风力发电机电气图
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1 引言风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。
因此,风能是一种广义的太阳能。
据世界气象组织(WMO )和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW ,是地球上可利用水能的20倍。
中国陆地10m 高度层可利用的风能为2.53亿kW ,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m 高度层可利用的风能是10m 高度层的2倍,风能资源非常丰富。
风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一。
风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水,而且还有风力致热、风帆助航等。
因此,开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力,从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。
在本文中,将对风力发电技术的基本原理和发电机的发展方向进行论述。
1.1 温度、大气压力和空气密度通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压,由下式计算出空气密度。
101325)273(99.352h t +=ρ (1) 式中的ρ是空气密度,H 是当地大气压力,T 是温度(单位是摄氏度)。
从空气密度公式可以看出,空气密度的大小与大气压力、温度有关。
1.2 风能的计算公式空气运动具有动能。
风能是指风所具有的动能。
如果风力发电机叶轮的断面面积为A ,则当风速为V 的风流经叶轮时,单位时间风传递给叶轮的风能为(本论文公式中的物理量除特殊情况说明外均采用国际单位)mv p 21=2 (2) 其中:单位时间质量流量m=ρAV ρAV P 21= 3221AV V ρ= (3) 而风能发电机实际转换的有用功率是:321AV C P e m p w ρηη= (4) 式中的W P 是每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能,即风能功率,单位W ,P C 是叶轮的风能利用系数,m η是齿轮箱和传动系统的机械效率,一般为0.80—0.95,直驱式风力发电机为1.0,e η是发电机效率,一般为0.70—0.98,ρ是空气密度,A 是风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,V 是风速。