1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成部件及其功用風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)電設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常由風(fēng)輪、對風(fēng)裝置、調(diào)速裝置、傳動(dòng)裝置、發(fā)電機(jī)、塔架、停車機(jī)構(gòu)等組成。下面將以水平軸升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)為主介紹它的各主要組成部件及其工作狀況。圖3-3-4和3-3-5是小型和中大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-3-4 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)示意圖1風(fēng)輪2發(fā)電機(jī)3回轉(zhuǎn)體4調(diào)速機(jī)構(gòu)5調(diào)向機(jī)構(gòu)6手剎車機(jī)構(gòu)7塔架8蓄電池9把握/逆變器圖3-3-5 中大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)示意圖1風(fēng)輪；2變速箱；3發(fā)電機(jī)；4機(jī)艙；5塔架。1 風(fēng)輪風(fēng)輪是風(fēng)力機(jī)最重要的部件，它是風(fēng)力機(jī)區(qū)分于其它動(dòng)力機(jī)的主要標(biāo)志。其作用是捕獲和吸取風(fēng)能，并

2、將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，由風(fēng)輪軸將能量送給傳動(dòng)裝置。風(fēng)輪一般由葉片（也稱槳葉）、葉柄、輪轂及風(fēng)輪軸等組成（見圖3-3-6）。葉片橫截面外形基本類型有3種（見圖其次節(jié)的圖3-2-3）：平板型、弧板型和流線型。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片橫截面的外形，接近于流線型；而風(fēng)力提水機(jī)的葉片多接受弧板型，也有接受平板型的。圖3-3-7所示為風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片（橫截面）的幾種結(jié)構(gòu)。圖3-3-6 風(fēng)輪1.葉片2.葉柄3.輪轂4.風(fēng)輪軸圖3-3-7 葉片結(jié)構(gòu)（a）、(b)木制葉版剖面； (c)、(d) 鋼縱梁玻璃纖維蒙片剖面；(e) 鋁合金等弦長擠壓成型葉片；(f) 玻璃鋼葉片。木制葉片（圖中的a與b）常用于微、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上；

3、而中、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片常從圖中的（c）（f）選用。用鋁合金擠壓成型的葉片（圖中之e），基于簡潔制造角度考慮，從葉根到葉尖一般是制成等弦長的。葉片的材質(zhì)在不斷的改進(jìn)中。1 機(jī)頭座與回轉(zhuǎn)體風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架上端的部件風(fēng)輪、傳動(dòng)裝置、對風(fēng)裝置、調(diào)速裝置、發(fā)電機(jī)等組成了機(jī)頭，機(jī)頭與塔架的聯(lián)結(jié)部件是機(jī)頭座與回轉(zhuǎn)體（參閱后面的圖3-3-24）。（1）機(jī)頭座它用來支撐塔架上方的全部裝置及附屬部件，它堅(jiān)固如否將直接關(guān)系到風(fēng)力機(jī)的安危與壽命。微、小型風(fēng)力機(jī)由于塔架上方的設(shè)備重量輕，一般由底板再焊以加強(qiáng)肋構(gòu)成；中、大型風(fēng)力機(jī)的機(jī)頭座要簡單一些，它通常由以縱梁、橫梁為主，再輔以臺(tái)板、腹板、肋板等焊接而成。焊接質(zhì)量要

4、高，臺(tái)板面要刨平，安裝孔的位置要精確。（2）回轉(zhuǎn)體（轉(zhuǎn)盤）回轉(zhuǎn)體是塔架與機(jī)頭座的連接部件，通常由固定套、回轉(zhuǎn)圈以及位于它們之間的軸承組成。固定套銷定在塔架上部，而回轉(zhuǎn)圈則與機(jī)頭座相連，通過它們之間軸承和對風(fēng)裝置，在風(fēng)向變化時(shí)，機(jī)頭便能水平的回轉(zhuǎn)，使風(fēng)輪迎風(fēng)工作。大、中型風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體常借用塔式吊車上的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；小型風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體通常中在上、下各設(shè)一個(gè)軸承，均可接受圓錐滾子軸承，也可以上面用向心球軸承以承受徑向載荷，下面用推力軸承來承受機(jī)頭的全部重量；微型風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體不宜接受滾動(dòng)軸承，而用青銅加工的軸套，以防對風(fēng)向（瞬時(shí)變化）過敏，導(dǎo)致風(fēng)輪的頻繁回轉(zhuǎn)。2 對風(fēng)裝置自然界的風(fēng)，方向和速度經(jīng)常變化

