，因此异步发电机并网发电时，一般要求加无功补偿装置，通常用并列电容器补偿的方式。
２、并联电容器自励发电：并联电容器的连接方式分为星形和三角形两种。励磁电容的接入在发电机利用本身的剩磁发电的过程中，发电机周期性地向电容器充电；同时，电容器也周
期性地通过异步电机的定子绕组放电。这种电容器与绕组组成的交替进行充放电的过程，不断地起到励磁的作用，从而使发电机正常发电。励磁电容分为主励磁电容和辅助励磁电容，主励磁电容是保证空载情况下建立电压所需要的电容，辅助电容则是为了保证接入负载后电压的恒定，防止电压崩溃而设的。
通过上述的分析，异步发电机的起动、并网很方便且便于自动控制、价格低、运行可靠、维修便利、运行效率也较高、因此在风力发电方面并网机组基本上都是采用异步发电机，而同步发电机则常用于独立运行方面。
偏航系统的设计
根据调向力矩的大小，可以进行齿轮传动部分的设计计算。当驱动回转体大齿轮的主动小齿轮的强度不能满足时，可选用两套偏航电机－－－行星齿轮减速器分置于风轮主轮的两侧对称布置，每个电机的容量为总容量的一半。齿轮传动计算可按开式齿轮传动计算，其主要的磨损形式是齿面磨损失效，如调向力矩较大，除按照弯曲强度计算之外，应计算齿面接触强度。
值得注意的是，大多数风机的发电机输出功率的同轴电缆在风力机偏航时一同旋转，为了防止偏航超出而引起的电缆旋转，应该设置解缆装置，并增加扭缆传感器以监视电缆的扭转状态。位于下风向布重的风轮，能够自动找正风向。在总体布置时应考虑塔架前面的重量略重一些，这样在风机运行时平衡就会好一些。
电机的切换
根据风速决定是选择小发电机并网发电，还是选择大发电机空转，若风速低于8米/秒，则小发电机并网运行且风机运行状态切换到“投入G2”。如果风速高于8米/秒，则选择“空转G1”运行状态。
投入G2：
小发电机接触器闭合，发电机并网电流由可控硅控制到350A。一旦投入过程完成，可控硅切除，风机切换到“运行G2”状态。
风电投入小发电机发电，如果平均输出功率在某一单位时间内太低，这是小发电机断开且风机切换到“等待重新支转”的状态。如果平均输出功率超过了限定值110KW，则小发电机切除，风机运行状态切换到“G1空转”。
G1空转：
风机等待风速达到投入大电机的风速，一旦达到这个风速则风机就切换到“投入G1”状态。
投入G1：
大发电机的接触接通。发电机的并网电流由可控硅将其限定在350A。投入过程一结束，可控硅切除，风机切换到“运行G1”状态。
运行G1
风机的大电机投入发电，如果功率输出在一定的时间内少于限定值80KW，大发电机切除，风机的运行状态切换到“切换G11-G12”状态。
切换G1-G2
大发电机的接触器切除小发电机的接触器接通，可控硅将发电机的电流限定到700A，一旦投入过程完成，可控硅切除，风机转为“运转G2”状态。
等待再投入
如果小发电机的出力小于限定值，则此运行状态动作。此状态下，小发电机的接触器被切除，如果风速有效，风机就切换到“投入G2”状态，如果风速低于限定值，风机将切换到“空转G2”状态。
风机工作状态之间转变
风机工作状态之间转变
说明各种工作状态之间是如何实现转换的。
提高工作状态层次只能一层一层地上升，而要降低工作状态层次可以是一层或多层。这种工作状态之间转变方法是基本的控制策略，它主要出发点是确保机组的安全运行。如果风力发电机组的工作状态要往更高层次转化，必须一层一层往上升，用这种过程确定系统的每个故障是否被检测。当系统在状态转变过程中检测到故障，则自动进入停机状态。
当系统在运行状态中检测到故障，并且这种故障是致命的，那么工作状态不得不从运行直接到紧停，这可以立即实现而不需要通过暂停和停止。
下面我们进一步说明当工作状态转换时，系统是如何动作的。
1．工作状态层次上升
紧停→停机
如果停机状态的条件满足，则：
1)关闭紧停电路；
2)建立液压工作压力；
3)松开机械刹车。
停机→暂停
如果暂停的条件满足，则，
1)起动偏航系统；
2)对变桨距风力发电机组，接通变桨距系统压力阀。
暂停→运行
如果运行的条件满足，则：
1)核对风力发电机组是否处于上风向；
2)叶尖阻尼板回收或变桨距系统投入工作；
3)根据所测转速，发电机是否可以切人电网。
2．工作状态层次下降
工作状态层次下降包括3种情况：
