风是由于空气的流动而产生
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风的力量小实验原理
风是由大气中空气的流动引起的。
空气流动起来时会产生压力差,低压区的空气会流向高压区,形成风。
风的力量可以通过以下实验来展示:
1. 风车实验:在风的作用下,风车的叶片会转动。
这是因为风吹过风车叶片时,风的流动导致了叶片两侧的压力差,使叶片转动起来。
2. 空气背压实验:将一个吸管插入一杯水中,然后在吸管的另一端吹气。
吹气时,实验者会感觉到在吸管内产生了一股阻力或阻碍气流通过的力。
这是因为吹气增加了吸管内的空气压力,而空气在吸管和杯底之间形成了背压。
3. 帆船实验:当帆船船帆面对于风的方向时,风的力量会推动船帆,使帆船前进。
这是因为风通过船帆后形成了低压区,船帆前的高压区将船帆推向低压区,推动整个帆船前进。
总之,风的力量是由空气流动产生的压力差引起的,可以产生推动物体、使物体转动等效果。
解释什么是风?
风是大气中空气流动的一种现象。
它是由空气的不平衡分布和
温度差异引起的。
当气温差异较大时,空气会从高温区域流向低温
区域,形成气流。
这种气流就是风。
风有不同的来源和性质。
地球的旋转和太阳的照射是主要的风
的来源。
地球旋转产生的离心力导致空气流动,形成全球范围内的
大气环流。
太阳辐射能量也会使气体加热,产生温度差异,进而引
起风的产生。
风具有不同的强度和方向。
根据风的强度,可以将其分为微风、轻风、中风和强风等级。
而根据风的方向,通常用八方位(东、南、西、北、东南、西南、西北、东北)来表示。
不同的地区和季节会
有不同的主要风向,如季风等。
风对人类和自然环境都具有重要的影响。
风可以调节气温,将
热量从热带地区传递到极地地区;风还可以传播花粉、种子和气溶
胶等物质;风还对水体产生影响,如形成波浪、海浪和海浪。
此外,风还用于发电和航海等方面。
总而言之,风是大气中空气流动的现象,由空气的不平衡分布和温度差异引起。
它具有不同的来源、强度和方向,对人类和自然环境都有重要的影响。
空气是一种流动的气体,它可以在许多情况下展示出流动的特性。
以下是一些空气流动的例子:
1. 风:风是由空气的流动引起的自然现象。
当地面或大气中存在温度差异时,空气会产生压力差,从高压区向低压区流动,形成风。
2. 通风系统:通风系统通过调节和循环空气,使室内空气保持新鲜和舒适。
空调、风扇和通风设备等都能够引导空气流动,实现室内空气的循环和净化。
3. 呼吸:当我们呼吸时,空气会进入我们的肺部进行气体交换。
通过肺部的呼吸运动,空气在我们的呼吸系统中流动。
4. 烟囱效应:烟囱效应是指烟囱内外温度差引起的空气流动现象。
当烟囱内部被加热时,烟气会上升并排放到室外,此时,周围的冷空气会进入烟囱底部,形成空气的流动。
5. 气象现象:气象现象中的空气流动包括气旋、暴风雨、台风等。
这些天气现象是由大气中不同区域的空气流动引起的。
这些都是空气流动的例子,展示了空气作为一种流动的气体的特性。
空气流动对于环境的循环、气象变化和人类生活都具有重要意义。
风是如何形成风的形成乃是空气流动的结果。
如果给风下一个简单的定义,可以这样说:空气在水平方向上的流动就叫做风。
风是由于空气受热或受冷而导致的从一个地方向另一个地方产生移动的结果。
地球上任何地方都在吸收太阳的热量,但是由于地面每个部位受热的不均匀性,空气的冷暖程度就不一样,于是,暖空气膨胀变轻后上升;冷空气冷却变重后下降,这样冷暖空气便产生流动,形成了风。
风就是水平运动的空气,空气产生运动,主要就是由于地球上各纬度所拒绝接受的太阳辐射强度相同而构成的。
在赤道和低纬度地区,太阳高度角小,日照时间短,太阳辐射强度弱,地面和大气拒绝接受的热量多、温度较低;再高纬度地区太阳高度角小,日照时间长,地面和大气拒绝接受的热量大,温度高。