5、，為了使風(fēng)力機(jī)能有效地捕獲風(fēng)能，就應(yīng)設(shè)置對風(fēng)裝置以跟蹤風(fēng)向的變化，保證風(fēng)輪基本上始終處于迎風(fēng)狀況。風(fēng)力機(jī)的對風(fēng)裝置常用的有：尾舵（尾翼）、舵輪、電動(dòng)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)對風(fēng)四種。（1）尾舵尾舵也稱尾翼，是常見的一種對風(fēng)裝置，微、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)普遍應(yīng)用它。尾舵有3種基本形式如圖3-3-8所示，（a）是老式的，（b）是改進(jìn)的，（c）為新式的，它的翼展與弦長的比為25，對風(fēng)向變化反應(yīng)敏感，跟蹤性好。圖3-3-8 尾舵形式尾舵常處于風(fēng)輪后面的尾流區(qū)里，為了避開尾流的影響，可將尾舵翹起安裝，高出風(fēng)輪（見圖3-3-9之a(chǎn)）。有人研制的10kW左右的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將尾舵改進(jìn)成如力圖3-3-9之b所示的型式，既削減了尾舵

6、面積，又使調(diào)向平穩(wěn)。圖3-3-9 尾舵的進(jìn)一步改進(jìn)尾舵到風(fēng)輪的距離一般取為風(fēng)輪直徑的0.81.0值。尾舵的面積，在高速風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，可取為風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面積的4%左右；而在低速風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，可取為10%左右的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面積。（1） 舵輪在風(fēng)輪后面、機(jī)艙兩側(cè)裝有兩個(gè)平行的多葉片式小風(fēng)輪，稱舵輪（也稱側(cè)風(fēng)輪）（見圖3-3-10），其旋轉(zhuǎn)面與風(fēng)輪掃掠面相垂直。舵輪的軸帶動(dòng)由圓錐齒輪和圓柱齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，圖示的中間齒輪與裝在塔架頂端的回轉(zhuǎn)體上的從動(dòng)大圓柱齒輪嚙合。正常工作時(shí)，風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪對準(zhǔn)風(fēng)向，舵輪旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向平行，它不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，舵轉(zhuǎn)與風(fēng)向成某一角度，在風(fēng)力作用下舵輪開頭旋轉(zhuǎn)，通過傳動(dòng)系統(tǒng)，

7、使風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪再對準(zhǔn)風(fēng)向，舵輪旋轉(zhuǎn)平面又恢復(fù)到與風(fēng)向平行的位置，便停止轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-3-10 舵輪對風(fēng)裝置舵輪對風(fēng)裝置比尾舵工作得平穩(wěn)，多用于中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。其傳動(dòng)裝置也可以設(shè)計(jì)成蝸輪蝸桿式的。（1） 電動(dòng)對風(fēng)裝置電動(dòng)對風(fēng)裝置常被大型和中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)接受。圖3-3-11是國產(chǎn)FD16.2-55型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對風(fēng)裝置示意圖。該裝置的風(fēng)向感受信號來自于裝在機(jī)艙上面的風(fēng)向標(biāo)。在風(fēng)向標(biāo)的垂直軸上有一個(gè)凸輪，軸的下端有浸沒在油缸中的阻尼板（板上鉆有很多小孔），用以吸取風(fēng)向聽脈動(dòng)。當(dāng)風(fēng)向偏離風(fēng)輪軸線±15°時(shí)，風(fēng)向標(biāo)帶動(dòng)其垂直軸上的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使左側(cè)或右側(cè)的限位開頭接通，經(jīng)過30秒（可任

8、意調(diào)時(shí)）延時(shí)后，溝通接觸器閉合，起動(dòng)對風(fēng)伺服電動(dòng)機(jī)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，并接通相應(yīng)的批示燈。伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器帶動(dòng)回轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使風(fēng)輪重新迎風(fēng)后，限位開關(guān)斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，指示燈熄滅。兩只溝通接觸器互為閉鎖，從而保證動(dòng)作時(shí)只能閉合一只，而不會(huì)同時(shí)接通造成短路。圖3-3-11 電動(dòng)對風(fēng)裝置（1） 自動(dòng)對風(fēng)風(fēng)輪按吹向風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)先到機(jī)艙還是先到風(fēng)輪，風(fēng)力機(jī)可分為上風(fēng)向（式）和下風(fēng)向（式）的（見圖3-3-5）。相應(yīng)的風(fēng)輪配置稱為前置式的和后置式的。對于下風(fēng)向（式）的風(fēng)力機(jī)，可將風(fēng)輪設(shè)計(jì)成如力圖3-3-12的型式，利用風(fēng)作用在風(fēng)輪上的阻力的方法，使風(fēng)輪自動(dòng)對準(zhǔn)風(fēng)向，成為自動(dòng)對風(fēng)風(fēng)輪。但當(dāng)風(fēng)向變換頻繁時(shí)

9、，易使風(fēng)輪搖擺不定，為此應(yīng)加阻尼裝置，即在回轉(zhuǎn)體外緣對稱設(shè)置23對橡膠或尼龍摩擦塊，摩擦塊支座固定在塔架上，壓塊對回轉(zhuǎn)盤的摩擦力的大小用可調(diào)整彈簧來調(diào)整。這種對風(fēng)裝置             圖3-3-12 自動(dòng)對風(fēng)風(fēng)輪多用于中、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。2 調(diào)速裝置自然界的風(fēng)速經(jīng)常變化，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的增大而變快。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變快，將使發(fā)電機(jī)的輸出電壓、頻率、功率增加；當(dāng)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速超過設(shè)計(jì)允許值時(shí)，有可能導(dǎo)致機(jī)組的毀壞或壽命的削減。為使風(fēng)輪能穩(wěn)定肯定轉(zhuǎn)速內(nèi)工作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)上設(shè)有調(diào)速