(1)紧急停机。紧急停机也包含了3种情况，即：停止→紧停；暂停→紧停；运行→紧停。其主要控制指令为：
1)打开紧停电路；
2)置所有输出信号于无效；
3)机械刹车作用；
4)逻辑电路复位。
(2)停机。停机操作包含了两种情况，即：暂停→停机；运行→停机。
暂停→停机
1)停止自动调向；
2)打开气动刹车或变桨距机构回油阀(使失压)。
运行→停机
1)变桨距系统停止自动调节；
2)打开气动刹车或变桨距机构回油阀(使失压)；
3)发电机脱网。
(3)暂停。
1)如果发电机并网，调节功率降到。后通过晶闸管切出发电机；
2)如果发电机没有并入电网，则降低风轮转速至0。
(三)故障处理
工作状态转换过程实际上还包含着一个重要的内容：当故障发生时，风力发电机组将自动地从较高的工作状态转换到较低的工作状态。故障处理实际上是针对风力发电机组从某一工作状态转换到较低的状态层次可能产生的问题，因此检测的范围是限定的。
为了便于介绍安全措施和对发生的每个故障类型处理，我们给每个故障定义如下信息：
1)故障名称；
2)故障被检测的描述；
3)当故障存在或没有恢复时工作状态层次；
4)故障复位情况(能自动或手动复位，在机上或远程控制复位)。
(1)故障检测。控制系统设在顶部和地面的处理器都能够扫描传感器信号以检测故障，故障由故障处理器分类，每次只能有一个故障通过，只有能够引起机组从较高工作状态转入较低工作状态的故障才能通过。
(2)故障记录。故障处理器将故障存储在运行记录表和报警表中。
(3)对故障的反应。对故障的反应应是以下三种情况之一：
1)降为暂停状态；
2)降为停机状态；
3)降为紧急停机状态。
4)故障处理后的重新起动。在故障已被接受之前，工作状态层不可能任意上升。故障被接受的方式如下：
如果外部条件良好，一此外部原因引起的故障状态可能自动复位。一般故障可以通过远程控制复位，如果操作者发现该故障可接受并允许起动风力发电机组，他可以复位故障。有些故障是致命的，不允许自动复位或远程控制复位，必须有工作人员到机组工作现场检查，这些故障必须在风力发电机组内的控制面板上得到复位。故障状态被自动复位后10min将自动重新起动。但一天发生次数应有限定，并记录显示在控制面板上。
如果控制器出错可通过自检(WATCHDOG)重新起动。
国电电力宁波穿山风电场 风电基础知识考试题（卷1） 一、填空题（每题1分共10分） 1、风力发电机开始发电时，轮毂高度处的最低风速叫。 2、严格按照制造厂家提供的维护日期表对风力发电机组进行的预防性维护是。 3、凡采用保护接零的供电系统，其中性点接地电阻不得超过。 4、在风力发电机电源线上，并联电容器的目的是为了。 5、风轮的叶尖速比是风轮的和设计风速之比。 6、风力发电机组的偏航系统的主要作用是与其控制系统配合，使风电机的风轮在正常情况下处于。 7、风电场生产必须坚持的原则。 8、是风电场选址必须考虑的重要因素之一。 9、风力发电机的是表示风力发电机的净电输出功率和轮毂高度处风速的函数关系。 10、滚动轴承如果油脂过满，会。 二、判断题（每题1分共20分） 1、风的功率是一段时间内测的能量。（） 2、风能的功率与空气密度成正比。（） 3、风力发电机的接地电阻应每年测试一次。（） 4、风力发电机产生的功率是随时间变化的。（） 5、风力发电机叶轮在切入风速前开始旋转。（） 6、大力发展风力发电机有助于减轻温室效应。（） 7、风力发电机的功率曲线是表示风力发电机的净电输出功率和轮毂高度处风速的函数关系。（） 8、风能利用系数是衡量一台风力发电机从风中吸收能量的百分率。（） 9、风轮确定后它所吸收能量它所吸收能量的多少主要取决于空气速度的变化情况。（） 10、风力发电机组的平均功率和额定功率一样。（） 11、叶轮应始终在下风向。（） 12、平均风速就是给定时间内瞬时风速的平均值。（） 13、平均风速是正对特别时期给出的。（） 14、风力发电机会对无线电和电视接收产生一定的干扰。（） 15、风电场投资成本随发电量而变化。（） 16、风力发电机将影响配电电网的电压。（） 17、拆卸风力发电机组制动装置前应先切断液压、机械与电气的连接。（） 18、沿叶片径向的攻角变化与叶轮角速度无关。（） 19、变桨距叶轮叶片的设计目标主要是为防止气流分离。（） 20、拆卸风力发电机制动装置前应先切断液压、机械与电气的连接。（） 三、选择题（每题1分共15分） 1、风能的大小与风速的成正比。 A、平方； B、立方； C、四次方； D、五次方。 2、风能是属于的转化形式。 A、太阳能； B、潮汐能； C、生物质能； D、其他能源。 3、在正常工作条件下，风力发电机组的设计要达到的最大连续输出功率叫。 A、平均功率； B、最大功率； C、最小功率； D、额定功率。 4、风力发电机开始发电时，轮毂高度处的最低风速叫。