这种高纬度与低纬度之间的温度差异,构成了南北之间的气压梯度,并使空气并作水平运动,风应沿水平气压梯度方向吹起,即为横向与等压线从高压向扰动吹起。
地球在自转,使空气水平运动发生偏向的力,称为地转偏向力,这种力使北半球气流向右偏转,南半球向右偏转,所以地球大气运动除受气压梯度力外,还要受地转偏向里的影响。
大气真实运动是这两力综合影响的结果。
实际上,地面风不仅受这两个力的支配,而且在很大程度上受海洋、地形的影响,山隘和海峡能改变气流运动的方向,还能使风速增大,而丘陵、山地却磨擦大使风速减少,孤立山峰却因海拔高使风速增大。
因此,风向和风速的时空分布较为复杂。
在存有海陆差异对气流运动的影响,在冬季,大陆比海洋热,大陆气压比海洋高风从大陆吹起向海洋。
夏季恰好相反,大陆比海洋热,风从海洋吹起向内陆。
这种随其季节切换的风,我们称作季风。
所谓的海陆风也是白昼时,大陆上的气流受热膨胀上升至高空流向海洋,到海洋上空冷却下沉,在近地层海洋上的气流吹向大陆,补偿大陆的上升气流,低层风从海洋吹向大陆称为海风,夜间冬季时,情况相反,低层风从大陆吹向海洋,称为陆风。
在山区由于热力原因引发的白天由谷地吹起向平原或山坡,夜间由平原或山坡吹起向,前者称作谷风,后者称作山风。
第四单元填空第14课1.柳树枝条在风中飘荡,湖面被风吹起了波浪……这都是由于(风)的存在。
2.风是由于(空气的流动)形成的。
3.空气变热后会(上升),周围的(冷空气)补充过来,从而形成了(风)第15课1.表示空气的(冷热程度)的物理量叫作气温,(温度计)是测量气温的工具。
2.同一地点不同时刻,在一天内的气温是(不一样)的。
3.在测量时,要仔细观察气温计的(量程)与(刻度)。
4.同一时间不同环境中的气温是(不一样)的。
通常测量气温需要在(通风)、(无阳光直射)的草地上方,气温计离地面约米。
5.观测气温的活动步骤为:制订计划,确定(观测地点)、(开始时间)、观测时间间隔、(观测人)。
6.一天中气温变化的大致规律是:(中午)气温较高,(早晨和夜晚)气温较低。
第16课1.我们在二年级学习了阴、晴、雨、雪等(天气现象),(天气变化)与我们的生活密切相关。
为了更加科学地描述或预报天气,气象学家设计了很多形象的(气象符号)。
2.由于(气温)、(云量)、(风)、(雨)、雪等的变化,天气会有不同的状态。
通常,我们用不同的(符号)表示天气状态。
3.我们通常从气温、风向、(风力)、(降水量)、(云量)等方面描述天气。
4.根据天空中(云量)的多少,可以将天气划分为:晴、多云、阴。
5.根据24小时(降水量)的多少,将天气划分为小雨、中雨和大雨。
6.风向是指(风吹来)的方向,包括(北风)、(东北风)、东风、(东南风)、南风、西南风、西风)、(西北风)。
比如,从北向南吹的风叫(北风)。
按照风的速度,人们将风分为(18)级。
7.天气谚语:朝霞不出门,(晚霞行千里)。
日晕(三更雨),月晕(午时风)。
第17课1.天气指的是我们居住的地区在某个时间的(大气状况)。
我们通常从(气温)、(风向)、风力、云量、(降水量)等方面描述天气。
2.降水有多种形式,包括(降雨)、(降雪)等。
3.我国不同地区季节变化有很大(不同)。
4.气候是指几个月或更长时间的(气温)、(降水量)等特征。
教科版小学科学三年级上册27《风的成因》教案一、教学内容本节课选自教科版小学科学三年级上册第27课《风的成因》。
教学内容主要包括:第一章“天气与气候”中的第三节“风的成因”,详细内容为介绍风的形成原理,风的方向和速度,以及风的利用。
二、教学目标1. 了解风的形成原理,知道风是由于空气流动形成的。
2. 能够描述风的方向和速度,并学会使用简单工具测量风速。
3. 掌握风的基本特性,了解风在日常生活中的应用。
三、教学难点与重点教学难点:理解风的形成原理和风的测量方法。
教学重点:掌握风的方向、速度特性及其应用。
四、教具与学具准备教具:风向标、风速计、气球、吹风机、地球仪等。