10、裝置。調(diào)速裝置是在風(fēng)速大于設(shè)計(jì)額定風(fēng)速時(shí)才起作用，因此，又被稱為限速裝置。當(dāng)風(fēng)速增至停機(jī)風(fēng)速時(shí)，調(diào)速裝置能使風(fēng)輪順槳停機(jī)（風(fēng)向與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面平行）。國內(nèi)外研制了很多風(fēng)力機(jī)的調(diào)速裝置，歸納起來，就其調(diào)速原理大體上可分為三類：削減風(fēng)輪迎風(fēng)面積；轉(zhuǎn)變?nèi)~片翼型攻角值和利用空氣在風(fēng)輪圓周切線方向的阻力限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。（1） 削減風(fēng)輪迎風(fēng)面積靠升力旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪，正常工作時(shí)，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，其迎風(fēng)面積為葉片回轉(zhuǎn)時(shí)所掃掠的圓形面積A（圖3-3-13和3-3-14之a(chǎn)位置）。當(dāng)風(fēng)速變大超過額定風(fēng)速（風(fēng)力機(jī)輸出額定功率時(shí)的風(fēng)速）時(shí)，為了不讓風(fēng)輪超速旋轉(zhuǎn)，可削減風(fēng)輪的迎風(fēng)面積，使其由圓形變?yōu)闄E圓形，或縮小圓形的

11、直徑，下面列舉4種方法。圖3-3-12 自動(dòng)對風(fēng)風(fēng)輪圖3-3-13 側(cè)翼裝置調(diào)速原理示意圖1未調(diào)速位置；2調(diào)速位置；3順漿位置。圖3-3-14 偏心裝置調(diào)速原理示意圖1未調(diào)速位置；2調(diào)速位置；3順漿位置。1）側(cè)翼裝置（圖3-3-13）。在風(fēng)輪后面對一側(cè)伸出一支側(cè)翼，翼柄平行地面和風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面；另一側(cè)配有彈簧。當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)施加在側(cè)翼壓力對回轉(zhuǎn)軸的力矩，大于彈簧拉力對回轉(zhuǎn)軸的力矩，風(fēng)輪開頭偏移，由（a）位置到（b）位置，若偏轉(zhuǎn)角度為，則（b）的位置風(fēng)輪的迎風(fēng)面積則變成了 （橢圓形），迎風(fēng)面積削減了，盡管風(fēng)速增大了，而風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速并沒增加。風(fēng)速再增大，風(fēng)輪可能偏轉(zhuǎn)到（c）的位置，迎風(fēng)面積就更

12、小了。當(dāng)風(fēng)速漸漸削減時(shí)，在彈簧的拉力作用下，風(fēng)輪又恢復(fù)到（b）（a）的位置。2）偏心裝置（圖3-3-14）風(fēng)輪軸線與機(jī)頭座回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)向軸的軸線有肯定的偏心距，另一側(cè)亦設(shè)彈簧。當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速后，風(fēng)作用在風(fēng)輪上的正面壓力的合力對轉(zhuǎn)向軸的力矩克服彈簧的拉力，風(fēng)輪偏轉(zhuǎn)到（b）的位置（迎風(fēng)面積呈橢圓形）的位置；風(fēng)再大，到（c）的位置。風(fēng)速減小時(shí)，又依次恢復(fù)到（b）（a）的位置。此圖所示是風(fēng)輪向側(cè)向偏轉(zhuǎn)的，按同一原理，亦可設(shè)計(jì)成向上偏轉(zhuǎn)式的。如圖3-3-15所示。圖3-3-15 仰頭調(diào)速（a）風(fēng)力發(fā)電機(jī)在額定風(fēng)速下運(yùn)轉(zhuǎn)；(b)超額定風(fēng)速仰頭調(diào)速1） 尾翼升降裝置（圖3-3-16）。上述兩種調(diào)

13、速裝置都用了彈簧，但是彈簧暴露于大氣中很簡潔銹蝕，可用配重或能產(chǎn)生回位力矩的尾舵來代替彈簧。利用尾翼升降進(jìn)行調(diào)整的基本結(jié)構(gòu)是將尾翼與機(jī)頭的連接轉(zhuǎn)軸向后傾斜一個(gè)角度。當(dāng)風(fēng)輪位置（a）（b）（c）時(shí)，尾舵繞其轉(zhuǎn)軸向輪靠攏，它的相對高度發(fā)生了變化，從B向看，對應(yīng)為（a）（b）（c）。尾舵重心提高了，產(chǎn)生了回位力矩，當(dāng)風(fēng)速變小時(shí)，它依次回位（c）（b）（a）。尾舵如此安裝，就相當(dāng)于一個(gè)重心能上下變動(dòng)的配重，用它們位置高度的變化，代替彈簧拉力的作用。圖3-3-16 尾翼升降調(diào)整原理示意圖1）  縮小風(fēng)輪圓形迎風(fēng)面積。圖3-3-17所示為葉片用鉸鏈安裝在風(fēng)輪軸上，并借助彈簧的壓力保持其設(shè)計(jì)位置。