风力发电 把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。 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，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。 风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵） 风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同） 由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。 铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。 发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。 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。 一般说来，三级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速为每秒9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒6米时，只有16千瓦；而风速每秒5米时，仅为9.5千瓦。可见风力愈大，经济效益也愈大。 在我国，现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。 我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区，发展风力发电是很有前途的。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约 2.53亿千瓦。2009年，中国（不含台湾地区）新增风电机组10129台，容量13803.2MW，同比增长124%；累计安装风电机组21581台，容量25805.3MW。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，根据《风能世界》杂志发布，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15% 风力发电的输出
风力发电基础知识 叶轮 风电场的风力机通常有２片或３片叶片，叶尖速度50～70ｍ／ｓ，具有这样的叶尖速度，3叶片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮仅降低2～3％效率。甚至可以使用单叶片叶轮，它带有平衡的重锤，其效率又降低一些，通常比2叶片叶轮低6％。尽管叶片少了，自然降低了叶片的费用，但这是有代价的。对于外形很均衡的叶片，叶片少的叶轮转速就要快些，这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。3叶片叶轮上的受力更平衡，轮毂可以简单些，然而2叶片、1叶片叶轮的轮毂通常比较复杂，因为叶片扫过风时，速度是变的，为了限制力的波动，轮毂具有翘翘板的特性。翘翘板的轮毂，叶轮链接在轮毂上，允许叶轮在旋转平面内向后或向前倾斜几度。叶片的摆动运动，在每周旋转中会明显的减少由于阵风和剪切在叶片上产生的载荷。 叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝构成的。对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于５米，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其它特性。