学具:纸风车、直尺、彩笔、气球等。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过播放风车的视频,引导学生思考风是如何让风车旋转的。
2. 讲解风的形成原理:教师用地球仪和气球演示风是由于空气流动形成的。
3. 介绍风向和风速:教师展示风向标和风速计,讲解如何测量风向和风速。
4. 例题讲解:讲解如何根据天气图判断风向和风速。
5. 随堂练习:让学生根据天气图,判断风向和风速,并进行实际操作。
6. 风的利用:介绍风在日常生活中的应用,如风力发电、帆船等。
六、板书设计1. 风的成因:空气流动形成风。
2. 风向:风向标测量。
3. 风速:风速计测量。
4. 风的应用:风力发电、帆船等。
七、作业设计答案:根据天气图,完成判断。
2. 课后实践:制作一个简单的风向标,观察并记录家里的风向变化。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等方式,使学生掌握了风的成因、风向和风速的测量以及风的应用。
课后可以引导学生关注风对生活的影响,提高学生对环境保护的意识。
同时,可拓展延伸至风力发电等新能源领域的探讨,激发学生学习兴趣。
重点和难点解析1. 风的形成原理的理解;2. 风向和风速的测量方法的掌握;3. 风在日常生活中的应用;4. 作业设计中的实践环节;5. 课后反思及拓展延伸。
wind是什么意思wind的名词是风,动词是缠绕的意思,你们能够充分利用这个英语单词造句吗?下面店铺为大家带来wind的英语意思和相关用法,欢迎大家一起学习!wind的英语音标英 [wɪnd]美 [wɪnd]wind的时态过去分词: wound过去式: wound现在分词: windingwind的意思n. 风;呼吸;气味;卷绕vt. 缠绕;上发条;vi. 缠绕;上发条;wind的近义词curvewind的同根词词根: windadj.winding 弯曲的,蜿蜒的;卷绕的windy 多风的,有风的;腹胀的;吹牛的windward 上风的winded 喘气的;通风的;有风的windless 无风的;平稳的adv.windward 迎风n.winding 绕,缠;线圈;弯曲winder 卷绕者;会缠绕的植物;螺旋形阶梯;卷线机;上发条的钥匙windward 上风面windage 偏差(子弹因风而生的);[电] 游隙(炮筒内径和炮弹间的空隙);[军] 风力影响,风力修正量windiness 招风;多风;有风v.winded 缠绕;上发条;蜿蜒(wind的过去式)wind的词语用法n.(名词)wind的基本意思是“风,气流”,指由于空气的自然流动而产生的现象,风速可大可小,风力可强可弱,可以是强劲的,也可以是柔和的,既可用作不可数名词,又可用作可数名词,常与定冠词the连用。
指风的种类或方向时, wind可与不定冠词a连用或用其复数形式; 指风的强度时常与much, little等词连用; 泛指风时是不可数名词,其前不加冠词或定语。
wind也可作“气味”解,指空气中传送的气味,是不可数名词。
wind也可表示运动或吹奏乐器时的“呼吸”或肠胃中的“胀气”,是不可数名词。
wind还有“空话”的意思,指无用的或吹嘘的话,是不可数名词。
wind还可作“管乐器”解,是集合名词,通常用作单数形式,常与定冠词the连用,作主语时其谓语动词可用单数形式,也可用复数形式。
幼儿园小班优质教案《风》(通用一、教学内容本节课选自幼儿园小班教材《探索自然》第四章《神奇的风》,内容包括:了解风的基本概念,感受风的存在,探索风的产生及风的作用。
二、教学目标1. 让幼儿了解风的基本概念,知道风是由于空气流动产生的。
2. 培养幼儿观察、感受和表达自然现象的能力。
3. 培养幼儿对科学的兴趣,激发他们探索自然的好奇心。
三、教学难点与重点难点:让幼儿理解风是由于空气流动产生的。
重点:让幼儿感受风的存在,了解风的作用。
四、教具与学具准备教具:电风扇、气球、风车、纸张等。