14、當(dāng)風(fēng)速超過額定值時(shí)，作用在葉片上風(fēng)的正面力加大，克服彈簧作用力，葉片由實(shí)線位置變到虛線位置，風(fēng)輪掃掠面積縮小了，轉(zhuǎn)速不再增加；當(dāng)風(fēng)速變小時(shí)，在彈簧力的作用下，葉片由虛線位置恢復(fù)到實(shí)線位置。利用削減風(fēng)輪迎風(fēng)面積的調(diào)速方法，多用于15kW以下的微型、小型及中型風(fēng)力機(jī)上。（1） 轉(zhuǎn)變?nèi)~片翼型攻角值前已述及，葉片升力與翼型攻角值有著親密的關(guān)系。轉(zhuǎn)變翼型攻角的基本方法是：當(dāng)風(fēng)速達(dá)到肯定量值后，設(shè)法使葉片能繞葉片長度方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸回轉(zhuǎn)某一角度，轉(zhuǎn)變了攻角值；當(dāng)然同時(shí)也轉(zhuǎn)變了葉片安裝角值。風(fēng)速再變大，而葉片升力卻不再增加；甚至隨葉片阻力的增大，可使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速降低。利用轉(zhuǎn)變?nèi)~片翼型攻角值的調(diào)速方法，常被稱作變槳距

15、調(diào)速法。不同風(fēng)輪上的葉片有兩種安裝型式：一種葉片安裝后可繞其長度方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這種風(fēng)輪稱為變槳距風(fēng)輪；另一種葉片與輪轂的連接是固定的，葉片不能繞葉柄方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這種風(fēng)輪稱為定槳距風(fēng)輪。下面介紹利用轉(zhuǎn)變?nèi)~片攻角值進(jìn)行調(diào)速的3種方法。1）配重（飛球）與彈簧協(xié)作裝置（圖3-3-18）。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)，風(fēng)速再增大，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速再加快，配重（飛球）的離心力將克服套管（未繪了出）中彈簧的作用力，向外移動(dòng)，這時(shí)曲柄將拉動(dòng)葉片軸（柄）轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?nèi)~片橫截面的弦與吹來的風(fēng)之間的夾角（攻角），升力系數(shù)隨之削減，升力不再增大，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也就不再增加。當(dāng)風(fēng)速減小時(shí)，在彈簧的作用下，配重與葉片又都恢復(fù)到原來的狀

16、態(tài)。圖3-3-15 仰頭調(diào)速（a）力發(fā)電機(jī)在額定風(fēng)速下運(yùn)轉(zhuǎn)；(b)超額定風(fēng)速仰頭調(diào)速1）尾翼升降裝置（圖3-3-16）。上述兩種調(diào)速裝置都用了彈簧，但是彈簧暴露于大氣中很簡潔銹蝕，可用配重或能產(chǎn)生回位力矩的尾舵來代替彈簧。利用尾翼升降進(jìn)行調(diào)整的基本結(jié)構(gòu)是將尾翼與機(jī)頭的連接轉(zhuǎn)軸向后傾斜一個(gè)角度。當(dāng)風(fēng)輪位置（a）（b）（c）時(shí)，尾舵繞其轉(zhuǎn)軸向輪靠攏，它的相對高度發(fā)生了變化，從B向看，對應(yīng)為（a）（b）（c）。尾舵重心提高了，產(chǎn)生了回位力矩，當(dāng)風(fēng)速變小時(shí)，它依次回位（c）（b）（a）。尾舵如此安裝，就相當(dāng)于一個(gè)重心能上下變動(dòng)的配重，用它們位置高度的變化，代替彈簧拉力的作用。圖3-3-16 尾翼升降調(diào)

17、整原理示意圖1）縮小風(fēng)輪圓形迎風(fēng)面積。圖3-3-17所示為葉片用鉸鏈安裝在風(fēng)輪軸上，并借助彈簧的壓力保持其設(shè)計(jì)位置。當(dāng)風(fēng)速超過額定值時(shí)，作用在葉片上風(fēng)的正面力加大，克服彈簧作用力，葉片由實(shí)線位置變到虛線位置，風(fēng)輪掃掠面積縮小了，轉(zhuǎn)速不再增加；當(dāng)風(fēng)速變小時(shí)，在彈簧力的作用下，葉片由虛線位置恢復(fù)到實(shí)線位置。利用削減風(fēng)輪迎風(fēng)面積的調(diào)速方法，多用于15kW以下的微型、小型及中型風(fēng)力機(jī)上。（1） 轉(zhuǎn)變?nèi)~片翼型攻角值前已述及，葉片升力與翼型攻角值有著親密的關(guān)系。轉(zhuǎn)變翼型攻角的基本方法是：當(dāng)風(fēng)速達(dá)到肯定量值后，設(shè)法使葉片能繞葉片長度方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸回轉(zhuǎn)某一角度，轉(zhuǎn)變了攻角值；當(dāng)然同時(shí)也轉(zhuǎn)變了葉片安裝角值。風(fēng)速再