对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。 世界上大多数大型风力机的叶片是由GRP制成的。这些叶片大部分是用手工把聚脂树脂敷层，和通常制造船壳、园艺、游戏设施及世界范围内消费品的方法一样。其过程需要很高的技术水平才能得到理想的结果，并且如果人们对重量不太关心的话，比如对于长度小于２０米的叶片，设计也不很复杂。不过有很多很先进的利用GRP的方法，可以减小重量，增加强度，在此就不赘述了。玻璃纤维要较精确的放置，如果把它放在预浸片材中，使用高性能树脂，如控制环氧树脂比例，并在高温下加工处理。当今，出现了简单的手工铺放聚脂，通过认真地选择和放置纤维，为GRP叶片提供了降低成本的途径。 偏航系统 风力机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。 小微型风力机常用尾舵对风，它主要有两部分组成，一是尾翼，装在尾杆上与风轮轴平行或成一定的角度。为了避免尾流的影响，也可将尾翼上翘，装在较高的位置。 中小型风机可用舵轮作为对风装置，其工作原理大致如下：当风向变化时，位于风轮后面两舵轮（其旋转平面与风轮旋转平面相垂直）旋转，并通过一套齿轮传动系统使风轮偏转，当风轮重新对准风向后，舵轮停止转动，对风过程结束。 大中型风力机一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向。偏航系统一般包括感应风向的风向标，偏航电机，偏航行星齿轮减速器，回转体大齿轮等。其工作原理如下： 风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。 风机的发电机 所有并网型风力发电机通过三相交流（AC）电机将机械能转化为电能。发电机分为两个主要类型。同步发电机运行的频率与其所连电网的频率完全相同，同步发电机也被称为交流发电机。异步发电机运行时的频率比电网频率稍高，异步发电机常被称为感应发电机。 感应发电机与同步发电机都有一个不旋转的部件被称为定子，这两种电机的定子相似，两种电机的定子都与电网相连，而且都是由叠片铁芯上的三相绕组组成，通电后产生一个以恒定转速旋转的磁场。尽管两种电机有相似的定子，但它们的转子是完全不同的。同步电机中的转子有一个通直流电的绕组，称为励磁绕组，励磁绕组建立一个恒定的磁场锁定定子绕组建立的旋转磁场。因此，转子始终能以一个恒定的与定子磁场和电网频率同步的恒定转速上旋转。在某些设计中，转子磁场是由永磁机产生的，但这对大型发电机来说不常用。 感应电机的转子就不同例如，它是由一个两端都短接的鼠笼形绕组构成。转子与外界没有
——莫西整理于2014/10/28 1. 【发展】 2006年风电轴承主要依赖进口。 2010年国产轴承逐渐规模化，偏航轴承和变桨轴承价格大幅度降低。 主轴轴承和增速器轴承技术含量高，国内在研发阶段 2015年风电超核电成为第三大主力电源 2. 【分类】 风电轴承大致分为偏航轴承、变桨轴承、传动系统轴承（主轴和变速箱轴承）、发动机轴承 每台发动机主要包含偏航轴承*1、变桨轴承*3、主轴轴承*2、变速箱轴承*15、发动机轴承*2 根据抗风能力和工作环境对风电机组进行分级（IEC61400标准）
叶片：叶片根部是一个法兰，与回转轴承连接，实现变桨过程。 【变桨轴承】：1）液压驱动 2）电机经减速驱动 电信号传递易实现，所以大部分容易采用电机驱动。 轴承+驱动装置（电机+减速器）蓄电池+逆变器，变桨速度16°/S 【轮毂】 轮毂为球铁件，安装与主轴上，用于特定风场调整叶片初始安装角度。 3. 【变桨系统的作用】 变桨系统的作用是当风速过高或过低时，通过调整桨叶节距，改变气流对叶片攻角，从而改变风电机组获得的空气动力转矩，使功率输出保持稳定 【偏航系统的作用】 1）使风轮跟踪变化稳定的风向