学具:彩笔、画纸、剪刀、胶棒等。
五、教学过程1. 实践情景引入(5分钟)教师打开电风扇,让幼儿感受风的存在,引导幼儿观察风的作用。
2. 例题讲解(10分钟)(1)教师提问:“你们知道风是什么吗?”(2)教师简要讲解风是由于空气流动产生的。
(3)教师展示气球、风车等教具,让幼儿观察风的作用。
3. 随堂练习(10分钟)(1)让幼儿用纸张感受风,观察纸张被风吹动的现象。
(2)让幼儿用彩笔、画纸、剪刀、胶棒等学具制作简易风车,感受风的作用。
4. 小组讨论(5分钟)(1)教师组织幼儿进行小组讨论,分享自己的观察和感受。
(2)引导幼儿思考风在日常生活中的应用,如:风吹动帆船、风能发电等。
六、板书设计1. 板书神奇的风2. 板书内容:(1)风是由于空气流动产生的。
(2)风的作用:吹动纸张、气球,使风车转动等。
七、作业设计1. 作业题目:制作一个简易风车2. 答案:略八、课后反思及拓展延伸本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等方式,让幼儿了解了风的基本概念,感受了风的存在,探索了风的产生及风的作用。
课后,教师应关注幼儿对风的兴趣,引导幼儿观察生活中的风,进一步了解风的作用,培养幼儿对自然科学的兴趣。
同时,教师可以开展相关的主题活动,如:制作风铃、画风向标等,丰富幼儿的生活经验,提高他们的实践能力。
重点和难点解析1. 实践情景引入时,如何让幼儿充分感受风的存在。
三年级风的成因知识点
风是自然界中常见的气象现象,对于三年级的孩子们来说,了解风的成因是认识自然现象的重要一步。
接下来,我们将一起探索风是如何形成的。
首先,我们要明白风是由空气流动形成的。
当空气从一个地方向另一个地方移动时,就会产生风。
而空气的流动是由地球上不同地方的温度差异引起的。
地球表面的温度并不是均匀的。
由于太阳的照射,靠近赤道的地区比靠近两极的地区要温暖得多。
温暖的空气由于密度较小,会上升,而冷空气由于密度较大,会下沉。
这种上升和下沉的空气流动形成了一种循环,我们称之为对流。
当温暖的空气上升时,它会带走地面的热量,使得地面附近的空气变冷。
这些冷空气会向周围扩散,填补上升空气留下的空间。
这样,空气就会从高压区向低压区流动,形成风。
此外,地球的自转也会影响风的方向。
由于科里奥利效应,北半球的风会向右偏转,而南半球的风会向左偏转。
这就是为什么风在地球上的流动方向会有所不同。
除了这些基本的气象因素,地形也会影响风的形成。
例如,山脉可以阻挡风的流动,形成背风面和迎风面;海洋和陆地的温度差异也会引起海陆风的形成。
最后,我们要记住,风不仅仅是自然现象,它还对我们的生活有着重要的影响。
风可以带来雨水,也可以带走热量,影响着气候和生态系
统。
了解风的成因,可以帮助我们更好地理解天气变化,预测天气,以及采取相应的措施来应对可能的自然灾害。
通过今天的学习,希望大家能够对风的成因有一个基本的了解,并激发起对气象学的兴趣。
让我们继续探索自然界的奥秘,增长知识,丰富我们的生活体验。
为什么电扇能够吹风1. 引言电扇是我们日常生活中常见的电器之一,它通过旋转的叶片产生风力,给人们带来凉爽的感觉。
那么,为什么电扇能够吹风呢?本文将从物理学角度解释电扇产生风力的原理。
2. 风的形成风是由空气的流动引起的,而空气的流动是由于气体分子之间的碰撞和运动引起的。
当空气受到外力作用时,分子之间会发生相互碰撞,从而产生压力差。
这个压力差会使空气从高压区域流向低压区域,形成气流,也就是我们所说的风。
3. 电扇的工作原理电扇通过旋转的叶片产生风力,使空气流动起来。
具体来说,电扇内部有一个电机驱动叶片旋转,当电机启动时,叶片开始旋转。
由于叶片的形状和角度设计得合理,当叶片旋转时,它会将周围的空气推动起来。
4. 叶片形状的设计电扇叶片的形状设计非常重要,它直接影响到电扇产生风力的效果。
一般来说,电扇叶片采用弯曲的形状,这样可以增加叶片表面与空气接触的面积,提高风力的产生。