18、變大，而葉片升力卻不再增加；甚至隨葉片阻力的增大，可使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速降低。利用轉(zhuǎn)變?nèi)~片翼型攻角值的調(diào)速方法，常被稱作變槳距調(diào)速法。不同風(fēng)輪上的葉片有兩種安裝型式：一種葉片安裝后可繞其長度方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這種風(fēng)輪稱為變槳距風(fēng)輪；另一種葉片與輪轂的連接是固定的，葉片不能繞葉柄方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這種風(fēng)輪稱為定槳距風(fēng)輪。下面介紹利用轉(zhuǎn)變?nèi)~片攻角值進(jìn)行調(diào)速的3種方法。1）      配重（飛球）與彈簧協(xié)作裝置（圖3-3-18）。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)，風(fēng)速再增大，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速再加快，配重（飛球）的離心力將克服套管（未繪了出）中彈簧的作用力，向外移動(dòng)，這時(shí)曲柄將拉動(dòng)葉

19、片軸（柄）轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?nèi)~片橫截面的弦與吹來的風(fēng)之間的夾角（攻角），升力系數(shù)隨之削減，升力不再增大，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也就不再增加。當(dāng)風(fēng)速減小時(shí)，在彈簧的作用下，配重與葉片又都恢復(fù)到原來的狀態(tài)。1）      葉片重量與彈簧協(xié)作裝置。圖3-3-19所示為兩葉片風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪，在輪轂上有兩個(gè)平行的孔洞，孔內(nèi)塞有螺旋底面的滑鍵。葉柄與滑鍵垂直，葉柄上銑出螺旋槽，滑鍵插入槽內(nèi)。當(dāng)風(fēng)速超過額定值時(shí)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速加快，葉片的離心力增大，克服壓縮彈簧作用力向外甩出。由于葉柄螺旋槽與裝在其內(nèi)的滑鍵的制約，葉片在外甩的同時(shí)，發(fā)生偏轉(zhuǎn)，攻角轉(zhuǎn)變，升力系數(shù)下降，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速不再增加

20、。當(dāng)風(fēng)速變小，在彈簧力的作用下，葉片又縮回到原來位置。這種調(diào)速裝置曾被稱作離心螺旋槽式調(diào)速機(jī)構(gòu)。圖3-3-19 葉片重量與彈簧協(xié)作調(diào)速裝置示意圖1   葉片；2滑鍵；3風(fēng)輪轂；4葉柄；5調(diào)速彈簧；6起動(dòng)彈簧；7彈簧座；8開口銷；9螺旋槽。圖3-3-18和3-3-19兩種調(diào)速裝置多用于中、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。1）      液壓變槳距調(diào)速裝置。液壓變槳距調(diào)速是當(dāng)代大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)速的方式之一。圖3-3-20是美國MOD-0型大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距調(diào)速裝置。它是兩個(gè)小液壓油缸驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)小齒條嚙合的一個(gè)齒輪，齒輪同軸的大圓錐齒輪再嚙合

21、使葉片變槳距的小圓錐齒輪來實(shí)現(xiàn)葉片變槳距調(diào)速的。整個(gè)變槳距調(diào)速裝置都安裝在輪轂內(nèi)。液壓油通過旋轉(zhuǎn)接頭送至兩個(gè)小液壓油缸。液壓油缸及齒輪是微機(jī)把握變槳距調(diào)速的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖3-3-20 美國MODO型大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)變槳距調(diào)速裝置1液壓小油缸及齒條；2大圓錐齒輪；3小圓錐齒條；4葉片變槳距方向；5齒條驅(qū)動(dòng)的齒輪。（1） 利用空氣在風(fēng)輪圓周切線方向的阻力當(dāng)風(fēng)速開頭超過額定風(fēng)速時(shí)，設(shè)法增加空氣在風(fēng)輪圓周切線方向?qū)θ~片的阻力，以抵消葉片升力的再增值，從而達(dá)到風(fēng)輪轉(zhuǎn)速不再提高的目的。介紹兩種裝置。a)       阻力翼 

