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科学菌:为什么对于风力发电机而言风大要停机发电量和转速无关呢

来源: 顺博登录网址 作者: 顺博体育平台 发布时间: 2022-09-16

  50米长的风力发电机叶片竟然有10吨。外面看转的很慢,内部却在高速旋转,每分钟高达1500转。风大不是好事,风力发电机就要停机保护,并且发电量和叶片的转速没有关系。为什么对于风力发电机而言,风大要停机,发电量和转速无关呢?

  如果叶片的转速过快,相应的保护机制失效,就会像图中一样,发电机高温起火,并且发出滚滚浓烟,巨大的叶片把浓烟变成了螺旋形状,非常的危险,最后整个发电机组分崩离析。

  全球可利用的风能为2×10^7MW,是可开发的水能的10倍。我们经常在海上、陆地上、高山上看到风力发电机在慢悠悠的转着,每分钟大概是19-30转,您是不是会有疑问,转的这么慢能发电吗?我们平时看到的水力发电或汽油发电机的转速非常快,其实我们看到的只是表象。

  风力发电机都非常的巨大,比如丹麦的V164风力发电机,高达220米,每个叶片长80米。这个全球最强大的风力发电机,一天能发电26万度,可以为100户人家提供30天的电力供应。

  一般越大的风力发电机,叶片越重,转速越慢,叶片很像飞机的机翼。比如1.5兆瓦风机叶片重6吨,每分钟转18圈。一般600千瓦风力发电机上,叶片长20米。风力发电机的低速轴将叶片和齿轮箱连在一起,叶片转的很慢,一般为19-30转每分钟。低速轴的中间有轴用于液压系统的导管,来激发空气动力闸。

  齿轮箱就像汽车的变速箱一样,连接低速轴转动,然后带动高速轴,可以把高速轴的转速提高低速轴的50倍,一般是1500转每分钟。原理很简单,就是大齿轮转动1圈,小的齿轮就会转动50圈.所以表面看风力发电机,慢悠悠的转,其实内部在快速的旋转。

  当风速超过风力发电机规定的最大速度时,就要停止工作,锁死叶片不再转动。如果转速太快,离心率就会增强,惯性破坏风机的平衡,叶片也会被折断。不同功率和品牌的风力发电机都有最大转速。当大风来袭时,就会停止转动,减少自身惯性带来的破坏和磨损。

  如果台风来袭,中央控制器会让所有的风机停机,叶片会对准风向,叶片变桨至顺桨角度,因为这样产生的轴向力矩与轴向推力最小。传动链里的机械刹车盘锁死这是第2道保险。其他的只能听天由命,因为风太大也会被吹断。

  风机的发电量功率不仅和转速有关,和扭矩也有关,功率=扭矩×转速×K,当转速较小时,通过增加扭矩,也可以增加发电量。所以为了延长风风机的寿命,不会让叶片转速度过快,因为高强度离心运动会损害叶片寿命。

  所以风机转的越快,发电效率会越高,但有一个上限,达到上限后,转速再快发电效率还是那么多。输出功率接近风的动能后,风机转速与额定功率就没有必然的联系了,所以从某种程度上来讲,发电量和叶片的转速没有关系。不是转的越快,发电量越多的哦。

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