同时,叶片的角度也需要合理设计,过大或过小的角度都会影响风力的产生效果。
5. 叶片旋转的原理电扇叶片旋转是由电机驱动的,电机通过电能转化为机械能,使叶片旋转起来。
具体来说,电机内部有一个转子和一个定子,转子上有导线绕组。
当电流通过导线绕组时,会产生磁场,这个磁场与定子上的磁场相互作用,从而使转子开始旋转。
6. 风力的产生当电扇叶片旋转时,它会将周围的空气推动起来。
这是因为叶片在旋转过程中产生了气流,并将气流向前推进。
由于气流的运动速度较快,分子之间发生碰撞的频率增加,从而产生了较大的压力差。
这个压力差使空气从高压区域流向低压区域,形成了风。
7. 风的感觉当电扇产生风力时,我们能够感受到凉爽的感觉。
这是因为风能够带走我们身体表面的热量,使我们感到凉爽。
当风吹过我们的皮肤时,它会带走皮肤表面的水分和热量,从而使我们感到舒适。
8. 结论通过以上的解释,我们可以得出结论:电扇能够吹风是因为叶片旋转产生了气流,气流推动周围的空气形成了风。
风能够带走我们身体表面的热量,使我们感到凉爽。
风力发电机小知识 风是由于空气的流动而产生的,风具有一定的质量和速度,因而它具备产生能量的基本要素。
由于风能是随机性的,风力的大小时刻变化,必须根据风力大小及电能需要量的变化及时通过控制装置来实现对风力发电机组的启动、调节(转速、电压、频率)、停机、故障保护(超速、振动、过负荷等)以及对电能用户所接负荷的接通、调整及断开等操作。
风力发电系统是将风能转换为电能的机械、电气及其控制设备的组合,典型的风力发电系统如图1所示。
图1 典型的风力发电系统图风轮的作用风轮是吸收风的能量并将其转换成机械能的部件。
风以一定的速度和攻角作用在桨叶上,使桨叶产生旋转力矩而转动,将风的能量转变成机械能,风越大,风轮接受风的能量也越大,风轮转得就越快。
风力发电机原理漆包铜线绕成线圈,用永久磁铁产生磁场,线圈在磁场中旋转,切割磁力线产生电动势,线圈转得越快,切割磁力线的速度就越高,产生的电压也越高,对外电路提供的功率就越大,线圈和磁铁相对旋转的动力来源于风轮,通过风轮和发电机就可以将风的能量转变成电能。
监测显示装置 储能装置风 能量转换装置 (风力发电机组) 电能负荷 控制装置 备用电源控制器的作用控制器的作用主要有:蓄电池电压充至125%后风力发电机自动停机、电压降至108%后风力发电机自动恢复工作、风大自动卸载、蓄电池损害保护、蓄电池脱节保护、短路保护、蓄电池反接保护等保护功能。
A、发电机发出的是三相交流电,给直流电瓶充电需要直流电,通过整流管将交流变直流(整流)给电瓶充电。
B、铅酸蓄电瓶充满电后,继续大电流充电,就造成电瓶过充电,电瓶充满后过充造成电瓶液的损耗、极板变形,严重影响电瓶使用寿命。
C、铅酸蓄电瓶对外放电到其70%的额定容量时,应立即停止对外放电,否则过度放电,将导致极板弯曲,板栅损坏,活性物质脱落,造成电瓶容量不可恢复的减退,甚至导致电瓶失效。
D、电瓶充满后,风力发电机发出的电不能提供给电瓶,控制系统断开充电线路,这时风力发电机发出的电没有了去路,发电机失去了负载,发电机的阻力变得很小,这时发电机的转速就会成倍升高,若遇到强风,发电机转速就会迅速升高,叶轮越转越快,造成飞车。
因此,必须给发电机提供一负载来泄荷,通常泄荷是由电阻来承担,将发电机发出的电能通过泄荷电阻转化成热能消耗掉。
逆变器的作用储存在电瓶中的直流电,只能供给直流电器工作,如直流灯泡等,而家用电器基本上都是交流电器,电压是交流220伏的,因此,要将电瓶的低压直流电转化成220伏的交流电(直流转变成交流,这个过程称为逆变),这个任务就由逆变器来完成。
风力发电机组设计的总体参数一、风轮叶片数一般风轮叶片数取决于风轮的尖速比λ。
目前用于风力发电一般属于高速风力发电机组,即λ=4-7 左右,叶片数一般取2—3。
用于风力提水的风力机一般属于低速风力机,叶片数较多。
叶片数多的风力机在低尖速比运行时有较低的风能利用系数,即有较大的转矩,而且起动风速亦低,因此适用于提水。