22、0;  圖3-3-21所示，在風(fēng)輪輪轂上焊有兩個(gè)支臂，兩處弧板（阻力翼）鉸接在支臂上，與彈簧構(gòu)成了一個(gè)風(fēng)載系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速時(shí)，弧板的離心力超過了彈簧的拉力，甩出向外，它回轉(zhuǎn)面積增大，受到的空氣阻力也變大，阻尼風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的增加；當(dāng)風(fēng)速變小時(shí)，在彈簧的作用下，弧板又恢復(fù)到了原來的位置。圖3-3-21 阻力翼調(diào)速原理示意圖a)       阻尼板    圖3-3-22所示，在葉片尖端鉸接著帶彈簧的阻尼板（也稱擾流器），在額定風(fēng)速內(nèi)彈簧的拉力使阻尼板靠在葉片尖端面上；當(dāng)風(fēng)速變大使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過額

23、定值后，阻尼板的離心力克服彈簧的拉力向外張開，攏動(dòng)氣流，增加了風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，限制了風(fēng)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速增大。當(dāng)風(fēng)速變小，阻尼板又回靠在葉片尖端面上。圖3-3-22阻尼板調(diào)速原理示意圖上述擾流器是裝在葉片的尖端，在功率較大的風(fēng)力機(jī)上，有的將其設(shè)置在距葉尖1/3的長度段內(nèi)，在風(fēng)輪未超速旋轉(zhuǎn)時(shí)，阻尼板面與葉片表面貼合著，無阻礙作用。阻尼板開頭張開起調(diào)速作用的動(dòng)作，可以靠風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力；也可依據(jù)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速信號由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)或機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)使阻尼裝置動(dòng)作。前者稱為被動(dòng)式的，后者稱為主動(dòng)式的。5 制動(dòng)器制動(dòng)器是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置（也稱剎車系統(tǒng)）。對于微型和小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可接受如圖3-3-23所示的剎車機(jī)構(gòu)

24、。圖3-3-23 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車機(jī)構(gòu)圖3-3-23（a）是手動(dòng)停車，人手向下拉剎車?yán)K，則制動(dòng)剎車帶將剎車鼓緊緊抱住而實(shí)現(xiàn)停車；圖3-3-23（b）是自動(dòng)停車，當(dāng)風(fēng)速超過限定的最大風(fēng)速時(shí)，此時(shí)剎車風(fēng)板被大風(fēng)有力地推動(dòng)（如圖中箭頭所示方向），從而帶動(dòng)了剎車杠桿，而杠桿則拉動(dòng)剎車?yán)K向下并使制動(dòng)剎車帶緊緊抱住剎車鼓而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。剎車風(fēng)板面積的大小與限定的最大風(fēng)速值之間的協(xié)作關(guān)系可通過試驗(yàn)來確定。在中型和大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，有接受葉尖氣動(dòng)剎車和機(jī)械式剎車組成的制動(dòng)系統(tǒng)。葉尖氣動(dòng)剎車原理如“擾流器”中所述。機(jī)械式剎車一般由液壓供油系統(tǒng)、制動(dòng)閘卡鉗和制動(dòng)盤組成，需停車時(shí)，由液壓驅(qū)動(dòng)的卡鉗動(dòng)作將制動(dòng)盤卡值

25、，使風(fēng)力機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。功率較大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也有應(yīng)用電磁制動(dòng)器和液壓制動(dòng)器的。當(dāng)接受電磁制動(dòng)器時(shí)，需有外電源；當(dāng)接受液壓制動(dòng)器時(shí)，除需外電源外，還需油泵、電磁閥、液壓油缸和管路等。1 傳動(dòng)裝置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)裝置包括增速器與聯(lián)軸器等。通常，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速低于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子需要的轉(zhuǎn)速，所以要增速（有的微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)不設(shè)增速器而直接連接）。增速器與發(fā)電機(jī)之間用聯(lián)軸器連接，為了削減占用空間，往往將聯(lián)軸器與制動(dòng)器設(shè)計(jì)在一起。風(fēng)輪軸與增速器之間也有用聯(lián)軸器的，稱低速聯(lián)軸器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的增速器和聯(lián)軸器，與機(jī)械行業(yè)中常用的沒用多大差異，就不多述。2 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是將由風(fēng)輪軸傳來的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)上常

26、用的發(fā)電機(jī)有4種：（1） 直流發(fā)電機(jī)。常用在微、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。直流電壓為12V、24V、36V等。中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上也有用直流發(fā)電機(jī)的。（2） 永磁發(fā)電機(jī)。常用在小型風(fēng)力發(fā)力發(fā)電機(jī)上，中、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上一般不用，其電壓為115V、127V等，有溝通也有直流。最近我國創(chuàng)造了溝通電壓440/240V的高效永磁溝通發(fā)電機(jī)，可以制成多極低轉(zhuǎn)速，比較適合風(fēng)力發(fā)電機(jī)用。（3） 同步溝通發(fā)電機(jī)。它的電樞磁場與主磁場同步旋轉(zhuǎn)，同步轉(zhuǎn)速 。（4） 異步溝通發(fā)電機(jī)。它的電樞磁場與主磁場不同步旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速略比同步轉(zhuǎn)速低。當(dāng)并網(wǎng)時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)提高。溝通發(fā)電機(jī)與直流發(fā)電機(jī)相比，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡潔、低速發(fā)電性能好