2）当风力发电机组由于偏航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解缆 4. 【研讨】 ①风电齿轮输入轴转速在10-20转/分钟，导致支撑轴承的油膜难以形成， 油膜的作用是在轴承运转时分开两个金属接触面，避免金属与金属直接发生接触。 电机轴承故障原因多为轴承润滑不足造成磨损、螺栓松动引起轴承移位、安装不当引起轴承变形。 ②偏航和变桨轴承要承受很大的倾覆力矩，且部分裸露在外，易受沙尘、水雾、冰冻等污染侵害，因此，要进行满足整个使用寿命期的表面防腐处理。同样重要的还有防止轴承内部润滑脂泄漏、外界杂质侵入的密封技术。 ③偏航和变桨轴承要承受不定风力所产生的冲击载荷，具有间歇工作，启停较为频繁，传递扭矩较大，传动比高的特点。因此，偏航轴承要求小游隙；变桨轴承与偏航轴承相比，由于承受的冲击载荷更大，由叶片传递的振动也大，所以要求为零游隙或小负游隙，以减小滚动工作面的微动磨损。 ④偏航和变桨轴承不完全旋转的特点使得轴承的内、外圈在很小的角度范围内摆动，因此其滚动体不是沿整个滚道滚动，而是摇动，即只移动很小的距离，一直是同一部分的滚动体受载荷的作用。
一、填空题 ★1、风力发电机开始发电时，轮毂高度处的最低风速叫。（切入风速） ★2、严格按照制造厂家提供的维护日期表对风力发电机组进行的预防性维护是。（定期维护） ★3、禁止一人爬梯或在塔内工作，为安全起见应至少有人工作。（两） ★4、是设在水平轴风力发电机组顶部内装有传动和其他装置的机壳。（机舱） ★5、风能的大小与风速的成正比。（立方） ★6、风力发电机达到额定功率输出时规定的风速叫。（额定风速） ★7、叶轮旋转时叶尖运动所生成圆的投影面积称为。（扫掠面积） ★8、风力发电机的接地电阻应每年测试次。（一） ★9、风力发电机年度维护计划应维护一次。（每年） ★★10、凡采用保护接零的供电系统，其中性点接地电阻不得超过。（4欧） ★★11、在风力发电机电源线上，并联电容器的目的是为了。（提高功率因素） ★★12、风轮的叶尖速比是风轮的和设计风速之比。（叶尖速度） ★★13、风力发电机组的偏航系统的主要作用是与其控制系统配合，使风电机的风轮在正常情况下处于。（迎风状态） ★★14、风电场生产必须坚持的原则。（安全第一，预防为主） ★★15、是风电场选址必须考虑的重要因素之一。（风况） ★★16、风力发电机的是表示风力发电机的净电输出功率和轮毂高度处风速的函数关系。（功率曲线） ★★17、风力发电机组投运后，一般在后进行首次维护。（三个月） ★★18、瞬时风速的最大值称为。（极大风速） ★★19、正常工作条件下，风力发电机组输出的最高净电功率称为。（最大功率） ★★20、在国家标准中规定，使用“downwind”来表示。（主风方向） ★★21、在国家标准中规定，使用“pitch angle”来表示。(桨距角) ★★22、在国家标准中规定，使用“wind turbine”来表示。（风力机） ★★23、风力发电机组在调试时首先应检查回路。（相序） ★★24、在风力发电机组中通常在高速轴端选用连轴器。（弹性） ★★25、在某一期间内，风力发电机组的实际发电量与理论发电量的比值，叫做风力发电机组的。（容量系数） ★★26、齿轮箱的润滑有飞溅和润滑。（强制） ★★27、大气环流主要由两种自然现象引起的和。（太阳辐射地球自转） ★★28、粘度指数反映了油的粘度随变化的特性。（温度） ★★29、在打开紧急逃生孔门之前，在逃生孔附近或者机舱外的位置工作时，操作人员必须用安全系索将自己固定到至少个可靠的固定点上。（1） ★★30、进行风电机螺栓工作时我们应怎样进行紧固。（对角） ★★31、变频器按照主电路工作方式分类，可以分为变频器和变频器。(电压型电流型) ★★32、SL1500风力发电机组安全系统采用级的安全链。（12） ★★33、粘度指数反映了油的粘度随变化的特性。（温度） ★★34、吊装时螺栓喷涂二硫化钼的作用是。（润滑） ★★35、速度编码器安装在滑环盖的末端，用于监控发电机的。（转速） ★★36、风电场运行管理工作的主要任务就是提高和供电可靠性。（设备可利用率） ★★37、风力发电机组最重要的参数是和。（风轮直径额定功率）
