風力發電的科學原理是什么
風力發電是現在人們熟悉的發電方式，然而大部分單位人都不知道風力發電的一些原理。以下是小編幫大家整理的風力發電的科學原理是什么，歡迎大家分享。
風力發電的原理
產生風能的源泉是太陽。地球各處的空氣因受太陽光照射，因為熱情況不同而發生流動，便形成了風。風看似來無影去無蹤，其中卻蘊藏著自然界取之不盡的一種能源。專家估計，地球上可以被利用的風力資源如果全用來發電的話，比地球上利用的水電要大10倍。風能分布廣，可說是一種清潔能源。不過，風能的利用也有一點制約，比如它的能量密度比較低，又很不穩定，要充分利用它需要比較復雜的技術。
從原理上說很容易理解，就是把電風扇原理“逆反”過來。電風扇通電后，電機開始轉動，帶動扇葉轉動產生“人造風”;風力發電正相反，是利用風吹動葉片驅動發電機來發電。也就是說，電風扇是使電能轉化成風能，而風力發電機則是使風能轉變成電能。
風力發電的關鍵設備是風力發電機。通常，風力發電機由風輪、增速齒輪箱、發電機、偏航裝置、控制系統、塔架等部件組成。風輪的作用是捕捉風，將風能變為機械能。它由氣動性能優異的葉片裝在輪轂上組成，葉片有單葉、雙葉、三葉和多葉等形式，用得較多的為三葉式。
風力發電的原因
我們把風的動能轉變成機械能，再把機械能轉化為電能，這就是風力發電。風力發電所需要的裝置，稱作風力發電機組。這種風力發電機組，大體上可分風輪(包括尾舵)、發電機和鐵塔三部分。
風輪是把風的動能轉變為機械能的重要部件，它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向漿葉時，槳葉上產生氣動力驅動風輪轉動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復合材料(如碳纖維)來制造。
由于風輪的轉速比較低，而且風力的大小和方向經常變化著，這又使轉速不穩定;所以，在帶動發電機之前，還必須附加一個把轉速提高到發電機額定轉速的齒輪變速箱，再加一個調速機構使轉速保持穩定，然后再聯接到發電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率，還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵。
鐵塔是支承風輪、尾舵和發電機的構架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況，以及風輪的直徑大小而定，一般在6-20米范圍內。
發電機的作用，是把由風輪得到的恒定轉速，通過升速傳遞給發電機構均勻運轉，因而把機械能轉變為電能。
多大的風力可以發電
一般說來，3級風就有利用的價值。但從經濟合理的角度出發，風速大于每秒4米才適宜于發電。據測定，一臺55千瓦的風力發電機組，當風速每秒為9.5米時，機組的輸出功率為55千瓦;當風速每秒8米時，功率為38千瓦;風速每秒為6米時，只有16千瓦;而風速為每秒5米時，僅為9.5千瓦�？梢婏L力愈大，經濟效益也愈大。
在我國，現在已有不少成功的中、小型風力發電裝置在運轉。
我國的風力資源極為豐富，絕大多數地區的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大;有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風天。在這些地區，發展風力發電是很有前途的。
風是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。對于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區、山區和高原地帶，因地制宜地利用風力發電，非常適合，大有可為。
風力發電的優缺點
優點
1、清潔，環境效益好;
2、可再生，永不枯竭;
3、基建周期短;
4、裝機規模靈活。
缺點
1、噪聲，視覺污染;
2、占用大片土地;
3、不穩定，不可控;
4、目前成本仍然很高。
5、影響鳥類。
發電機結構
風力發電機是將風能轉換為機械功的動力機械，又稱風車。廣義地說，它是一以大氣為工作介質的能量利用機械。
機艙：機艙包容著風力發電機的關鍵設備，包括齒輪箱、發電機。維護人員可以通過風力發電機塔進入機艙。機艙左端是風力發電機轉子，即轉子葉片及軸。
轉子葉片：捉獲風，并將風力傳送到轉子軸心�，F代600千瓦風力發電機上，每個轉子葉片的測量長度大約為20米，而且被設計得很像飛機的機翼。
軸心：轉子軸心附著在風力發電機的低速軸上。
低速軸：風力發電機的低速軸將轉子軸心與齒輪箱連接在一起。在現代600千瓦風力發電機上，轉子轉速相當慢，大約為19至30轉每分鐘。軸中有用于液壓系統的導管，來激發空氣動力閘的運行。
齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉速提高至低速軸的50倍�！「咚佥S及其機械閘：高速軸以1500轉每分鐘運轉，并驅動發電機。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動力閘失效時，或風力發電機被維修時。
發電機：通常被稱為感應電機或異步發電機。在現代風力發電機上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。 偏航裝置：借助電動機轉動機艙，以使轉子正對著風。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風向標來感覺風向。顯示了風力發電機偏航。通常，在風改變其方向時，風力發電機一次只會偏轉幾度。
電子控制器：包含一臺不斷監控風力發電機狀態的計算機，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發電機的過熱），該控制器可以自動停止風力發電機的轉動，并通過電話調制解調器來呼叫風力發電機操作員。
液壓系統：用于重置風力發電機的空氣動力閘。
冷卻元件：包含一個風扇，用于冷卻發電機。此外，它包含一個油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內的油。一些風力發電機具有水冷發電機。
塔：風力發電機塔載有機艙及轉子。通常高的塔具有優勢，因為離地面越高，風速越大�，F代600千瓦風汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對于維修人員更為安全，因為他們可以通過內部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優點在于它比較便宜。
風速計及風向標：用于測量風速及風向
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