27、、對四周無線電設(shè)備干擾少等優(yōu)點(diǎn)，因此，在獨(dú)立運(yùn)行的小容量發(fā)電系統(tǒng)中，較多地接受永磁式或自勵(lì)式溝通發(fā)電機(jī)；對于在并網(wǎng)運(yùn)行的中大型發(fā)電系統(tǒng)中，普遍接受同步發(fā)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。3 幾個(gè)電氣部件（1） 整流器現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)多數(shù)是溝通發(fā)電機(jī)，當(dāng)需要把風(fēng)電變成直流向蓄電池充電或直接向直流用電設(shè)備供電時(shí)，就得將溝通電用整流器變成直流電。整流器一般可分為機(jī)械整流器裝置和電子整流器裝置兩類。機(jī)械整流器一般為旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置；電子整流裝置的確良元器件皆為靜止的部件。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中主要接受后者。電子整流器又可分為不行控整流與可控整流兩類。不行控整流器主要由二極管組成，其整流電路型式常見的有：單相半波、單相全波、單相

28、橋式、三相半波及三相橋式整流電路?？煽卣髌髦饕删чl管（或稱可控硅整流元件）組成，常見的可控整流電路形式有：單相全波、單相橋式、三相半波可控整流電路，三相橋式半控整流電路，三相橋式整流電路等。（2） 逆變器由蓄電池或直流發(fā)電機(jī)輸出的是直流電，然而很多用電設(shè)備是用溝通電的，把直流電變成溝通電的設(shè)備稱為逆變器。猶如整流器一樣，逆變器也可分為旋轉(zhuǎn)型和靜止型兩類。旋轉(zhuǎn)型逆變器是指由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)溝通發(fā)電機(jī)，由溝通發(fā)電機(jī)給出肯定頻率（50赫）及波形為正弦波的溝通電。靜止型逆變器則是使用晶閘管或晶體管組成的逆變電路，沒有旋轉(zhuǎn)部件，輸出的波形多為矩形波，需要時(shí)也可給出正弦波。靜止型逆變器的接線方式也很多，

29、有單相、三相、零式、橋式等等。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中多接受靜止型逆變器。（3） 把握器在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，目前利用最多的儲(chǔ)能設(shè)備是酸性蓄電池，而酸性蓄電池抗過充電、過放電的力量較低，過充電不僅會(huì)造成蓄電池容量降低，并可能導(dǎo)致蓄電池失效；過放電將造成蓄電池虧電，嚴(yán)峻影響蓄電池的使用壽命。因此，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，須配備把握器，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)對蓄電池的正常充電，防止蓄電池過充電、過放電，并把握輸向用電器的電壓。有些把握器同時(shí)還具有防止負(fù)載短路、過載和自動(dòng)恢復(fù)的愛護(hù)功能，延長蓄電池及用電器的使用壽命。把握器是由一些電阻、電容、半導(dǎo)體器件、繼電器等電子元件組成。把握器像個(gè)“開關(guān)”，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)向蓄電池充電時(shí)，假如

30、蓄電池電壓低于系統(tǒng)設(shè)定的電壓時(shí)，把握器使充電電路接通，當(dāng)蓄電池電壓上升達(dá)到愛護(hù)電壓時(shí)，充電把握開關(guān)電路截止，以免蓄電池過充電；蓄電池放電時(shí)，無論是負(fù)載用電還是蓄電池自己漸漸放電，當(dāng)其電壓下降到設(shè)定值時(shí)，充電把握開關(guān)又會(huì)接通，進(jìn)行充電；有些用電設(shè)備（如洗衣機(jī)、電視機(jī)等）啟動(dòng)時(shí)電流很大，會(huì)造成蓄電池電壓突然下降，為避開錯(cuò)誤愛護(hù)，使啟動(dòng)一次成功，把握器有延時(shí)愛護(hù)功能，延時(shí)時(shí)間在0.51s之內(nèi)可調(diào)，以滿足不同負(fù)載的啟動(dòng)要求。（4） 泄荷器與避雷器當(dāng)蓄電池電已充分了，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)仍在連續(xù)發(fā)電。設(shè)置一個(gè)泄荷器，給發(fā)電機(jī)供應(yīng)一個(gè)放電通道。泄荷器一般由電阻絲組成，要求它有較強(qiáng)的抗氧化力量，并能適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的