而叶片数少的风力发电机组的高尖速比运行时有较高的风能利用系数,且起动风速较高。
另外,叶片数目确定应与实度一起考虑,既要考虑风能利用系数,也要考虑起动性能,总之要达到最多的发电量为目标。
由于三叶片的风力发电机的运行和输出功率较平稳,目前风力发电机采用三叶片的较多。
二、风轮直径风轮直径可用下行公式进行估算式中P—风力发电机组设计(额定)风况输出电功率(kW):ρ—空气密度,一般取标准大气状态;(kg/m3)V1—设计风速(风轮中心高度)(m / s):D—风轮直径(m):η1—发电机效率:η2—传动效率:Cp—风能利用系数。
在计算时,一般应取额定风速下的Cp值。
三、设计风速风轮设计风速(又称额定风速)是一个非常重要的参数,直接影响到风力发电机组的尺寸和成本。
设计风速取决于安装风力发电机组地区的风能资源。
风能资源既要考虑到平均风速的大小,又要考虑风速的频度。
知道了平均风速和频度,就可以确定风速V1的大小,如可以按全年获得最大能量为原则来确定设计风速。
也有人提出以单位投资获得最大能量为原则来选取设计风速。
四、尖速比风轮的尖速比是风轮的叶尖速度和设计风速之比。
尖速比是风力发电机组的一个重要设计参数,通常在风力发电机组总体设计时提出。
首先,尖速比与风轮效率是密切相关的,只要风力发电机没有超速,运转处于较高尖速比状态下的风力发电机,风轮就具有较高的效率。
对于特定的风轮,其尖速比不是随意而定的,它是根据风力发电机组的类型、叶尖的形状和电机传动系统的参数来确定的。
不同的尖速比意味所选用或设计的风轮实度具有不同的数值。
设计要求的尖速比,是指在此尖速比上,所有的空气动力学参数接近于它们的最佳值,以及风轮效率达到最大值。
在同样直径下,高速风力发电机组比低速风力发电机组成本要低,由阵风引起的动负载影响亦要小一些。
另外,高速风力发电机组运行时的轴向推力比静止时大。
高速风力发电机组的起动转矩小,起动风速大,因此要求选择最佳的弦长和扭角分布。
如果采用变桨距的风轮叶片,那么在风轮起动时,变距角要调节到较大值,随着风轮转速的增加逐渐减小。
当确定了风力发电机组尖速比范围之后,要根据风轮设计风速和发电机转速来选择齿轮箱传动比,最后再用公式λ= Rω/V进行尖速比的计算,确定其设计参数。
五、实度风轮的实度是指风轮的叶片面积之和与风轮扫掠面积之比。
实度是和尖速比密切相关的另一个重要设计参数。
对风力提水机,因为需要转矩大,因此风轮实度取得大;对风力发电机,因为要求转速高,因此风轮实度取得小。
自起动风力发电机组的实度是由预定的起动风速来决定的,起动风速小,要求实度大。
通常风力发电机组实度大致在5%~20%这一范围。
实度的大小的确定要考虑以下两个重要因素:(1)风轮的力矩特性,特别是起动力矩:(2)风轮的转动惯用量及电机传动系统特性决定。
六、翼型及其升阻比翼型的选取对风力发电机组的效率十分重要。
翼型的升力/ 阻力比(L / D )值愈高则风力发电机组的效率愈高。
同时要考虑翼型的失速特性,避免由于失速而产生的瞬间抖动现象。
七、其他(一)风轮中心离地高度。
是指风轮中心离安装处地面高度。
(二)风轮锥角。
风轮锥角是叶片相对于和旋转轴垂直平面的倾斜度。
锥角的作用是:在风轮运行状态下离心力起卸荷作用,以减少气动力引起的叶片弯曲应力和防止叶片梢部与塔架碰撞。
(三)风轮仰角。
风轮仰角是风轮相对于和旋转轴平行平面的倾斜度,倾角的作用主要是减少和防止叶片梢部与塔架碰撞面。
小型交流永磁风力发电机设计特点小型风力发电机及其发电机(2)1 引 言人们曾使用过直流发电机、电磁式交流发电机、爪极式发电机、磁阻式发电机以及感应子式发电机等用于小型风能发电装置。
随着永磁材料的技术发展,永磁材料磁能积大大提高,目前主要使用永磁发电机。
该类电机不论从电气性能上,还是在安全可靠性上讲,都优于前几类发电机。
