风力发电机的运行原理与安全调控机制

风力发电依靠风力发电机将风能转化为电能。风力发电机的风轮由三个由玻璃钢或尼龙制成的叶片组成。风力吹动风轮旋转，风力发电机轴上的低速旋转(约18)～33 r/rain)转换为发电机所需的高速(800r/rain或1 500 r/min)，传递给发电机轴使其旋转发电。

当风力发电机的风轮正对风向时，风轮得到的风能最大。为了保证风轮随时面对风向，风力发电机中设有偏航系统。当安装在机舱顶部的风向标测量风轮不对风向时，会发出偏航指令，通过偏航系统将机舱和风轮绕塔架的垂直轴旋转，达到对准风向的目的。随着风速的增加，风轮转速和发电机的输出功率都在增加。风速过大会使风轮转速过快，发电机超负荷运行，从而导致风力发电机发生运行事故。为保证风力发电机的安全运行，风力发电机设有限速安全装置，调节风力发电机风轮的转速，在一定风速范围内保持基本不变，使风力发电机在不同风况下稳定运行。风轮转速调节方法主要有两种，一种是风轮叶片桨距固定型，另一种是风轮叶片桨距变化型。固定桨距型的调速方法是，当风速增加时，风轮通过各种机构绕垂直轴旋转，以偏离风向，减少迎风面和风力，达到调速的目的。变桨距型的调速方法是在风速变化时，通过一套叶片角度调整装置转动叶片，改变叶片与风力的角度，改变风轮所承受的风力，从而达到调速的目的。

在这两种调速方法中，前者结构相对简单，但机组结构受力较大，后者增加了叶片角度调节装置，增加了成本，但在高于额定风速的情况下仍能保持稳定的功率输出，增加发电量。因此，中小型风力发电机组较少采用变桨距离调速方法，而大型风力发电机组大多采用变桨距离调速方法。

除限速装置外，风力发电机还配备了制动器。当风速过高时，制动器可以停止风轮，以确保风速过高时风力发电机的安全。