31、最大輸出功率要求，以防燒毀。風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身就較高，又常安裝在較高的地勢上，患病雷擊現(xiàn)象屢見不鮮。因此，在安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，肯定要有防雷擊設(shè)施，裝避雷器。4 機(jī)艙風(fēng)力機(jī)長年累月在野外運(yùn)轉(zhuǎn)，工作條件惡劣。風(fēng)力機(jī)一些重要工作部件多數(shù)集中在塔架的上端，組成了“機(jī)頭”（見圖3-3-24）。為了愛護(hù)這些部件，用罩殼把它們密封起來，此罩殼稱為“機(jī)艙”。機(jī)艙應(yīng)美觀，盡量呈流線型，最好接受重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕的玻璃鋼制作，若用其它材料制造應(yīng)考慮防銹措施。罩殼的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮對內(nèi)部各部件保養(yǎng)、修理便利。圖3-3-24 下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)頭及機(jī)艙1 塔架塔架用于把風(fēng)輪等部件舉列設(shè)計(jì)高度處運(yùn)行。塔架主要承受兩個(gè)載荷：

32、一是風(fēng)力機(jī)機(jī)頭的重力；二是風(fēng)吹向風(fēng)輪等部件的壓力（阻力）。塔架的最低高度可按下式考慮（見圖3-3-25）：圖3-3-25 塔架的高度要求                                       

33、60;    （3-3-1）式中：h接近風(fēng)力機(jī)的障礙物高度；C由障礙物頂點(diǎn)到風(fēng)輪掃掠面最低點(diǎn)的距離；常取C=1.52.0m；R風(fēng)輪半徑。塔架的基本形式有4種：單管拉線式、桁架拉線式、桁架式和圓臺(tái)（或棱臺(tái)）式（見圖3-3-26）。圖3-3-26 塔架的基本結(jié)構(gòu)形式（1） 單管拉線式（圖3-3-26a）。塔架由一根鋼管和34條拉線組成。它具有簡潔、輕松、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。微型風(fēng)力機(jī)幾乎都接受這種形式的塔架。（2） 桁架拉線式（圖3-3-26b）。它是由鋼管或角鋼焊接而成的桁架，再輔以34根拉線組成。桁架的斷面外形常見的有等邊三角形和正方形兩種。中、小型風(fēng)力機(jī)經(jīng)常接受這種形式

34、塔架。（3） 桁架式（圖3-3-26c）。它是由鋼管或角鋼焊接而成的底大頂小的桁架，其斷面最常用的是正方形，也有接受多邊形的，它不設(shè)拉線。下風(fēng)式的中、大型風(fēng)力機(jī)多接受這種結(jié)構(gòu)形式的塔架。（4） 圓臺(tái)（或棱臺(tái)）式（圖3-3-26d）。它是由鋼板卷制（或軋制）焊接而成的上小下大的圓臺(tái)（或棱臺(tái)）。機(jī)組的動(dòng)力盤或把握柜通常就裝在塔架的內(nèi)壁上，無需再建把握室，塔內(nèi)有直梯通向機(jī)艙。它結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀。近年來，上風(fēng)式大型風(fēng)力機(jī)多接受這種形式的塔架。2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)微機(jī)把握現(xiàn)代大、中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)基本上都是微機(jī)把握。微機(jī)把握實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)、停機(jī)，自動(dòng)并網(wǎng)、解列（脫網(wǎng)），自動(dòng)調(diào)向，多臺(tái)發(fā)電機(jī)的自動(dòng)切入

35、、切除，補(bǔ)償電容的自動(dòng)切入、切除；電纜的自動(dòng)解繞；風(fēng)電機(jī)組及電網(wǎng)有故障的自我診斷并自動(dòng)實(shí)行愛護(hù)措施；風(fēng)電機(jī)組故障不能自我處理時(shí)自動(dòng)停機(jī)并自動(dòng)在微機(jī)終端輸出故障緣由懇求修理；風(fēng)電機(jī)組的遠(yuǎn)距離把握等，使現(xiàn)代的風(fēng)力發(fā)電機(jī)基本達(dá)到了無人現(xiàn)場值守的程度。風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行中，各傳感器采集風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行中的各種運(yùn)行參數(shù)：風(fēng)電機(jī)組的電壓、電流、頻率；電網(wǎng)的電壓、電流、頻率；風(fēng)向、風(fēng)速、液壓的壓力、油溫、發(fā)電機(jī)溫度、增速器內(nèi)油溫、電纜纏繞、塔架振動(dòng)、機(jī)艙振動(dòng)等，微機(jī)會(huì)依據(jù)這些信息按已編好的程序執(zhí)行各種相應(yīng)的指令，實(shí)施風(fēng)電機(jī)組的自控或遠(yuǎn)程把握。計(jì)算機(jī)的飛速進(jìn)展為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)把握供應(yīng)了有利條件，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的進(jìn)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。3 關(guān)于風(fēng)力發(fā)電的儲(chǔ)能問題風(fēng)能是隨機(jī)性能源，具有間歇性。將風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的、用之有余的電能儲(chǔ)存起來，以待無風(fēng)（或小風(fēng)）時(shí)好持續(xù)供電，是很有必要的。然而這一問題直到目前，尚沒得到完善的解決。下面介紹幾種還在應(yīng)用或爭辯中的儲(chǔ)能方法。（1） 蓄電池蓄能當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能后，除向負(fù)荷供電外，多余的電能，可以向蓄