1、请阐述风的测量及自动测风系统的主要组成部分 答，风的测量包括风向和风速测量。风向测量是指测量风的走向，风速测量是测量单位时间内空气在水平方向所移动的距离。自动测风系统主要由六部分组成。即传感器，主机，数据存储装置，电源，安全与保护装置。传感器分风速传感器，风向传感器，温度传感器，气压传感器，输出信息为频率或模拟信号。主机利用微处理器对传感器发送的信号进行采集，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。 2、试述风力发电机组巡视检查的主要内容，重点和目的 答，风力发电机组巡视检查工作主要内容包括，机组在运行中有无异常声响。叶轮及运行的状态，偏航系统是否正常，塔架外表有无油迹污染等。巡视过程中要根据设备近期的实际情况有针对性地重点检查，1故障处理后重新投运的机组；2起停频繁的机组；3负荷重，温度偏高的机组，4带病运行的机组，5新投入运行的机组，若发现故障隐患，则应及时报告和处理，查明原因，从而达到避免事故发生，减少经济损失的目的，同时要做好相应的巡视检查记录进行备案 3、风力发电机组因异常情况需要立即停机应如何进行操作？ 答，操作顺序是，1，利用主控计算机遥控停机，2遥控停机无效时，则就地按正常停机按钮停机，3当正常按钮仍无效时，拉开几力发电机组主开关或连接此台机组的线路断路器，之后疏散现场人员做好秘要的安全措施，避免事故范围扩大。 4、试述风务发电机组手动启动和停机的操作方式有哪些 答，1，主控室操作。在主控室操作计算机启动键和停机键。2，就地操作，断开遥控操作开关，在风电机组的控制盘上，操作启动或停机按钮，操作后再合上遥控开关。3远程操作，在远程终端上操作启动键和停机键。4机舱上操作。在机舱的控制盘上操作启动键或停机键，但机舱上操作权限于调试时使用。 5、什么是图标，图标的主要内容包括哪些 答，图标又称标题栏，一般在图样的右下角，其内容主要包括，图名，图号，工程名称，设计单位，设计，制图，描图者，审批及批准者，以及比例，单位，日期等。 6、试述电气图的主要特点 答，电气图的特点主要有，1其主要表达形式是简图，。2其主要表达内容是元件和连接线，3电气图中的元件都是按正常状态绘制的，5电气图往往与主体工程及其他配套工程的图有密切关联 7、电工测量仪表有哪几方面的作用 答，1反映电力装置的运行参数，监测电力装置回路的运行状况，2计量一次系统消耗的电能，3保证一次系统安全，可靠，优质和经济合理的运行。 8、为什么三相照明负载要采用三相四线制，假若中线断开时，将有什么问题出现 答，三相照明负载属于不对称负载，且它的额定电压均为相电压。采用三相四线制，有中线是为了各相负载电压对称，使其正常安全工作，若中线断开，则各相电压不对称，有的相电压低于额定值，不能正常工作，有的相电压则高于额定电压，将损坏负载。 9、在三相全控桥整流装置中，若改变电网电源进线程序，则可能会出现什么情况 答，电路工作不正常，直流输出电压波形不规则，不稳定，缺相，移相等，调节控制不能进行。 10、试述低压保护的种类及其基本概述。 答，低压保护一般分为；短路保护，过负荷保护和漏电保护（即触电保护，接地保护）三种，短路保护是由熔断
. 风电前期知识题库、什么是风的玫瑰图？1在风答：它是根据地面风的观测结果，表示不同风向相对频率的星形图解。 有时也用这种图表示不同方向的风速和风资源分析中，用得最多的风向玫瑰图，能的多少。 风向风速玫瑰图、测风有哪些项目？2答：按照“风电场风能资源测量方法” 标准规定，风电场风的测量包括：逐时10分钟平均风速、每日极大风速、风 的湍流强度、风向等。、根据项目核准要求风电设备国产化率应达到多少？3 ％。
答：70 4、什么是风电场宏观选址？通过对若干场址的风能资是在一个较大的 地区内，答：即风电场场址选择。开发策略开发价值、确定风电场的建设地点、源和其它建设条件的分析和比较，和开发步骤的过程，是企业能否通过开发风电场获取经济利益的关键。. . 、风电场宏观选址的基本原则？5 1）符合国家产业政策和风电发展规划 2）风能资源丰富、风能质量好 3）满足并网要求 4）具备交通运输和施工安装条件 5）保证工程安全）满足环境保护要求6 ）进行项目初步经济性评估7 6、 影响风电场宏观选址的主要因素并拟定场址：风电场宏观选址，要结合以下因素对候选风电场进行综合评估，工土地征用与土地利用规划、风能资源及相关气候条件、地形和交通运输条件、程地质、接入系统、环境保护、是否压覆重要矿藏， 是否列入规划以及影响风电场建设的其他因素。 7、宏观选址对风能资源的基本条件是什么？，风功率密答：风能资源丰富，风能质量好。年平均风速一般应大于5m/s㎡。尽量有稳定的盛行风向，以利于机组布置。风速的日变度一般应大于150W/化和季节变化较小，降低对电网的冲击。