由于该类发电机的应用场所与一般发电机不同,其技术要求有其特殊性,在性能上又必须与风力机有良好的匹配,因此,就该类发电机中的几个问题进行一些分析、探讨。
2 技术要求图1为小型风能发电装置的原理图,风驱动风轮旋转,将风能转为机械能,风轮带动发电机旋转,将机械能转化为电能,整流后输出。
该类发电机的设计,首先要选择发电机的型式和整流线路;确定计算的整流功率,额定功率、电压、转速等。
对它的主要技术要求为:图1 小型风能发电装置的原理图(1)额定输出功率PN(W);(2)额定输出电压(直流)UN(V);(3)额定转速NN(r /min);(4)发电机效率η();(5)起动阻转矩TN(N.m);(6)在65额定转速下,发电机的空载电压应不低于额定电压;(7)在150额定转速下,发电机在额定电压下应能过载运行2min ;(8)发电机在空载情况下,应能承受2倍额定转速,历时2min ,转子结构应不发生损坏及有害变形;(9)发电机应能防雨雪,防沙及防雷。
除此之外,还应符合一般电机的绝缘、耐压、机械强度等技术要求。
风力发电机 控制器 直流电压 蓄电池 逆变器 交流电压 负载 卸荷器技术要求中(5)、(6)、(7)、(8)是风力发电机的特殊要求,下面将分别进行分析。
3 电磁负荷的选择近代电机制造的实践和电机长期运行的经验大致给出了设计电机的线负荷As和磁负荷Bδ的范围。
当As和Bδ的乘积相同时,则As和Bδ之间的比值决定着发电机的不同参数,力能指标和质量。
当Bδ大而As小时发电机为富铁型,而当As大而Bδ小时发电机为富铜型。
电机电负荷的大小以电机绕组的电流密度j(A/mm2)及线负荷As(A/cm)来衡量,电负荷越大,铜损越大。
对于小功率的风力发电机,一般为低压大电流。
特别是1kW以下发电机大多采用24、36V或48V(整流后的直流),这种电机的额定电流较大。
对于1至10kW的小功率发电机,也不能取过高的额定输出电压。
因为该类发电机主要采用蓄电池储能,电压高,必须用更多的蓄电池,提高了整机的成本,一般客户难以接受。
总之,小功率风力发电机线负荷比较高,属富铜型发电机,电机的铜损大,约占电机总损耗的70左右,这是客观情况。
此外,发电机的输出功率是随风速增加而增加的,如图2所示。
发电机功率提高,发热增加,但随着风速增加,散热条件大大改善,因此,对于该类发电机不应格守一般电机选取As的标准,可选取较高As值,既需要又允许。
例如一般小功率电机As为60至80A/cm;而该类发电机的As可取为100至150A/cm;而采用高效喷油冷却的航空发电机As可达300A/cm左右。
因此As的选择要综合考虑电机损耗、效率、散热和应用场合,取得一合理数值。
图2 风力发电机的输出特性和最大功率的决定磁负荷Bδ的选择,可完全依照电机理论的一般原则,这里不再赘叙。
4 定子4.1 定子齿槽基于该类发电机的电负荷较高,铜损大,在设计发电机时,在保证足够的机械强度及磁通密度允许的情况下,应尽量减少齿宽和轭厚,以扩大槽面积,增大定子绕组导线面积,降低铜耗,提高发电机的效率。
这一点不是每个厂家都考虑到的。
往往由于定子绕组导线较细,在发电机初始运行时可以达到设计要求。
发电机运行2至3小时后,温升急骤上升,输出功率也迅速下降,从而使额定输出功率达不到要求。
4.2 定子绕组小功率风力发电机的技术要求(5)中引入了发电机起动阻转矩的概念,这是因为小型风能发电装置一般转速在几十至几百转,为了减少环节,降低成本和提高可靠性,该装置的风轮直接耦合在发电机轴上。
这就要求尽量减小由发电机齿槽效应产生的阻转矩,使得风轮在风速较低时(2至3m/s),能够迅速起动,尽快发电。
为此,国标GB10760.1-89提出了要求,见下表。
功率(W) 300 500 1000 2000 3000 5000 10K 20K最大起动阻转矩(Nm) 0.5 1.0 1.5 2.5 3.0 4.5 7.5 13从电机的理论上讲,采用定子斜槽,转子斜极及定子分数槽绕组都可以降低齿槽效应引起的阻转矩,满足技术要求。