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风力发电机转这么慢能发电吗?

发表日期:2022-03-31     浏览次数:2599

风力发电机转这么慢能发电吗?风能是一种可再生的清洁能源。随着人类对能源需求的不断增加,人类逐渐开始增加对风能的利用。风力发电机经常出现在广阔的草原、山坡甚至海面上,但我们可以看到旋转发电机可能会有这样的问题,为什么风力发电机的叶片转得这么慢,这样能发电吗?

将风力发电机转速调整到我们所看到的,其实是综合了很多因素。

风力发电机叶片质量大,转动费力。

很多人认为风力发电机就像一个小风车,不大,尤其是当我们从远处看到一个大风力发电机时,我们有这种感觉,但事实并非如此,风力发电机可以被称为庞然大物,风力发电机的叶片长达60米,知道一架中型客机的翼展大约是30米,普通的大型客机翼展几乎不能达到60米,虽然这么大的叶片使用高强度和低密度的材料,但质量不会太小,通常有超过十吨的重量,三个如此高质量的叶片自然有点难转动。

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有些人可能会这么想。既然这么大的风扇很难转动,为什么不小一点呢?这与发电机的迎风面积有关。当叶片太小,迎风面积自然太小,叶片的风越来越少,单个发电机发出的电就越来越少。如果发电机数量增加,可以弥补吗?事实上,数量的增加也增加了施工成本。一般来说,如果发出相同的电源,小叶片发电机的成本会更高。然而,风扇不能太大。一方面,它受到材料的限制,另一方面,安装将更加困难。经过综合考虑,我们现在使用了大小风扇。

转速越大并不意味着发电越多。

当风力发电机的叶片旋转时,它会驱动一个巨大的内齿轮一起旋转,当大齿轮驱动小齿轮时,旋转速度也会发生显著变化。这种结构以我们最熟悉的方式表达,相当于一个变速箱。我们看到叶片旋转缓慢,但风扇实际上通过变速箱驱动发电机高速旋转。

当然,风力发电机发电功率不仅与速度有关,而且与扭矩有关,功率=扭矩速度K,为常数,当速度较小时,通过增加扭矩,也可以增加输出功率,因此,为了延长风力发电机的耐久性,通常不会让叶片旋转太快,因为风力发电机叶片巨大,高速旋转离心力也很大,长期高强度离心运动也会损害叶片的寿命,严重可能直接损坏。因此,当风力发电机遇到强风时,它会打开保护模式,停止发电,以保护风扇。

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速度过快也会影响发电效率。

事实上,当风扇的叶片旋转时,它们也会阻碍风的运动。速度越大,障碍物就越强。当达到一定值时,风能的利用率也会开始降低。为了方便大家理解,我们可以想象两个极端的例子。如果风扇的转速接近无限大,叶片的旋转相当于直接形成密封板,阻挡风流。此时,风必须绕道而行,因此自然不能很好地利用这些风能。此时,风能的利用率相当于零。另一种情况是风扇转速直接为零。此时,风能根本没有被利用。在转速为零和转速无限的范围内,风能利用率最高的转速存在。这个转速与许多因素有关。这里只讨论了很多。因此,我们看到的风扇转速与理论上的最佳转速没有太大区别。通过调整到最佳转速,此时的风能利用率也是最高的。

总结

因此,风力发电机看起来很慢,实际的机身正在进行高效的发电。看似简单的风扇发电机,实际上在设计开始时考虑了各种因素对风扇发电效率的影响,简单现象背后有复杂、严格的科学真理。