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第2章 风力机,2.1风力机的组成与分类 2.2 水平轴升力型风力机综览 2.3大型水平轴升力型风力机 2.4小型水平轴升力型风力机 2.5垂直轴升力型风力机 2.6阻力型风力机 2.7水平轴和垂直轴风力机的比较 2.8其它形式风力机,2.1风力机的组成与分类 2.1.1 组成,风力机按结构形式分类,2.2 水平轴升力型风力机综览,2.3大型水平轴升力型风力机 2.3.1叶片,1.外部特征 (1)叶尖 叶片距离风轮回转轴线的最远点; (2)叶根 叶片与轮毂连接点; (3)叶片长度 叶尖与叶根之间的距离; (4)叶片投影面积 叶片在风轮扫掠面上的投影的面积。,2.翼型的几何定义,3.翼型举例,4.剖面结构,5.常用材料,(1)木材 (2)钢材 (3)铝合金 (4)玻璃纤维复合材料 (5)碳纤维复合材料,2.3.2轮毂,2.3.3风轮,1.理想风轮,风能利用系数,贝茨极限,2.几何定义,(1)风轮直径:叶尖旋转圆的直径,风轮直径的大小与风轮的功率直接相关; (2)轮毂高度:轮毂高度指风轮旋转中心到基础平面的垂直距离。 (3)风轮扫掠面积:风轮旋转时的回转面积; (4)风轮实度:风轮叶片投影面积的总和与风轮扫掠面积的比值;,(5)风轮偏角:风轮轴线与气流方向的夹角在水平面的投影角; (6)风轮锥角:叶片轴线与旋转轴垂直的平面的夹角。对于上风式风力机,锥角的作用是风轮运行状态下,防止叶尖与塔架碰撞;对于下风式风力机,可以减少叶根的弯曲应力; (7)风轮仰角:风轮旋转轴与水平面的夹角。仰角的作用是防止叶尖与塔架碰撞。,(8)挥向:风力机叶片偏离风轮旋转平面方向的振动称为挥舞, 挥舞的方向称为挥向; (9)摆向:风力机叶片在风轮旋转平面方向内的振动称为摆振,摆振的方向称为摆向。 (10)桨距:在半径r处几何螺旋线的螺距,该螺旋线与风轮同轴并和半径r处的翼型几何弦相切。翼型几何弦与风轮扫掠平面的夹角称为桨距角,用表示。,3. 物理特性,(1)风轮转速 (2)叶尖速度比 (3)叶素,(4)周速比 (5)旋转尾流 (6)作用在叶素上的力,叶片的失速,(7)速度三角形,(8)推力系数、转矩系数 (9)风轮的特性曲线 转矩转速特性,功率-转速特性,(10)实际风轮的风能利用系数,(11)特征风速: 1)切入风速:风力机对额定负载开始有功率输出时,轮毂高度处的最小风速; 2)切出风速:由于调节器的作用使风力机对额定负载停止功率输出时,轮毂高度处的的风速; 3)工作风速范围:风力机对额定负载有功率输出的风速范围; 4)额定风速:使风力机达到规定输出功率的最低风速; 5)起动风速:风力机的风轮开始旋转时的最小风速; 6)停车风速:控制系统使风力机风轮停止转动的最小风速。,4.叶片数,风轮实度与尖速比的关系,2.3.4 额定功率调节,1.失速调节,2.变桨距,(1)液压变桨距机构,(2)电动变桨距机构,(3)电液变桨距机构,3.主动失速,2.3.5 偏航,2.3.6支承体系 1.机舱壳体,2.塔架,3.基础,2.4小型水平轴升力型风力机,2.4.1 风轮,2.4.2转速调节,侧翼侧偏法,偏心侧偏法,飞锤式 飞杆式,2.4.3方向调节,1.尾舵 2.舵轮,2.4.4 安全控制,2.4.5 塔架,2.4.6 回转体,2.5垂直轴升力型风力机,2.6阻力型风力机,2.7水平轴和垂直轴风力机的比较,
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