垂直风剪切较小，以利于机组的运行，减少机组故障。湍流强度较小，尽量减轻机组的振动、磨损，延长机组寿命。湍，建风电场就要特别慎重。选机型时要和厂家充分交流，看机0.25流强度超过组是否能够承受。 8、什么是湍流强度？ 湍流强度是指风速、风向及其垂直分量的迅速扰动或不规律性，是重要的风. . 况特征值，是风机选型的依据之一。湍流很大程度上取决于环境的粗糙度、地层稳定性和障碍物 9、什么是风切变指数？ 答：是近地面风速随高度变化的一个指标，风切变指数随高度增加越快，增加塔架高度所获得的能量增量越多。采用高塔架定就没必要使用过高的塔架。各测风 塔不同高度实测风切变指数计算结;二各测风塔风切变指数的差异反映其所在区域地形、地貌、海拔高度等立 10、什么是风电场微观选址？
第一章风能及风能资源 一．风的成因 风是环绕地球大气层中的空气流动．流动的空气所具有的能量，也就是风所具有的动能，就称为风能．从广义太阳能的观点看，风能是由太阳能转化而来的．来自太阳能的辐射能不断地传送到地球表面周围，因受太阳照射而受热的情况不同，地球表面各处产生了温差，因而产生气压差，由此形成了空气的流动．因此，可以说是太阳把能量以热能的形式传到地球而后又转换成风能的． 二风的风类 大气环流――地球表面的大气环流是由于太阳辐射及地球自转而引起的．在赤道上，太阳垂直照射，地面受热很强：而在地球两极地区，太阳是倾斜照射的，地面受热则较弱，热空气较冷空气轻，就造成在赤道附近热空气向空间上升，并通过大气层上部流向两极；两极地区的冷空气则流向赤道．由于地球本身自西向东旋转的结果，这种大气环流在北半球产生了东北风，在南半球则产生了东南风，分别称为东北信风和东南信风. 海陆风――沿海地球陆地同海上所形成的风向交替的海风与陆风，它们是由于昼夜之间温度变化而造成的．在白日，陆地上接受的太阳辐射热量较海水要强，因而陆地上的空气受热向上流动，而海洋面上的空气较冷，较冷的空气则自海洋流向沿岸陆地，这样就形成了海风；在夜间，陆地上的空气比海洋上的空气冷却要快，这样就造成海洋上的空气上升，而陆地上较冷的空气沿地面流向海洋，形成了陆风. 山谷风――山岳地区在一昼夜间风向交替的山风（或称山岳风）与谷风（或称平原风）．谷风的产生是由于日间太阳照射使山坡上的空气温度升高，热空气上升，而地势地处的冷空气则自山谷向上流动，这就形成了谷风；到了夜晚，空气中的热量向高空散发，高空中的空气密度增大，空气则沿山坡向下流动，这就形成了山风． 第二章风的描述 如上所述，风是由于空气的流动而形成的，因此可被看做是向量，包括空气流动的速度及流动的方向两个要素，也即是风速和风向．对于人类来说，风是最熟悉的自然现象之一，风速与风向在不同的时间（每日每月每年）都有一定的周期性变化．为了估算某一地域的风能资源，必须测量出每日、每月、每年的风速及风向数据，了解其变化的情况。 （一）风速 空气在单位时间内所流过的距离称为风速，通常以米／秒作为计量单位。风速是不稳定的随机量，，甚至在很短的时间内也有很大的变化。目前国际上对于风力状况进行分析并作为计算风能资源的基本依据是每小时的平均风速．每小时平均风速值可以通过以下方式测算得出： 1．将每小时内测的瞬时风速取平均值； 2．将每小时最后十分钟内测定的风速取平均值作为每小时的平均风速值（世界气象组织规定采用此法）； 3．将每小时内几个瞬间量测的风速值取平均值． 我国气象台站给出的每小时平均风速值是按第二钟方式测定的，采用上述后两种方式测量风速时，最大风速度是不可能得到的． 以每小时平均风速值为基础可以计算得出每日、每月、每年的平均风速值，既： 日平均风速值：一个月中各日风速值的平均值； 年平均风速值：一年中各月风速值的平均值。 （二）风向
风电前期知识题库 1、什么是风的玫瑰图？ 答：它是根据地面风的观测结果，表示不同风向相对频率的星形图解。在风资源分析中，用得最多的风向玫瑰图，有时也用这种图表示不同方向的风速和风能的多少。 风向风速玫瑰图 2、测风有哪些项目？ 答：按照“风电场风能资源测量方法”标准规定，风电场风的测量包括：逐时10分钟平均风速、每日极大风速、风的湍流强度、风向等。 3、根据项目核准要求风电设备国产化率应达到多少？ 答：70％。 4、什么是风电场宏观选址？ 答：即风电场场址选择。是在一个较大的地区内，通过对若干场址的风能资源和其它建设条件的分析和比较，确定风电场的建设地点、开发价值、开发策略和开发步骤的过程，是企业能否通过开发风电场获取经济利益的关键。 5、风电场宏观选址的基本原则？ 1）符合国家产业政策和风电发展规划 2）风能资源丰富、风能质量好 3）满足并网要求 4）具备交通运输和施工安装条件
5）保证工程安全 6）满足环境保护要求 7）进行项目初步经济性评估 6、影响风电场宏观选址的主要因素 风电场宏观选址，要结合以下因素对候选风电场进行综合评估，并拟定场址：风能资源及相关气候条件、地形和交通运输条件、土地征用与土地利用规划、工程地质、接入系统、环境保护、是否压覆重要矿藏，是否列入规划以及影响风电场建设的其他因素。 7、宏观选址对风能资源的基本条件是什么？ 答：风能资源丰富，风能质量好。年平均风速一般应大于5m/s，风功率密度一般应大于150W/㎡。尽量有稳定的盛行风向，以利于机组布置。风速的日变化和季节变化较小，降低对电网的冲击。垂直风剪切较小，以利于机组的运行，减少机组故障。湍流强度较小，尽量减轻机组的振动、磨损，延长机组寿命。湍流强度超过0.25，建风电场就要特别慎重。选机型时要和厂家充分交流，看机组是否能够承受。 8、什么是湍流强度？ 湍流强度是指风速、风向及其垂直分量的迅速扰动或不规律性，是重要的风况特征值，是风机选型的依据之一。湍流很大程度上取决于环境的粗糙度、地层稳定性和障碍物 9、什么是风切变指数？ 答：是近地面风速随高度变化的一个指标，风切变指数随高度增加越快，增加塔架高度所获得的能量增量越多。采用高塔架定就没必要使用过高的塔架。各测风塔不同高度实测风切变指数计算结;二各测风塔风切变指数的差异反映其所在区域地形、地貌、海拔高度等立 10、什么是风电场微观选址？ 答：风电场微观选址即风电机组位置的选择。通过对若干方案的技术经济比较，确定风电场风电机组的布置方案，确定每个风机的具体坐标，使风电场获得较好的发电量。 11、风机布置行列的基本原则？
叶轮 风电场的风力机通常有２片或３片叶片，叶尖速度50～70ｍ／ｓ，具有这样的叶尖速度，3叶片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮仅降低2～3％效率。甚至可以使用单叶片叶轮，它带有平衡的重锤，其效率又降低一些，通常比2叶片叶轮低6％。尽管叶片少了，自然降低了叶片的费用，但这是有代价的。对于外形很均衡的叶片，叶片少的叶轮转速就要快些，这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。3叶片叶轮上的受力更平衡，轮毂可以简单些，然而2叶片、1叶片叶轮的轮毂通常比较复杂，因为叶片扫过风时，速度是变的，为了限制力的波动，轮毂具有翘翘板的特性。翘翘板的轮毂，叶轮链接在轮毂上，允许叶轮在旋转平面内向后或向前倾斜几度。叶片的摆动运动，在每周旋转中会明显的减少由于阵风和剪切在叶片上产生的载荷。 叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝构成的。对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于５米，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其它特性。对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。 世界上大多数大型风力机的叶片是由GRP制成的。这些叶片大部分是用手工把聚脂树脂敷层，和通常制造船壳、园艺、游戏设施及世界范围内消费品的方法一样。其过程需要很高的技术水平才能得到理想的结果，并且如果人们对重量不太关心的话，比如对于长度小于２０米的叶片，设计也不很复杂。不过有很多很先进的利用GRP的方法，可以减小重量，增加强度，在此就不赘述了。玻璃纤维要较精确的放置，如果把它放在预浸片材中，使用高性能树脂，如控制环氧树脂比例，并在高温下加工处理。当今，出现了简单的手工铺放聚脂，通过认真地选择和放置纤维，为GRP叶片提供了降低成本的途径。 偏航系统 风力机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。